抓斗式卸船机自动抛取料控制设备制造技术

一种抓斗式卸船机自动抛取料控制设备，由CPU电路、总线接口电路、总线解码电路、起升编码器接口电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器接口电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、显示单元、看门狗电路、电源电路构成，所有电路集成在一块PCB线路板上；其中整流稳压电源电路为所有其他电路提供单元；总线接口电路与总线解码电路相连；起升编码器接口电路与起升编码器数据转换电路相连；小车编码器接口电路与小车编码器数据转换电路相连；显示电路与显示单元相连。其以最优控制技术解决了抓斗式卸船机载荷的摇摆问题，填补国内相关技术空白，实现了半自动化控制，减少了操控人员，降低了成本和事故率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种抓斗式卸船机自动抛取料控制设备。
技术介绍
目前全球经济形势严峻，国家在大力倡导节能减排的主张，随着人力成本越来越高，各大企业都在提高设备自动化程度，减少岗位人员，因此来降低生产成本，所以无人操作全自动产品倍受青睐。在钢铁行业尤其如此。中国的钢铁企业中向来是员工众多，通常一个岗位都是几个人，人力成本压力很大。作为钢铁企业的重要生产设备，桥式抓斗卸船机是散货码头生产作业的主要机械。抓斗卸船机在作业过程中，由于小车的加减速和负载的提升动作以及外界因素引起的扰动等会引起抓斗的来回摆动，这不但增加了事故发生的可能性，而且严重影响了生产作业效率的提高。因此迫切要求研究桥式起重机的自动控制设备，以解决对操作员经验的过分依赖性，从而大幅度的提高工作效率。其中，卸船机自动作业控制设备的核心问题就是小车的定位和负载防摆控制的研究。但是电子防摇和抓斗卸船机半自动作业控制设备核心技术一直是掌握在外方手中，而且不作为软件单独出售，只随硬件配套销售，造成抓斗卸船机电控部分价格昂贵。因此对电子防摇进行研究，开发具有自主知识产权的抓斗卸船机半自动作业控制设备就显得十分必要了。
技术实现思路
本技术实现一种抓斗式卸船机自动抛取料控制设备，具有电子防摇控制功能，有效解决起重机起升载荷在运行过程中摇摆的问题，从而的节省大量人力成本，同时实现抓斗卸船机的半自动作业控制，从而大幅度提高生产效率，降低生产成本，并且也会是人身伤亡的重大安全事故率大幅度降低。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是该抓斗式卸船机自动抛取料控制设备由CPU电路、总线接口电路、总线解码电路、起升编码器接口电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器接口电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、显示单元、看门狗电路、电源电路构成，所有电路集成在一块PCB线路板上；其中整流稳压电源电路为所有其他电路提供单元；总线接口电路与总线解码电路相连；起升编码器接口电路与起升编码器数据转换电路相连；小车编码器接口电路与小车编码器数据转换电路相连；显示电路与显示单元相连；总线解码电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、看门狗电路与CPU电路相连；外部设备的总线回路与本技术的总线接口电路相连；外部设备的电源与本技术的电源电路相连；外部起升位置编码器与本技术的起升编码器接口电路相连；外部小车位置编码器与本技术的小车编码器接口电路相连。本技术的内容包括两点，一是电子防摇系统的实现，二是半自动化作用系统的实现。对于抓斗式卸船机而言电子防摇系统就是要实现在抓斗式卸船机运行过程中能够通过防摇技术利用载荷的摇摆产生最优摇摆曲线进行抛料和取料。该技术将实现在运行过程中载荷不产生大幅度的摇摆，在运行到目标位置时，起升机构处于可以立即进行取料或放料的工作状态。根据卸船机的特点，本技术采用不检测角度的控制方法，即最优时间控制技术。最优控制理论所研究的问题可以概括为对一个受控的动力学系统或运动过程，从一类允许的控制方案中找出一个最优的控制方案，使系统的运动在由某个初始状态转移到指定的目标状态的同时，其性能指标值为最优。为了解决最优控制问题，必须建立描述受控运动过程的运动方程，给出控制变量的允许取值范围，指定运动过程的初始状态和目标状态。针对卸船机，初始状态为小车运行前抓斗无摆动，目标状态为到达指定的位置停止并且抓斗无摆动。在解决了电子防摇的技术问题之后，本技术需要实现的另一个技术难点是实现抓斗式卸船机的半自动化控制。本技术通过编码器，可以测量出小车行走的距离，当到达目标位置后，小车完成卸料动作返回，在半自动化运行过程中，通过位置和限位来控制小车的动作，虽然简单，但由于动作存在变化的加减速过程，位置控制不精确。根据上诉困难，本技术采用了新的自动运行控制方案——步进控制方法。通过已知的小车启动速度，目标速度，加速度，和要行走的距离，可以通过物理公式，计算出小车在每段时间内，小车应有的速度和加速度，从而通过时间的变化，在每段步进阶段给以不同的速度和加速度，以实现精确的位置控制。整个半自动化运行分为12时段第I时段制动器打开；第2时段小车从静止加速到第一段给定速度；第3时段小车以第一段速度匀速运行；第4时段小车从第一段速度加速到全速；第5时段小车全速匀速运行；第6时段小车从全速减速到第一段速度；第7时段小车反向速度运行(速度过零点，同时实现甩斗)；第8时段小车加速到反向全速；第9时段小车反向全速匀速运行；第10时段小车减速到第一段速度；第11时段小车以第一段速度匀速运行；第12时段小车减速到零。本技术的有益效果是以最优控制技术解决了抓斗式卸船机载荷的摇摆问题，将电子防摇技术国产化，填补国内技术相应领域的技术空白，同时也实现了抓斗式卸船机的半自动化控制，从而减少了抓斗式卸船机的操控人员，降低了人员成本和人身伤亡的事故率，提高了生产效率。附图说明图1是本技术的系统结构图。图2是本技术的核心电路结构图。图3是本技术的ProfiBus-DP总线接口电路图。图4是本技术的ProfiBus-DP总线解码的电路图。图5是本技术的编码器接口电路图。图6是本技术的编码器解码电路图。图7是本技术的电子防摇模型简化示意图。图8是本技术的电子防摇模型的载荷受力示意图。图9是本技术在电子防摇系统作用下的运行轨迹图。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本技术的具体实施例。1.电控系统整机电控系统结构如图1所示，首先AC380V电源经过QOl和KO之后为为整机提供动力电源，起升变频器和小车变频器的动力电源也非别通过各自的隔离开关取自该回路。为保证起升和小车的速度稳定性和精确性，起升变频器和小车变频器都采用了速度闭环控制方式，采用脉冲编码器作为速度反馈设备。整机的协调控制由机上PLC完成，操作台的PLC否则采集操作台的操作信号，并将指令通过总线传递到机上PLC，机上PLC根据这些信号控制整机的运行状态。实际上的抓斗式卸船机电控系统要复杂的多，还包括抓斗开闭机构，大车行走机构等等，但因与本技术的内容不相关，所以这里没有进行描述。以上就是构成抓斗式卸船机的主要要素，如果不加设本技术的设备就是一台普通的抓斗式卸船机，如果加设本技术的设备即可成为半自动化的抓斗式卸船机。本技术的机构如图1中实线框图所示,主要有CPU、各种接口电路、解码电路、电源电路、存储器、人机交互系统构成。为了使本技术能够更方便的应用于目前市场上的多数抓斗式卸船机，所以采用了 Profibus总线接口，将本技术进入到抓斗式卸船机的系统总线中，这样，本技术通过该总线接口读取各个机构的状态，如速度、电流以及操作台的指令等信息，同时也可以通过总线将附加的速度指令发送的变频器。另外为了采集抓斗式卸船机的高度和小车位置，还架设了脉冲编码器的接口电路，用于采集附加的高度检测编码器和小车位置检测编码器的信息。有了这些数据之后，CPU即可根据起升的高度、速度，小车的位置速度以及操作台的操作指令进行电子防摇控制和半自动化的控制。2.本技术的核心结构如图2所示是本技术的核心电路结构图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
抓斗式卸船机自动抛取料控制设备，其特征在于：该抓斗式卸船机自动抛取料控制设备由CPU电路、总线接口电路、总线解码电路、起升编码器接口电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器接口电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、显示单元、看门狗电路、电源电路构成，所有电路集成在一块PCB线路板上；其中整流稳压电源电路为所有其他电路提供单元；总线接口电路与总线解码电路相连；起升编码器接口电路与起升编码器数据转换电路相连；小车编码器接口电路与小车编码器数据转换电路相连；显示电路与显示单元相连；总线解码电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、看门狗电路与CPU电路相连；外部设备的总线回路与本实用新型的总线接口电路相连；外部设备的电源与本实用新型的电源电路相连；外部起升位置编码器与本实用新型的起升编码器接口电路相连；外部小车位置编码器与本实用新型的小车编码器接口电路相连。

【技术特征摘要】
1.抓斗式卸船机自动抛取料控制设备，其特征在于该抓斗式卸船机自动抛取料控制设备由CPU电路、总线接口电路、总线解码电路、起升编码器接口电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器接口电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、显示单元、看门狗电路、电源电路构成，所有电路集成在一块PCB线路板上；其中整流稳压电源电路为所有其他电路提供单元；总线接口电路与总线解码电路相连；起升编码器接口电路与起升编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周德峰，
申请(专利权)人：大连宝信起重技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：