四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及其同步控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及其同步控制方法，四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與監(jiān)控單元和控制單元連接，監(jiān)控單元通過(guò)RS-485接口與控制單元連接，控制單元通過(guò)Profibus總線與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接，執(zhí)行單元通過(guò)電纜與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接。其同步控制方法包括全自動(dòng)控制方法和自動(dòng)沉抓方法。不僅根據(jù)相應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的全自動(dòng)運(yùn)行，而且根據(jù)控制方法實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的同步沉抓作業(yè)。能在抓斗沉抓過(guò)程中減少硬件損耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，減少因鋼絲繩跳繩造成的經(jīng)濟(jì)損失。
【專(zhuān)利說(shuō)明】四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及其同步控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抓斗起重機(jī)領(lǐng)域，特別涉及抓斗起重機(jī)中的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及其同步控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在散貨港口中，四繩抓斗起重機(jī)作為主要設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)各類(lèi)散貨的裝車(chē)、卸車(chē)、轉(zhuǎn)堆、加料等作業(yè)，作業(yè)過(guò)程的主要環(huán)節(jié)是四繩抓斗的升降與沉抓。在以往的四繩抓斗起重機(jī)中，通過(guò)人工操作進(jìn)行抓斗的下降與沉抓。故在下降時(shí)易造成抓斗與料堆發(fā)生碰撞，導(dǎo)致閉合鋼絲繩跳出滑輪組。且在沉抓過(guò)程中，由于人工操作的局限性，導(dǎo)致起升和開(kāi)閉機(jī)構(gòu)不能協(xié)調(diào)配合，促使開(kāi)閉電機(jī)經(jīng)常單獨(dú)受力，抓斗失去平衡，嚴(yán)重影響抓取效率和設(shè)備安全。
[0003]隨著工業(yè)水平和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)確性要求越來(lái)越高。中國(guó)專(zhuān)利CN 2440793 Y，
【公開(kāi)日】2001年8月I日，公開(kāi)了一種四繩抓斗自動(dòng)控制裝置。該裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤(pán)和接近開(kāi)關(guān)作為信號(hào)源，采用接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)升降、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的控制。但因接觸器控制的故障率較高，故其無(wú)法滿足起重機(jī)日益嚴(yán)格的性能要求。中國(guó)專(zhuān)利CN10371270 A，
【公開(kāi)日】2014年5月7日，公開(kāi)了一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法。該控制系統(tǒng)及方法通過(guò)起升變頻器對(duì)開(kāi)閉變頻器的跟隨實(shí)現(xiàn)抓斗的閉斗提升。但因控制系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)起升和開(kāi)閉電機(jī)的控制，且主從控制具有延遲性，故無(wú)法滿足起重機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行要求，更無(wú)法滿足現(xiàn)代起重機(jī)對(duì)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在四繩抓斗作業(yè)過(guò)程中完成對(duì)抓斗運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、監(jiān)控單元、控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元。上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與監(jiān)控單元和控制單元連接，監(jiān)控單元通過(guò)RS-485接口與控制單元連接，控制單元通過(guò)Profibus總線與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接,執(zhí)行單元通過(guò)電纜與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接。
[0006]按上述方案，所述的上位機(jī)用于控制單元和監(jiān)控單元狀態(tài)的顯示和數(shù)據(jù)保存；采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，安裝在運(yùn)程辦公區(qū)域中，用以接收來(lái)自控制單元和監(jiān)控單元的信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的顯示與保存。
[0007]按上述方案，所述的控制單元用于四繩抓斗自動(dòng)運(yùn)行的控制方法的實(shí)現(xiàn)；采用可編程控制器(PLC)，用以向上位機(jī)傳送控制信號(hào)和接收來(lái)自監(jiān)控單元的控制命令，同時(shí)作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)源，向監(jiān)控單元提供控制信號(hào)；接收來(lái)自傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元的信號(hào)，同時(shí)向傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元傳送控制指令；控制單元可實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的控制。
[0008]按上述方案，所述的監(jiān)控單元用于四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。采用觸摸屏，用以向上位機(jī)傳送監(jiān)控信號(hào)和接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)，同時(shí)向控制單元傳送控制命令。監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元的運(yùn)行信息的監(jiān)視，同時(shí)可以通過(guò)控制單元，利用內(nèi)置在監(jiān)控單元中的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述各單元的控制。
[0009]按上述方案，所述的傳感檢測(cè)單元用于四繩抓斗運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)檢測(cè)；傳感檢測(cè)單元包括三維掃描儀、編碼器、稱(chēng)重傳感器，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送檢測(cè)信號(hào)；用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)。稱(chēng)重傳感器安裝在抓斗上，用以抓斗與物料接觸程度的檢測(cè)，并保存抓斗的抓取量。同時(shí)在抓斗上安裝有限位開(kāi)關(guān)，用以抓斗打開(kāi)和閉合狀態(tài)的監(jiān)視。三維掃描儀安裝在物料平臺(tái)，掃描物料高度。編碼器安裝在執(zhí)行單元上，用以對(duì)鋼絲繩下放長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0010]按上述方案，所述的傳動(dòng)單元用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；采用變頻器，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送傳動(dòng)信號(hào)；用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)。傳動(dòng)單元接收來(lái)自可編程控制器的控制命令調(diào)節(jié)變頻器輸出，進(jìn)而調(diào)節(jié)執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作。
[0011]按上述方案，所述的執(zhí)行單元采用交流電機(jī)，分別在起升機(jī)構(gòu)和開(kāi)閉機(jī)構(gòu)安裝起升電機(jī)和開(kāi)閉電機(jī)，用以接收傳送單元的控制信號(hào)，同時(shí)向傳送單元和傳感檢測(cè)單元傳送執(zhí)行單元運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。執(zhí)行單元接收來(lái)自傳動(dòng)單元的命令實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用上述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的同步控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)四繩抓斗的全自動(dòng)運(yùn)行控制。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:包括全自動(dòng)控制方法和自動(dòng)沉抓方法。不僅可以根據(jù)相應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的全自動(dòng)運(yùn)行，而且根據(jù)控制方法實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的同步沉抓作業(yè)。
[0014]全自動(dòng)控制方法針對(duì)的是四繩抓斗的運(yùn)行，包括抓斗自動(dòng)上升、抓斗自動(dòng)下降、抓斗自動(dòng)打開(kāi)和抓斗自動(dòng)沉抓。根據(jù)控制流程實(shí)現(xiàn)對(duì)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行的控制，包含以下步驟:
[0015]Al:在四繩抓斗監(jiān)控系統(tǒng)上電后，根據(jù)傳感檢測(cè)單元檢測(cè)物料高度信息，根據(jù)控制單元確定抓斗的抓取點(diǎn)。
[0016]A2:在抓取點(diǎn)確定后，利用控制單元調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元的輸出，進(jìn)而控制執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開(kāi)抓斗。
[0017]A3:抓斗完全打開(kāi)后，利用監(jiān)控系統(tǒng)中的程序調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抓斗自動(dòng)下降。同時(shí)利用安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩下放長(zhǎng)度，獲得抓斗實(shí)時(shí)位置。
[0018]A4:當(dāng)抓斗下降至與物料接觸后，安裝在抓斗上的傳感檢測(cè)單元向控制單元發(fā)送接觸信號(hào)，開(kāi)始自動(dòng)沉抓。
[0019]自動(dòng)沉抓方法包含以下步驟:
[0020]A4.1:控制單元接收接觸信號(hào)后，向傳動(dòng)單元發(fā)送控制指令，自動(dòng)沉抓開(kāi)始。
[0021]A4.2:通過(guò)傳送單元的輸出實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行單元的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制鋼絲繩的下放長(zhǎng)度L。其中L1為起升鋼絲繩下放長(zhǎng)度，L2為支持鋼絲繩下放長(zhǎng)度。
[0022]A4.3:通過(guò)安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元2檢測(cè)A4.2中的數(shù)據(jù)，并傳輸至控制單元。
[0023]Α4.4:根據(jù)Α4.3的信息，在控制單元中計(jì)算兩個(gè)執(zhí)行單元的鋼絲繩下放長(zhǎng)度之差A(yù)UAL = L1-L2)，并與設(shè)定值Λ L0做比較。根據(jù)比較結(jié)果不同有以下處理步驟:
[0024]Α4.4.1:若Λ L = Λ Ltl,則判斷抓斗是否完全閉合。若抓斗閉合，則進(jìn)入Α4.5 ;若抓斗未閉合，則回到Α4.2。
[0025]Α4.4.2:若Λ L古Λ L。，則進(jìn)入控制單元中的PID (比例proport1n、積分integrat1n、微分differentiat1n)運(yùn)算程序,將計(jì)算結(jié)果傳輸至Α4.2。
[0026]Α4.5:抓斗完全閉合后，向控制單元傳送閉合到位信號(hào)，自動(dòng)沉抓過(guò)程結(jié)束，抓斗自動(dòng)上升。
[0027]Α4.6:在Α4.5過(guò)程中，通過(guò)傳感檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)抓取量的獲取。
[0028]Α4.7:抓斗上升到位后，控制單元發(fā)出抓斗打開(kāi)指令，抓斗自動(dòng)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)物料投送。
[0029]Α4.8:在Α4.7完成后，若控制單元接收到抓斗停止工作命令，則抓斗自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束；若沒(méi)有抓斗停止工作命令，則進(jìn)入A3，實(shí)現(xiàn)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行。
[0030]本發(fā)明的有益之處在于:能夠利用傳感檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)物料高度、抓斗與物料接觸程度和鋼絲繩下放長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將高度信息、接觸狀態(tài)和鋼絲繩長(zhǎng)度信息傳輸至控制單元。控制單元接收到信息后，能夠利用控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)單元輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)，從而控制執(zhí)行單元的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的全自動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)控制單元將控制信息傳輸至監(jiān)控單元，且工作人員可以根據(jù)需要利用監(jiān)控單元向控制單元發(fā)送控制命令。同時(shí)控制單元和監(jiān)控單元將所有信息上傳至上位機(jī)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控過(guò)程和控制方法運(yùn)行過(guò)程的顯示與保存。能在抓斗沉抓過(guò)程中減少硬件損耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，減少因鋼絲繩跳繩造成的經(jīng)濟(jì)損失。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的整體框圖和信息流圖。
[0032]圖2為本發(fā)明同步控制方法的流程圖。
[0033]圖3為本發(fā)明同步控制方法的自動(dòng)沉抓控制流程圖。
[0034]圖4為本發(fā)明同步控制方法的速度調(diào)節(jié)原理圖。
[0035]圖5為本發(fā)明鋼絲繩長(zhǎng)度示意圖。
[0036]圖中，1.起升鋼絲繩，2.支持鋼絲繩，L1.起升鋼絲繩下放長(zhǎng)度，L2.支持鋼絲繩下放長(zhǎng)度

【具體實(shí)施方式】
[0037]結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]如圖1所示，一種四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)、監(jiān)控單元、控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元。上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與監(jiān)控單元和控制單元連接，監(jiān)控單元通過(guò)RS-485接口與控制單元連接,控制單元通過(guò)Profibus總線與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接，執(zhí)行單元通過(guò)電纜與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接。
[0039]本實(shí)施例的上位機(jī)用于控制單元和監(jiān)控單元狀態(tài)的顯示。采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，安裝在運(yùn)程辦公區(qū)域中，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與控制單元和監(jiān)控單元的連接，用以接收來(lái)自控制單元和監(jiān)控單元的信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的顯示與保存。
[0040]本實(shí)施例的控制單元用于四繩抓斗自動(dòng)運(yùn)行的控制方法的實(shí)現(xiàn)。采用可編程控制器(PLC)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)連接，用以向上位機(jī)傳送控制信號(hào)；通過(guò)RS-585接口與監(jiān)控單元連接，用以接收來(lái)自監(jiān)控單元的控制命令，同時(shí)作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)源，向監(jiān)控單元提供控制信號(hào)；通過(guò)Profibus總線與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接，用以接收來(lái)自傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元的信號(hào)，同時(shí)向傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元傳送控制指令。控制單元可實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的控制。
[0041]本實(shí)施例的監(jiān)控單元用于四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。采用觸摸屏，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)連接，用以向上位機(jī)傳送監(jiān)控信號(hào)；通過(guò)RS-485接口與控制單元連接，用以接收來(lái)及控制單元的控制信號(hào)，同時(shí)向控制單元傳送控制命令。監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元的運(yùn)行信息的監(jiān)視，同時(shí)可以通過(guò)控制單元，利用內(nèi)置在監(jiān)控單元中的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述各單元的控制，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視與控制功能。
[0042]本實(shí)施例的傳感檢測(cè)單元用于四繩抓斗運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)檢測(cè)。傳感檢測(cè)單元包括三維掃描儀、編碼器、稱(chēng)重傳感器，通過(guò)Profibus總線與控制單元連接，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送檢測(cè)信號(hào)；通過(guò)電纜與執(zhí)行單元連接，用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)。稱(chēng)重傳感器安裝在抓斗上，實(shí)現(xiàn)抓斗與物料接觸程度的檢測(cè)，并保存抓斗的抓取量。同時(shí)在抓斗上安裝有限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)抓斗打開(kāi)和閉合狀態(tài)的監(jiān)視。三維掃描儀安裝在物料平臺(tái)，掃描物料高度。編碼器安裝在執(zhí)行單元上，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩下放長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0043]本實(shí)施例的傳動(dòng)單元用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。采用變頻器，通過(guò)Profibus總線與控制單元連接，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送傳動(dòng)信號(hào)；通過(guò)電纜與執(zhí)行單元連接，用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)。傳動(dòng)單元接收來(lái)自可編程控制器的控制命令調(diào)節(jié)變頻器輸出，進(jìn)而調(diào)節(jié)執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作。
[0044]本實(shí)施例的執(zhí)行單元采用交流電機(jī)，分別在起升機(jī)構(gòu)和開(kāi)閉機(jī)構(gòu)安裝起升電機(jī)和開(kāi)閉電機(jī)，通過(guò)電纜與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接，用以接收傳送單元的控制信號(hào)，同時(shí)向傳送單元和傳感檢測(cè)單元傳送執(zhí)行單元運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。執(zhí)行單元接收來(lái)自傳動(dòng)單元的命令實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0045]如圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種四繩抓斗全自動(dòng)同步控制方法，包括全自動(dòng)控制方法和自動(dòng)沉抓方法。
[0046]本實(shí)施例的全自動(dòng)控制方法針對(duì)的是四繩抓斗的運(yùn)行，包括抓斗自動(dòng)上升、抓斗自動(dòng)下降、抓斗自動(dòng)打開(kāi)和抓斗自動(dòng)沉抓。根據(jù)控制流程實(shí)現(xiàn)對(duì)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行的控制，包含以下步驟:
[0047]Al:在四繩抓斗監(jiān)控系統(tǒng)上電后，根據(jù)傳感檢測(cè)單元I檢測(cè)物料高度信息，根據(jù)控制單元確定抓斗的抓取點(diǎn)。
[0048]A2:在抓取點(diǎn)確定后，利用控制單元調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元的輸出，進(jìn)而控制執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開(kāi)抓斗。
[0049]A3:抓斗完全打開(kāi)后，利用監(jiān)控系統(tǒng)中的程序調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抓斗自動(dòng)下降。同時(shí)利用安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元2實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩下放長(zhǎng)度，獲得抓斗實(shí)時(shí)位置。
[0050]A4:當(dāng)抓斗下降至與物料接觸后，安裝在抓斗上的傳感檢測(cè)單元3向控制單元發(fā)送接觸信號(hào)，開(kāi)始自動(dòng)沉抓。
[0051]自動(dòng)沉抓方法包含以下步驟:
[0052]A4.1:控制單元接收接觸信號(hào)后，向傳動(dòng)單元發(fā)送控制指令，自動(dòng)沉抓開(kāi)始。
[0053]A4.2:通過(guò)傳送單元的輸出實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行單元的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制鋼絲繩的下放長(zhǎng)度L，其中L1為起升鋼絲繩下放長(zhǎng)度，L2為支持鋼絲繩下放長(zhǎng)度。
[0054]A4.3:通過(guò)安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元檢測(cè)A4.2中的數(shù)據(jù)，并傳輸至控制單元。
[0055]A4.4:根據(jù)A4.3的信息，在控制單元中計(jì)算兩個(gè)執(zhí)行單元的鋼絲繩下放長(zhǎng)度之差A(yù)UAL = L1-L2)，并與設(shè)定值Λ L0做比較。根據(jù)比較結(jié)果不同有以下處理步驟:
[0056]Α4.4.1:若Λ L = Λ Ltl,則判斷抓斗是否完全閉合。若抓斗閉合，則進(jìn)入Α4.5 ;若抓斗未閉合，則回到Α4.2。
[0057]Α4.4.2:若Λ L古Λ L。，則進(jìn)入控制單元中的PID運(yùn)算程序。如圖4所示，該控制程序中以偏差值為比例運(yùn)算、積分運(yùn)算和微分運(yùn)算的輸入，以給定長(zhǎng)度差為微分補(bǔ)償運(yùn)算的輸入，將運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行求和后，向傳動(dòng)單元發(fā)出控制信號(hào)，利用控制單元將信號(hào)傳輸至Α4.2。
[0058]Α4.5:抓斗完全閉合后，向控制單元傳送閉合到位信號(hào)，自動(dòng)沉抓過(guò)程結(jié)束，抓斗自動(dòng)上升。
[0059]Α4.6:在Α4.5過(guò)程中，通過(guò)傳感檢測(cè)裝置3實(shí)現(xiàn)對(duì)抓取量的獲取。
[0060]Α4.7:抓斗上升到位后，控制單元發(fā)出抓斗打開(kāi)指令，抓斗自動(dòng)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)物料投送。
[0061]Α4.8:在Α4.7完成后，若控制單元接收到抓斗停止工作命令，則抓斗自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束；若沒(méi)有抓斗停止工作命令，則進(jìn)入A3，實(shí)現(xiàn)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、監(jiān)控單元、控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元；上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與監(jiān)控單元和控制單元連接，監(jiān)控單元通過(guò)RS-485接口與控制單元連接,控制單元通過(guò)Profibus總線與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接，執(zhí)行單元通過(guò)電纜與傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機(jī)用于控制單元和監(jiān)控單元狀態(tài)的顯示和數(shù)據(jù)保存；采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，安裝在運(yùn)程辦公區(qū)域中，用以接收來(lái)自控制單元和監(jiān)控單元的信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的顯示與保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制單元用于四繩抓斗自動(dòng)運(yùn)行的控制方法的實(shí)現(xiàn)；采用可編程控制器(PLC)，用以向上位機(jī)傳送控制信號(hào)和接收來(lái)自監(jiān)控單元的控制命令，同時(shí)作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)源，向監(jiān)控單元提供控制信號(hào)；接收來(lái)自傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元的信號(hào)，同時(shí)向傳感檢測(cè)單元和傳動(dòng)單元傳送控制指令；控制單元可實(shí)現(xiàn)四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)控單元用于四繩抓斗運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視；采用觸摸屏，用以向上位機(jī)傳送監(jiān)控信號(hào)和接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)，同時(shí)向控制單元傳送控制命令；監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制單元、傳感檢測(cè)單元、傳動(dòng)單元和執(zhí)行單元的運(yùn)行信息的監(jiān)視，同時(shí)可以通過(guò)控制單元，利用內(nèi)置在監(jiān)控單元中的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述各單元的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感檢測(cè)單元用于四繩抓斗運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)檢測(cè)；傳感檢測(cè)單元包括三維掃描儀、編碼器、稱(chēng)重傳感器，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送檢測(cè)信號(hào)；用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)；稱(chēng)重傳感器安裝在抓斗上，用以抓斗與物料接觸程度的檢測(cè)，并保存抓斗的抓取量；同時(shí)在抓斗上安裝有限位開(kāi)關(guān)，用以抓斗打開(kāi)和閉合狀態(tài)的監(jiān)視；三維掃描儀安裝在物料平臺(tái)，掃描物料高度；編碼器安裝在執(zhí)行單元上，用以對(duì)鋼絲繩下放長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳動(dòng)單元用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；采用變頻器，用以接收來(lái)自控制單元的控制命令，同時(shí)向控制單元傳送傳動(dòng)信號(hào)；用以檢測(cè)執(zhí)行單元的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)向執(zhí)行單元傳送控制信號(hào)；傳動(dòng)單元接收來(lái)自可編程控制器的控制命令調(diào)節(jié)變頻器輸出，進(jìn)而調(diào)節(jié)執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的執(zhí)行單元采用交流電機(jī)，分別在起升機(jī)構(gòu)和開(kāi)閉機(jī)構(gòu)安裝起升電機(jī)和開(kāi)閉電機(jī)，用以接收傳送單元的控制信號(hào)，同時(shí)向傳送單元和傳感檢測(cè)單元傳送執(zhí)行單元運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；執(zhí)行單元接收來(lái)自傳動(dòng)單元的命令實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
8.一種使用權(quán)利要求1所述四繩抓斗全自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的同步控制方法，其特征在于:包括全自動(dòng)控制方法和自動(dòng)沉抓方法；不僅可以根據(jù)相應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的全自動(dòng)運(yùn)行，而且根據(jù)控制方法實(shí)現(xiàn)四繩抓斗的同步沉抓作業(yè)； 全自動(dòng)控制方法針對(duì)的是四繩抓斗的運(yùn)行，包括抓斗自動(dòng)上升、抓斗自動(dòng)下降、抓斗自動(dòng)打開(kāi)和抓斗自動(dòng)沉抓；根據(jù)控制流程實(shí)現(xiàn)對(duì)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行的控制，包含以下步驟: Al:在四繩抓斗監(jiān)控系統(tǒng)上電后，根據(jù)傳感檢測(cè)單元檢測(cè)物料高度信息，根據(jù)控制單元確定抓斗的抓取點(diǎn)； A2:在抓取點(diǎn)確定后，利用控制單元調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元的輸出，進(jìn)而控制執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開(kāi)抓斗； A3:抓斗完全打開(kāi)后，利用監(jiān)控系統(tǒng)中的程序調(diào)節(jié)傳動(dòng)單元輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抓斗自動(dòng)下降；同時(shí)利用安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩下放長(zhǎng)度，獲得抓斗實(shí)時(shí)位置； A4:當(dāng)抓斗下降至與物料接觸后，安裝在抓斗上的傳感檢測(cè)單元向控制單元發(fā)送接觸信號(hào)，開(kāi)始自動(dòng)沉抓； 自動(dòng)沉抓方法包含以下步驟: A4.1:控制單兀接收接觸彳目號(hào)后，向傳動(dòng)單兀發(fā)送控制指令，自動(dòng)沉抓開(kāi)始； A4.2:通過(guò)傳送單元的輸出實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行單元的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制鋼絲繩的下放長(zhǎng)度L ；其中L1為起升鋼絲繩I下放長(zhǎng)度，L2為支持鋼絲繩2下放長(zhǎng)度； A4.3:通過(guò)安裝在執(zhí)行單元上的傳感檢測(cè)單元檢測(cè)A4.2中的數(shù)據(jù)，并傳輸至控制單元; A4.4:根據(jù)A4.3的信息，在控制單元中計(jì)算兩個(gè)執(zhí)行單元的鋼絲繩下放長(zhǎng)度之差A(yù)UAL = L1-L2)，并與設(shè)定值Λ L0做比較；根據(jù)比較結(jié)果不同有以下處理步驟: Α4.4.1:若ΛL =ALtl,則判斷抓斗是否完全閉合；若抓斗閉合，則進(jìn)入Α4.5 ;若抓斗未閉合，則回到Α4.2 ; Α4.4.2:若Λ L古Λ Ltl,則進(jìn)入控制單元中的PID (比例proport1n、積分integrat1n、微分differentiat1n)運(yùn)算程序,將計(jì)算結(jié)果傳輸至Α4.2 ； Α4.5:抓斗完全閉合后，向控制單元傳送閉合到位信號(hào)，自動(dòng)沉抓過(guò)程結(jié)束，抓斗自動(dòng)上升; Α4.6:在Α4.5過(guò)程中，通過(guò)傳感檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)抓取量的獲??； Α4.7:抓斗上升到位后，控制單元發(fā)出抓斗打開(kāi)指令，抓斗自動(dòng)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)物料投送；Α4.8:在Α4.7完成后，若控制單元接收到抓斗停止工作命令，則抓斗自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束；若沒(méi)有抓斗停止工作命令，則進(jìn)入A3，實(shí)現(xiàn)抓斗全自動(dòng)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】B66C13/26GK104401877SQ201410562218
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】曹小華, 李青夏, 張圣賢, 張謝君, 汪瑋 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)