[發明專利]一種可自識別的安全制動器PLC控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410150876.4
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103910288A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 王成杰;祝慶軍;劉學洲;宋丹;王寶深
• 申請（專利權）人: 大連美恒電氣有限公司
• 主分類號: B66C15/00
• 分類號: B66C15/00;B66C13/22
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 楊威;李洪福

1.一種可自識別的安全制動器PLC控制系統，包括：增量型編碼器、安全制動器控制單元以及為用戶提供人機交互操作平臺的操作單元，?

其特征在于：所述的增量型編碼器分別安裝在電機的高速軸上和卷筒的低速軸上，分別用于采集高速軸及低速軸的轉速信號；?

所述安全制動器控制單元與所述增量型編碼器之間通過屏蔽電纜連接；?

所述的安全制動器控制單元包括PLC可編程邏輯控制器，控制輸出模塊以及穩壓電源；所述的PLC可編程邏輯控制器用于對采集到轉速信號進行邏輯運算分析，并依據邏輯運算分析結果對控制輸出模塊輸出相應的邏輯控制命令；所述控制輸出模塊按照接收到的邏輯控制命令進行動作，控制工作制動器或者安全制動器動作；所述的穩壓電源用于為PLC可編程邏輯控制器提供穩定的電源，并能夠在突然斷電情況下維持PLC可編程邏輯控制器一定時間下的正常運行，提供故障解決時間；?

所述的操作單元包括設置于用戶操作臺的急停按鈕、故障復位按鈕，安全制動器運行指示燈，故障蜂鳴器，所述的安全制動器運行指示燈用于顯示安全制動器運行狀態，正常運行時其運行指示燈亮，當出現故障時運行指示燈滅，所述的故障蜂鳴器用于在出現故障時報警長鳴，所述的故障復位按鈕用于在排除故障并時對系統進行功能復位，所述的急停按鈕用于在出現緊急情況時強制斷電停車，屬于緊急保護動作。?

2.根據權利要求1所述的可自識別的安全制動器PLC控制系統，其特征在于：所述的PLC可編程邏輯控制器包括電源模塊，CPU處理運算模塊、執行模塊及高速計數模塊；所述的高速計數模塊用于對各個增量型編碼器采集的轉速信號進行高低值溢出有效值判定，得到相應的高速軸及低速軸轉速值；所述的CPU處理運算模塊用于將高速軸及低速軸轉速值進行邏輯運算，得出高速軸與低速軸在不同載荷狀態下相應傳動比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實際運行狀態檢測的標準比對值存儲，同時實時檢測安全制動器在實際運行狀態下的運行情況，通過高速計數模塊對增量型編碼器采集到的轉速信號進行高低值溢出有效值判定，將判定的有效數據與標準比對值進行比較，若出現數據異常則控制執行模塊輸出相應的邏輯控制命令；所述的不同載荷狀態包括空載、50%載荷、100%載荷狀態。?

3.根據權利要求1所述的可自識別的安全制動器PLC控制系統，其特征在于：所述CPU處理運算模塊的邏輯運算包括：S、正常范圍值的自識別以及T、實際運行狀態下實時檢測高速軸及低速軸的轉速信號，并實時進行故障信號的判別分析：?

S、正常范圍值的自識別：?

S1、在空載狀態下，利用PLC可編程邏輯控制器給入高速軸及低速軸的N檔位運行信號，往復循環若干次，通過增量型編碼器采集相應的轉速信號，高速計數模塊對上述信號進行高低值溢出有效值判定后，CPU處理運算模塊進行邏輯運算，得出高速軸與低速軸在空載狀態下相應傳動比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實際運行狀態檢測的標準比對值存儲，具體運算過程如下：首先按照上升順序，先給入一檔信號，待穩定運行后通過增量型編碼器采集相應的轉速信號，并輸入到PLC可編程邏輯控制器的高速計數模塊，經高速計數模塊進行高低值溢出有效值判定處理后，得到上升一檔對應的電機高速軸速度及低速軸速度；CPU處理運算模塊通過做DIV運算分別得出上升一檔狀態下的相應傳動比；同理按照上述過程依次得出在上升二、三、四、N檔狀態下的相應上升傳動比計算值；同理再按照下降順序，對上述N檔位運行信號進行依次下降的下降一、二、三、四、N檔狀態下的相應下降傳動比計算值；CPU處理運算模塊將上述2N組傳動比計算值進行AVE運算得出第一循環過程的相應傳動比值后，按照上述循環過程進行若干次循環，CPU處理運算模塊對上述循環計算得到的傳動比值再次進行AVE運算得出空載狀態下相應傳動比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實際運行狀態檢測的標準比對值存儲；?

S2、在50%載荷狀態下，按照S1運算過程，得出在50%載荷狀態下相應傳動比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實際運行狀態檢測的標準比對值存儲；?

S3、在100%載荷狀態下，按照S1過程的運算方式，得出在100%載荷狀態下相應傳動比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實際運行狀態檢測的標準比對值存儲；?

S4、CPU處理運算模塊將上述不同載荷狀態的三組變比進行模糊計算生成實際運行狀態檢測的標準比對值N并儲存，完成自識別過程；?

T、在實際運行狀態下實時檢測高速軸及低速軸的轉速信號，并實時進行故障信號的判別分析：通過增量型編碼器實時采集高速軸及低速軸的轉速信號，高速計數模塊對上述信號進行高低值溢出有效值判定后，CPU處理運算模塊將判?定的有效數據與內部存儲的自識別過程中的標準比對值進行比較，若出現數據異常則進行相應的故障報警處理，安全制動器緊急報閘，其具體的判別分析過程為：?

T1、對采集到的各個高速軸轉速信號進行溢出有效值判別分析：CPU處理運算模塊內置多重比較函數，高速計數模塊將高速軸轉速信號先作溢出比較，排除采集數值的高低溢出后，將該數據認定為有效輸入數據W；CPU處理運算模塊利用多重比較函數與內部存儲的自識別過程中的對應的標準比對值W0作比較，當該數據大于標準設置范圍時，即W>W0且維持超速狀態一定時間時，輸出故障信號；?

T2、對采集到的單組的高低速軸轉速信號進行溢出有效值判定：CPU處理運算模塊內置多重比較函數，高速計數模塊將高速軸轉速信號與低速軸轉速信號均作溢出比較，排除采集數值的高低溢出后，將該數據組認定為有效輸入數據后，CPU處理運算模塊計算該數據組對應的單組的高低速軸轉速比值N并利用多重比較函數與內部存儲的自識別過程中的對應的標準比對值N0作比較，當該數據不屬于標準設置范圍時，輸出故障信號；?

T3、對采集到的低速軸轉速信號進行溢出有效值判定：CPU處理運算模塊內置多重比較函數，高速計數模塊將各個低速軸轉速信號均作溢出比較，排除采集數值的高低溢出后，將該數據組認定為有效輸入數據，CPU處理運算模塊將該組數據做差處理得到低速軸轉速差V，將該差值V與內部存儲的自識別過程中的標準低速軸最大轉速M進行比較，當該差值V不屬于標準設置范圍時，輸出相應的故障信號。?