[發明專利]一種多軸復合驅動塔機控制方法

有效

• 申請號: 201410587794.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104401878A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 王利;李建冬
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: B66C13/48
• 分類號: B66C13/48;B66C13/22
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種塔機控制方法，特別是一種多軸復合驅動塔機控制方法。

背景技術

塔機一般具有起升機構、變幅機構、回轉機構和行走機構，目前，大多數塔機采用PLC作為核心控制器，PLC控制各機構對應的變頻器，并由變頻器驅動相應機構電機以完成塔機的起升、變幅、回轉和行走作業。隨著人們對塔機安全性、易操作性和可靠性等方面要求的提高，以PLC作為核心控制器的塔機系統的弊端也日趨明顯。

主要體現在三個方面：一是PLC運算能力有限，難以實現防撞、防擺復雜控制算法的需求；二是塔機系統中起升機構、變幅機構、回轉機構和行走機構都需要獨立的變頻器驅動，即每個運動軸都需要一臺獨立變頻器驅動，導致系統成本較高；三是系統具有PLC、變頻器以及輔助的斷路開關等部件，系統分立部件多，接線復雜，導致系統體積較大且不利于大規模標準化生產。

發明內容

本發明目的在于提供一種多軸復合驅動塔機控制方法，解決PLC塔機控制系統運算能力小，系統分立部件多的問題。

一種多軸復合驅動塔機系統控制方法的具體步驟為：

第一步：搭建塔機控制系統

塔機控制系統，包括：數據采集單元、定位及姿態解算單元、安全監控及無線通訊單元、逆變算法解算單元、塔機系統電氣傳感器和塔機執行機構電機。數據采集單元的數據接口和定位及姿態解算單元的數據接口通過信號線纜相連，數據采集單元的數據接口與安全監控及無線通訊單元的數據接口通過信號線纜連接，數據采集單元的數據接口與逆變算法解算單元的數據接口通過信號線纜連接，數據采集單元的數據接口與塔機系統電氣傳感器的數據接口通過信號電纜連接，定位及姿態解算單元的數據接口與安全監控及無線通訊單元的數據接口通過信號電纜連接，安全監控及無線通訊單元的數據接口與逆變算法解算單元的數據接口通過信號電纜連接，逆變算法解算單元的功率輸出端與塔機執行機構電機的功率輸入端通過功率電纜連接。

第二步?數據采集單元采集塔機系統電氣傳感器信號

數據采集單元采集塔機系統電氣傳感器信號，并將其轉換為數字信號，塔機系統電氣傳感器包括：司控臺信號傳感器、安全限位傳感器、吊運重量傳感器、風速傳感器、起升機構電機速度傳感器、變幅機構電機速度傳感器、回轉機構電機速度傳感器、行走機構電機速度傳感器、起升機構電機電流傳感器、變幅機構電機電流傳感器、回轉機構電機電流傳感器、行走機構電機電流傳感器和塔機定位傳感器。

第三步?定位及姿態解算單元獲取塔機的位置與姿態信息

定位及姿態解算單元利用數據采集單元中獲得的塔機位置信號、起升機構電機速度信號、變幅機構電機速度信號、回轉機構電機速度信號、行走機構電機速度信號解算出塔機運動部件的實時位置與姿態信息。

第四步?安全監控及無線通訊單元監控塔機運行安全狀態

安全監控及無線通訊單元將數據采集單元采集獲得的塔機系統電氣傳感器數字信號與預設極限值比較，超出預設極限值之后產生對應安全超限報警信號，安全監控及無線通訊單元接收上位機發出的群塔碰撞預警指令，同時將塔機實時位置與姿態信息通過GPRS無線傳輸至上位機。

第五步?逆變算法解算單元生成塔機執行機構電機的驅動信號

逆變算法解算單元首先讀取安全監控及無線通訊單元中安全超限報警信號和群塔碰撞預警指令，如存在安全超限報警信號和群塔碰撞預警指令，逆變算法解算單元停止工作，如不存在安全超限報警信號和群塔碰撞預警指令，則逆變算法解算單元根據數據采集單元獲得的起升機構、變幅機構、回轉機構和行走機構的給定速度，同時根據塔機執行機構電機的速度和電流信號完成速度電流雙閉環矢量控制算法解算，生成塔機執行機構電機的功率驅動信號，使塔機完成起升、變幅、回轉和行走作業。

經過以上步驟完成了多軸復合驅動塔機控制過程。

本控制方法以數字信號處理器（DSP）作為各單元的核心控制芯片，可以實現批量數據采集，塔機定位及姿態解算、安全監控及無線通訊，并在單一裝置上完成了塔機起升機構、變幅機構、回轉機構和行走機構四軸同步驅動工作?？刂葡到y結構緊湊、便于安裝與固定，軟件控制功能豐富，便于系統功能擴展與升級改造。

附圖說明

圖1??一種多軸復合驅動塔機控制方法的系統連接示意圖

1.數據采集單元???2.定位及姿態解算單元???3.安全監控及無線通訊單元???4.逆變算法解算單元???5.塔機系統電氣傳感器???6.塔機執行機構電機。

具體實施方式