一种桥式起重机的智能运行控制系统的制作方法

本发明属于起重机技术领域，具体是涉及一种桥式起重机的智能运行控制系统。

背景技术：

由于我国工业规模的大型化发展导致吊装难度增大，作为吊装安全保障的吊装方案设计在合理性、精确性、安全性以及可靠性上要求越来越高，然而目前起重机吊装方案制定基本采用人工经验进行，其中方案的核心内容吊装路径规划存在缺乏理论依据的问题，严重影响了吊装的安全，因此需要进行吊装路径规划，并以此制定吊装方案，为合理高效利用起重机资源提供有利的参考。

然而，吊装方案的制定非常复杂，往往不能确保其有效性以及安全性，并且在制定过程中基本凭借人工经验完成。针对大型、巨型设备以及复杂的作业环境的吊装方案仅凭传统方法制定存在着局限性，不能满足现代吊装的高精度、高效率以及高安全性的要求，特别是吊装路径规划问题，人工经验不能得到准确安全有效的路径，存在着巨大的安全隐患。

在当用起重机搬运物料时，先要对搬运物体进行外拉斜拽，将搬运物体移动到起重机中下方，由于牵引线与搬运物体之间形成的夹角，容易出现角度过大，引起轻微的就是钢丝绳乱槽，导绳器脱位或者损坏，严重的就是钢丝绳断裂。起重机的大车，小车及提升机构的运动通常由各自的操作指令独立地控制。当搬运物料到达目标位置时，由于受大车及小车加减速的影响，载荷会出现令人讨厌的摇摆现象。当载荷摇摆时，卸载作业就不能进行。出现这种情况时，只有熟练的操作工才有可能靠控制大小车的运行来消除摇摆。但是，这需要操作工非常熟练的操作技巧和高度的专注。消除载荷的摇摆并且精微地调整载荷到达目标位置需要很长的操作时间，这个时间大约占整个搬运工作所需时间的三分之一左右。另外，起重机快速运行会引起载荷太大的摇摆。过大的载荷摇摆对现场作业人员的人身安全造成威胁。载荷摇摆也增加载荷及周围货物被损害的可能性，这样在起重机的作业上降低的工作的效率，而且还会影响安全作业。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种桥式起重机的智能运行控制系统。

本发明的技术方案是一种桥式起重机的智能运行控制系统，主要包括位置校正模块，防摇摆模块、数据处理模块、plc控制器；

所述位置校正包括坐标测量单元、距离感应传感器、偏移补偿传感器、角度传感器、坐标引导单元；所述坐标测量单元用于建立坐标对物体运行进行位置标记；所述距离感应传感器用于对物体移动位置距离坐标设定距离进行测量；所述偏移补偿单元用于对偏离实际的坐标进行偏移补偿；所述角度传感器用于对起重机坐标上对物体的斜拽角度的测量；所述坐标引导单元包括脉冲编码信号、活动类型，用于对物体发送脉冲编码信号确定移动过程信息，并进行实时调整；

所述防摇摆模块包括加速度传感器、高度传感器、摇摆预测单元、跟踪控制单元、频率传感器；所述加速度传感器用于对起重机加速到最大速度的加速度进行记录；所述高度传感器对物体上升高度进行记录；所述摇摆预测单元用于对物体的实际和预测的摇摆路径进行记录；所述跟踪控速单元用于对摇摆预测单元记录的路径进行速度调整；所述频率传感器用于对物体摇摆时是频率进行记录；

所述数据处理模块包括接收单元、信号处理单元、数据量化分析单元，所述接收单元用于对位置校正和防摇摆的数据进行接收，并将接收到的数据进行整合发送到信号处理单元；所述信号处理单元用于对整合的数据进行分类处理；所述数据量化分析单元对所提取的数据进行分析评估，并将将处理好的数据发送到plc控制器中；所述plc控制器用于对大车变频器、小车变频器和起升变频器进行数据编辑。

进一步地，坐标引导单元包括力度感应器，所述力度感应器用于用于对记录的每处坐标的牵引力确定，经数据反馈单元将每次坐标的牵引力进行实时反馈调整。

进一步地，放摇摆模块包括执行调幅单元，执行调幅单元用于对机械传动间隙数据计算，发射超声波脉冲信息，用于对数据中摇摆时间间隔和预定时间间隔进行对比。

进一步地，控制系统包括预警模块，所述预警模块用于对起重机的周边区域预警警报，预警模块包括区域信息采集单元、红外线传感器和设置单元，所述区域信息采集单元用于对使用场地的信息进行快速扫描分析建模，并将分析后的信息传送到plc控制器中，所述红外线传感器用于对使用场地进行扫描定位处理。

进一步地，频率传感器设置于牵引线和物体上，通过频率多次扫描确定物体摇摆频率，通过检测物体与牵引线之间的摆动频率，防止摇摆过大。

进一步地，数据处理模块通过传输指令的调焦编码器通讯单元与plc控制器进行信号传输，能够快速做出数据处理和判断。

进一步地，数据处理模块设有profibus缓冲区，所述profibus缓冲区将数据发送到无线通讯单元wcu，提高信息反映率。

上述的一种桥式起重机的智能运行控制系统的方法，包括以下步骤：

1)通过位置校正模块对所要负载的物体进行坐标建立，首先坐标测量单元对所要负载的物体通过坐标系建立后，确定物体的坐标，角度传感器对物体在坐标系上的斜拽角度的测量确定，防止牵引角度过大，距离感应传感器对物体移动位置距离坐标设定距离进行测量，将数据发送到数据处理模块，再对数据处理后发送到plc控制器，对各自的变频器做出速度调整；

2)偏移补偿传感器对偏离实际的坐标进行偏移补偿，坐标引导单元对移动过程中进行信息实时记录，不断与plc控制器进行数据交互，预警单元对起重机的周边区域预警警报，将物体移动到起重机中下方进行物体提升工作；

3)移动完成后，防摇摆模块先对物体重量进行确定，通过加速度传感器对起重机加速到最大速度的加速度进行记录，同时通过重量确定，高度传感器对物体上升高度确定，然后plc控制器的执行指令发送，移动物体，跟踪控制单元记录移动路径，结合频率传感器对物体移动过程做出速度调整，通过上述的传感器的输出数据，摇摆幅度＝起升高度/g×加速度×0.05+机械传动间隙，将数据发送到数据处理模块，再对数据处理后发送到plc控制器，对各自的变频器做出速度调整；

4)同时摇摆预测单元对物体的实际和预测的摇摆路径进行记录，来降低物体移动过程的摆动频率，执行调幅单元用于将分析处理好的数据发送到比较单元，所述比较单元通过机械传动间隙数据计算，发射超声波脉冲信息，用于对数据中摇摆时间间隔和预定时间间隔进行对比，plc控制器做出数据调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、设计方案简洁，应用领域广泛，安装周期短，能够满足生产制造行业对安全、效率、可靠度的更高要求；

3、设备内对起重机搬运物体时，通过方摇摆模块对物体的摇摆幅度进行控制，消除起重机的摇摆现象。

4、设备内置本行业一直要求的防止外拉斜拽功能，允许的最大角度可由用户根据行业要求自行设定；

5、设备内置自动对中功能，可以自动的使起重机调整到要吊运载荷的上方，同样符合行业一直以来对起重机使用环节的使用规范。

6、设备内置区域管理功能，能够有效的规范用户的使用场地，例如规划出设备的禁行区，完成传统限位无法达到的使用功能；

7、设备内置区域中心功能，可以满足用户在使用场地有固定的反复中心点，使正产制造更有效率。

附图说明

图1为本发明的系统功能图；

图2为本发明的系统框图。

具体实施方式

实施例

如图1、2所示，本发明的技术方案是一种桥式起重机的智能运行控制系统，主要包括位置校正模块，防摇摆模块、数据处理模块、plc控制器；

位置校正包括坐标测量单元、距离感应传感器、偏移补偿传感器、角度传感器、坐标引导单元；坐标测量单元用于建立坐标对物体运行进行位置标记；距离感应传感器用于对物体移动位置距离坐标设定距离进行测量；偏移补偿单元用于对偏离实际的坐标进行偏移补偿；角度传感器用于对起重机坐标上对物体的斜拽角度的测量；坐标引导单元包括脉冲编码信号、活动类型，用于对物体发送脉冲编码信号确定移动过程信息，并进行实时调整；坐标引导单元包括力度感应器，所述力度感应器用于用于对记录的每处坐标的牵引力确定，经数据反馈单元将每次坐标的牵引力进行实时反馈调整；

防摇摆模块包括加速度传感器、高度传感器、摇摆预测单元、跟踪控制单元、频率传感器；加速度传感器用于对起重机加速到最大速度的加速度进行记录；高度传感器对物体上升高度进行记录；摇摆预测单元用于对物体的实际和预测的摇摆路径进行记录；跟踪控速单元用于对摇摆预测单元记录的路径进行速度调整，频率传感器用于对物体摇摆时是频率进行记录，频率传感器设置于牵引线和物体上，通过频率多次扫描确定物体摇摆频率，通过检测物体与牵引线之间的摆动频率，防止摇摆过大；放摇摆模块包括执行调幅单元，执行调幅单元用于对机械传动间隙数据计算，发射超声波脉冲信息，用于对数据中摇摆时间间隔和预定时间间隔进行对比；

数据处理模块包括接收单元、信号处理单元、数据量化分析单元、profibus缓冲区，所述接收单元用于对位置校正和防摇摆的数据进行接收，并将接收到的数据进行整合发送到信号处理单元；信号处理单元用于对整合的数据进行分类处理；数据量化分析单元对所提取的数据进行分析评估，并将处理好的数据发送到plc控制器中；profibus缓冲区将数据发送到无线通讯单元wcu，提高信息反映率；plc控制器用于对大车变频器、小车变频器和起升变频器进行数据编辑。

控制系统包括预警模块，所述预警模块用于对起重机的周边区域预警警报，预警模块包括区域信息采集单元、红外线传感器和设置单元，所述区域信息采集单元用于对使用场地的信息进行快速扫描分析建模，并将分析后的信息传送到plc控制器中，所述红外线传感器用于对使用场地进行扫描定位处理。

上述的一种桥式起重机的智能运行控制系统的方法，包括以下步骤：

1)通过位置校正模块对所要负载的物体进行坐标建立，首先坐标测量单元对所要负载的物体通过坐标系建立后，确定物体的坐标，角度传感器对物体在坐标系上的斜拽角度的测量确定，防止牵引角度过大，距离感应传感器对物体移动位置距离坐标设定距离进行测量，将数据发送到数据处理模块，再对数据处理后发送到plc控制器，对各自的变频器做出速度调整；

2)偏移补偿传感器对偏离实际的坐标进行偏移补偿，坐标引导单元对移动过程中进行信息实时记录，不断与plc控制器进行数据交互，预警单元对起重机的周边区域预警警报，将物体移动到起重机中下方进行物体提升工作；

3)移动完成后，防摇摆模块先对物体重量进行确定，通过加速度传感器对起重机加速到最大速度的加速度进行记录，同时通过重量确定，高度传感器对物体上升高度确定，然后plc控制器的执行指令发送，移动物体，跟踪控制单元记录移动路径，结合频率传感器对物体移动过程做出速度调整，通过上述的传感器的输出数据，摇摆幅度＝起升高度/g×加速度×0.05+机械传动间隙，当机械传动间隙为0时，上升高度10m的摇摆幅度为：10/9.8×0.2×0.05+0＝0.0102m，将数据发送到数据处理模块，再对数据处理后发送到plc控制器，分别对大车变频器、小车变频器、起升变频器的速度做出速度调整；

4)同时摇摆预测单元对物体的实际和预测的摇摆路径进行记录，来降低物体移动过程的摆动频率，执行调幅单元用于将分析处理好的数据发送到比较单元，所述比较单元通过机械传动间隙数据计算，发射超声波脉冲信息，用于对数据中摇摆时间间隔和预定时间间隔进行对比，plc控制器做出数据调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。