一种双光电开关横梁定位系统及其定位方法与流程

本发明涉及钢轨吊运设备领域，更具体地说，涉及一种双光电开关横梁定位系统及其定位方法。

背景技术：

目前，在各基地的长钢轨焊接过程中，焊轨基地基本都采用了集中控制的长钢轨群吊来吊运最长500米的长钢轨，即为使用了PLC主、从站控制模式，主站实现动作指令的发送和各个从站执行后的反馈信息及各从站之间的协调，从站使各吊机之间控制相对独立。

而现在常用的两种定位控制方式为：一种是伺服加变频器调速控制系统，其优点是：1.定位精度准；2.相应速度快等。其缺点是：1.对外界的要求比较高，尤其温度要求在0～40°左右；2.对打滑造成的位置误差不易弥补，且不适合室外的工作环境；3.存在因干扰而引起的找不到位置现象。

还有一种是采用WCS尺加变频器调速控制系统，其优点是：1.定位精确；2.环境适应能力强；3.不易磨损。其缺点是：1.成本高；2.信息读取易干扰；3.损坏无法维修等。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种双光电开关横梁定位系统及其定位方法，具有环境适应能力强，还解决了抗干扰的问题，且还具有维护方便和检修成本低的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种双光电开关横梁定位系统，包括横梁、走行小车、电动葫芦、升降装置和吊具，走行小车的上端设于横梁的下端，使走行小车能够在横梁的下端上水平移动，走行小车的下端与电动葫芦的上端相连，电动葫芦的下端与升降装置的上端相连，升降装置的下端与吊具相连，还包括子站PLC模块、主站总控系统、定位尺和双光电开关装置，主站总控系统与子站PLC模块相连，主站总控系统通过输出指令用以控制子站PLC模块，并接收子站PLC模块回馈的数据，子站PLC模块再与双光电开关装置相连，用以采集双光电开关装置的脉冲信号，通过采集的脉冲信号并结合主站总控系统输出的指令，控制该定位系统的运行动作，定位尺设于横梁上，定位尺上还设有数个发讯槽，双光电开关装置设于电动葫芦上，双光电开关装置用以检测定位尺上的发讯槽，并产生脉冲信号，双光电开关装置包括发射板、安装架、光电开关和开关引线，安装架呈U字形设置，连于电动葫芦上，反射板设于安装架一侧面上，光电开关和开关引线设于安装架的另一侧面上。

所述的数个发讯槽均匀间隔设置于定位尺上，每个发讯槽为一个轨位，使得反射板通过发讯槽与光电开关发射检测脉冲信号，从而再通过子站PLC模块转换成对应的位置信号。

所述的光电开关与子站PLC模块相连。

所述的子站PLC模块采用EEPROM存储方式。

所述的升降装置上还设有止摆机构，升降装置通过止摆机构连于电动葫芦的下端，止摆机构包括机罩架、止摆头、止摆座、复位弹簧、连杆部件、止摆绳、滑轮和止摆配重，机罩架呈水平设置，连于电动葫芦的下端，连杆部件也呈水平设置，设于机罩架的下方，止摆座具有一对，分别设于连杆部件的两端，止摆头具有一对，分别设于连杆部件的两端，且设于止摆座的内侧，复位弹簧具有一对，分别设于连杆部件的两端，且设于止摆头的内侧，滑轮具有数个，机罩架两端的上表面分别连有一个滑轮，连杆部件两端下方也分别连有一个滑轮，滑轮通过止摆绳相互串通，止摆绳上连有止摆配重。

另一方面，一种双光电开关横梁定位系统的定位方法，包括以下的步骤：

S1.先在主站总控系统中输入条件设置，即为对子站PLC模块发出工作指令，并检查主站总控系统和相关通讯处于正常状态；

S2.子站PLC模块接收到主站总控系统的指令后，通过电动葫芦控制走行小车在横梁上以16米/min的速度向起吊起点移动，当距离起吊起点还有最后两个轨位时，走行小车逐渐减速至6米/min的速度，到达起吊起点后停止移动，升降装置通过止摆机构止住摆动，向下降；

S3.升降装置下降至碰轨信号后，打开吊具，夹紧钢轨，然后回升至工作高度；

S4.再通过电动葫芦控制走行小车在横梁上以16米/min的速度高速向起吊终点移动，当距离起吊终点还有最后两轨位时，走行小车逐渐减速至6米/min的速度，到达起吊终点后停止移动，升降装置通过止摆机构止住摆动，向下降；

S5.升降装置下降至碰轨信号后，打开吊具，放松钢轨，然后回升至工作高度。

所述的S2步骤中，双光电开关装置检测定位尺的发讯槽，并产生脉冲信号，定位尺通过子站PLC模块将双光电开关装置的脉冲信号转换成位置信号，子站PLC模块再根据主站总控系统的指令，计算并驱动电动葫芦移动的方向和速度。

所述的采集脉冲信号是双光电开关装置采集到相邻两个发讯槽为一次脉冲信号，若只采集到一个发讯槽，则不作为一次脉冲信号。

在上述的技术方案中，本发明的定位尺通过子站PLC模块将双光电开关装置产生的脉冲信号转换成位置信号，从而实现具备与WCS尺的同等功能闭环定位功能，同时具有成本低、环境适应能力强、无干扰问题，且容易维护和检修成本低等优点。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图；

图2是本发明中定位尺和双光电开关装置的结构示意图；

图3是本发明中止摆机构的结构示意图；

图4是本发明定位方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1和图2所示，本发明所提供的一种双光电开关横梁定位系统，包括横梁1、走行小车2、电动葫芦3、升降装置4和吊具5，走行小车2的上端设于横梁1的下端，使走行小车2能够在横梁1的下端上水平移动，走行小车2的下端与电动葫芦3的上端相连，电动葫芦3用以驱动走行小车2的移动，电动葫芦3的下端与升降装置4的上端相连，升降装置4的下端与吊具5相连，升降装置4用以控制吊具5的下降和上升，而吊具5用以夹紧和放松钢轨6，上述为现有技术部分，再此就不再赘述。与现有技术不同的是，还包括子站PLC模块7、主站总控系统8、定位尺9和双光电开关装置，主站总控系统8与子站PLC模块7相连，主站总控系统8通过输出指令用以控制子站PLC模块7，并同时也接收子站PLC模块7回馈的数据，子站PLC模块7再与双光电开关装置相连，用以采集双光电开关装置的脉冲信号，通过采集的脉冲信号并结合主站总控系统8输出的指令，控制该定位系统的运行动作，定位尺9设于横梁1上，定位尺9上还设有数个发讯槽10，每个发讯槽10对应一个轨位，双光电开关装置设于电动葫芦3上，双光电开关装置用以检测定位尺9上的发讯槽10，并产生脉冲信号，双光电开关装置包括发射板11、安装架12、光电开关13和开关引线14，安装架12呈U字形设置，连于电动葫芦3上，反射板11设于安装架12一侧面上，反射板11通过发讯槽10才能与光电开关13发射检测脉冲信号，光电开关13和开关引线14设于安装架12的另一侧面上，开关引线14用以接通电源，光电开关13与子站PLC模块7相连，定位尺9通过子站PLC模块7将双光电开关装置产生的脉冲信号转换成位置信号，子站PLC模块7对位置信号进行计数，同时再结合主站总控系统8的指令，计算并驱动电动葫芦3移动的方向和速度，从而对电动葫芦3进行定位。

较佳的，所述的数个发讯槽10均匀间隔设置于定位尺9的下边，而相邻两个发讯槽10之间的间距为轨位距离格挡15。

较佳的，所述的子站PLC模块7采用EEPROM存储方式，即使轨位数据信息在断电的情况也不会丢失，停电重启后不需要回零操作，通电后即自动识别当前轨位。

请结合图3所示，所述的升降装置4上还设有止摆机构16，升降装置4通过止摆机构16连于电动葫芦3的下端，有效地防止升降装置4和吊具5在停止移动后，由于惯性产生的摆动，极大地提高了升降装置4和吊具5的精度及效率，止摆机构16包括机罩架17、止摆头18、止摆座19、复位弹簧20、连杆部件21、止摆绳22、滑轮23和止摆配重24，机罩架17呈水平设置，连于电动葫芦3的下端，连杆部件21也呈水平设置，设于机罩架17的下方，止摆座19具有一对，分别设于连杆部件21的两端，止摆头28具有一对，分别设于连杆部件21的两端，且设于止摆座19的内侧，复位弹簧20具有一对，分别设于连杆部件21的两端，且设于止摆头18的内侧，滑轮23具有数个，机罩架17两端的上表面分别连有一个滑轮23，连杆部件21两端下方也分别连有一个滑轮23，滑轮23再通过止摆绳22相互串通，止摆绳22上连有止摆配重24，在连杆部件21的中间位置上还安装了一个止摆电机25，用以驱动整个止摆机构16，止摆电机25又通过信号线26与吊具5相连。

请结合图4所示，本发明所提供的一种双光电开关横梁定位系统的定位方法，包括以下的步骤：

S1.先在主站总控系统中输入条件设置，即为对子站PLC模块发出工作指令，并检查主站总控系统和相关通讯处于正常状态；

S2.子站PLC模块接收到主站总控系统的指令后，通过电动葫芦控制走行小车在横梁上以16米/min的速度向起吊起点移动，当距离起吊起点还有最后两个轨位时，走行小车逐渐减速至6米/min的速度，到达起吊起点后停止移动，升降装置通过止摆机构止住摆动，向下降；

S3.升降装置下降至碰轨信号后，打开吊具，夹紧钢轨，然后回升至工作高度；

S4.再通过电动葫芦控制走行小车在横梁上以16米/min的速度高速向起吊终点移动，当距离起吊终点还有最后两轨位时，走行小车逐渐减速至6米/min的速度，到达起吊终点后停止移动，升降装置通过止摆机构止住摆动，向下降；

S5.升降装置下降至碰轨信号后，打开吊具，放松钢轨，然后回升至工作高度。

较佳的，所述的S2步骤中，双光电开关装置检测定位尺的发讯槽，并产生脉冲信号，定位尺通过子站PLC模块将双光电开关装置的脉冲信号转换成位置信号，子站PLC模块再根据主站总控系统的指令，计算并驱动电动葫芦移动的方向和速度。

较佳的，所述的采集脉冲信号是双光电开关装置采集到相邻两个发讯槽为一次脉冲信号，若只采集到一个发讯槽，则不作为一次脉冲信号。

另外，本发明的定位系统还可以由一个主站总控系统同时连接控制若干个子站PLC模块以及相应的吊机，每个子站PLC模块之间可以通过CC-Link现场通讯总线实现信息传递。主站总控系统带有人机控制界面，操作者只须在控制界面上输入指定吊轨作业钢轨的起始位置及吊运钢轨的终点存放位置，主站总控系统接收到吊轨操作指令后，将整个吊轨动作循环分解为若干动作，并将动作指令传送给各个子站PLC模块。在运行过程中控制和协调所有吊机的动作，并在主站总控系统的屏幕上实时显示所有吊机的工作状况，当所有吊机都完成一个动作后，主站总控系统发出下一个动作指令，直至完成全部吊轨循环，保证了所有吊机的同步动作。

现以三台吊机安装在横梁上为例，定位尺长度为6m，钢轨位置间距为165mm，堆轨场设定了20个轨位，每个轨位都定义了一个轨位编码，20个轨位共分为3组：左侧滚道线设为进轨滚道线，轨位编码为1；中间堆场设为成品台堆场，共10个轨位，轨位编码为2～11；右侧堆场设定为装车位，共9个轨位，轨位编码为12～20。通过本定位系统多次的重复定位后，三台吊机在组合吊运一根34m的钢轨时，使得轨位重复定位的精度达到＜5mm，三个吊点目标位置定位精度及吊点运行过程中同步误差均达到要求。另外，当其中任一台吊机出现意外状况，主站控制系统会自动发出停止信号，终止所有吊机的动作。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。