[發(fā)明專(zhuān)利]基于PLC與變頻電機(jī)的橋式吊車(chē)電氣控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610016445.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105523479B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方勇純;何博;劉海亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南開(kāi)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B66C13/48
• 分類(lèi)號(hào): B66C13/48;B66C13/40
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋式吊車(chē)機(jī)電系統(tǒng)自動(dòng)控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類(lèi)32t橋式吊車(chē)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為運(yùn)送負(fù)載到所期望的位置，橋式吊車(chē)有著非常廣泛的應(yīng)用。但在實(shí)際操作過(guò)程中，往往由人工直接操作，造成運(yùn)送效率和安全系數(shù)低，定位精度不高等問(wèn)題。一些企業(yè)研發(fā)出的自動(dòng)控制系統(tǒng)往往只是針對(duì)特定的運(yùn)送過(guò)程，如將貨物運(yùn)送到特定位置，再回到原位抓取第二件貨物，為一固定的工作循環(huán)，且未考慮消擺及定位等因素。佐治亞理工學(xué)院在實(shí)驗(yàn)室搭建了一臺(tái)20t橋式吊車(chē)，利用輸入整形等方法取得了良好的效果，但所采用的伺服電機(jī)及傳感器單元都較精密，價(jià)錢(qián)昂貴，且未考慮實(shí)際操作中手動(dòng)與自動(dòng)切換等功能，安全保護(hù)措施也有所欠缺。基于相平面的軌跡規(guī)劃算法在實(shí)驗(yàn)室的模擬自動(dòng)控制吊車(chē)平臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)并取得了很好的效果，但在大型吊車(chē)系統(tǒng)中，異步電機(jī)很難實(shí)時(shí)跟蹤給定控制命令，雖然消擺依然有效，但定位出現(xiàn)了很大的偏差，應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)需要進(jìn)一步改進(jìn)。

為了將實(shí)驗(yàn)室的研究成果推廣到一類(lèi)32t橋式吊車(chē)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)切換的同時(shí)，通過(guò)改變給定脈沖信號(hào)實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，以通過(guò)改進(jìn)的相平面方法實(shí)現(xiàn)消擺及定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一套安全可靠的32t橋式吊車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保實(shí)際操作過(guò)程中手動(dòng)運(yùn)行與自動(dòng)運(yùn)行自由切換，自動(dòng)運(yùn)行模式實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，且保證在實(shí)際作業(yè)中良好的消擺效果及較高的定位精度。

本發(fā)明致力于通過(guò)PLC及變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)一套橋式吊車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)，在完成手自動(dòng)切換并保證安全的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，橋式吊車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：遙控器及其信號(hào)接收裝置，大車(chē)電機(jī)變頻器，小車(chē)電機(jī)變頻器，起升電機(jī)變頻器，PLC，繼電器，DSP，單片機(jī)和限位開(kāi)關(guān)、重量測(cè)量裝置；所述的遙控器信號(hào)接收裝置、DSP與限位開(kāi)關(guān)、重量測(cè)量裝置分別連接PLC，PLC、DSP和單片機(jī)同時(shí)連接繼電器，繼電器再分別與大車(chē)電機(jī)變頻器、小車(chē)電機(jī)變頻器和起升電機(jī)變頻器連接；

所述的遙控器信號(hào)接收裝置設(shè)置在第一控制柜(9)側(cè)，大車(chē)電機(jī)變頻器、繼電器和PLC設(shè)置在第一控制柜(9)中，小車(chē)電機(jī)變頻器和起升電機(jī)變頻器設(shè)置在第二控制柜(10)中，第一控制柜和第二控制柜位于起重機(jī)大車(chē)上；

1、遙控器，用于地面操作，三路手動(dòng)與自動(dòng)切換按鈕發(fā)送手自動(dòng)切換指令、三路搖桿發(fā)送手動(dòng)模式下的檔位指令，正反轉(zhuǎn)指令到遙控器信號(hào)接收裝置(2)；PLC(3)輸入端子接收來(lái)自遙控器信號(hào)接收裝置的指令信息，同時(shí)采集限位開(kāi)關(guān)與重量檢測(cè)裝置(11)及大車(chē)電機(jī)變頻器(4)、小車(chē)電機(jī)變頻器(5)和起升電機(jī)變頻器(6)是否正常工作的信息，分析并控制輸出端繼電器的導(dǎo)通與關(guān)斷，保證自動(dòng)模式時(shí)采用DSP(7)輸入控制命令，手動(dòng)模式時(shí)采用單片機(jī)(8)輸入控制命令。

2、變頻器，所述的小車(chē)電機(jī)變頻器、大車(chē)電機(jī)變頻器和起升電機(jī)變頻器設(shè)定為脈沖輸入模式，額定負(fù)載時(shí)最大輸入頻率14400Hz對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)速1440r/min，最小輸入頻率300Hz對(duì)應(yīng)最小轉(zhuǎn)速30r/min，低于300Hz頻率則轉(zhuǎn)速為零，正反轉(zhuǎn)由變頻器上S1、S2兩端子控制，變頻器故障及變頻器運(yùn)行觸點(diǎn)接入PLC(3)輸入端子。

3、PLC，所述的PLC(3)接收外部信號(hào)，通過(guò)邏輯運(yùn)算判斷系統(tǒng)狀態(tài)，控制手動(dòng)、自動(dòng)、安全保護(hù)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成手動(dòng)高速檔，手動(dòng)低速檔，自動(dòng)檔三種操作模式的自由切換，完成系統(tǒng)的安全保護(hù)；

所述完成手動(dòng)高速檔，手動(dòng)低速檔，自動(dòng)檔三種操作模式的自由切換的過(guò)程是：遙控器(1)通過(guò)三路手動(dòng)與自動(dòng)切換按鈕及三路搖桿遠(yuǎn)程傳輸手動(dòng)或自動(dòng)指令、手動(dòng)模式下的檔位指令及正反轉(zhuǎn)指令到PLC(3)輸入端子，由PLC(3)內(nèi)部程序判斷系統(tǒng)狀態(tài)；

若切換為手動(dòng)模式，且搖桿給出命令高速正轉(zhuǎn)運(yùn)行，單片機(jī)(8)產(chǎn)生一路高頻率脈沖指令12000Hz作為高速檔信號(hào)，PLC對(duì)應(yīng)輸出端子導(dǎo)通，由變頻器控制變頻電機(jī)進(jìn)行高速正轉(zhuǎn)，若搖桿給出命令低速反轉(zhuǎn)運(yùn)行，單片機(jī)(8)產(chǎn)生一路低頻率脈沖指令5000Hz作為低速檔信號(hào)，PLC對(duì)應(yīng)輸出端子導(dǎo)通，由變頻器控制變頻電機(jī)進(jìn)行低速反轉(zhuǎn)；

若切換為自動(dòng)模式，DSP產(chǎn)生一路時(shí)變脈沖指令，且同時(shí)給PLC正反轉(zhuǎn)命令，變頻電機(jī)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)動(dòng)作；