一种岸电电缆传输恒张力控制装置的制作方法

本发明涉及电缆传输技术领域，具体涉及一种岸电电缆传输恒张力控制装置。

背景技术：

当船舶靠岸后，船舶电力系统主要由港口供电，以前多数是人工用电缆连接船舶电力系统与岸上的电桩，船舶离港时再人工收回电缆，人工操作的方式即费时费力，还会严重损伤电缆，造成安全隐患。因此目前通常采用电缆输送装置将电缆从卷筒上输送到船舶指定位置。但是由于船舶的满载和空载，潮涨和潮落等原因，船舶的位置会发生变化，从而会引起电缆张力过大或者松弛，这会影响电缆的寿命和电缆输送装置的可靠性，且存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种岸电电缆传输恒张力控制装置，解决现有技术中电缆输送过程中张力变化大，影响电缆寿命，存在安全隐患的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种岸电电缆传输恒张力控制装置，包括卷筒、卷绕电机、变频器、编码器、控制器、电缆输送机、第一张力传感器以及第二张力传感器；

所述卷筒以及所述电缆输送机沿电缆传输方向依次设置，待传输电缆绕设于所述卷筒后与所述电缆输送机连接，并通过所述电缆输送机输送至目的设备处，所述卷筒与所述卷绕电机的输出轴传动连接，所述编码器安装于所述卷绕电机的输出轴上，所述第一张力传感器和所述第二张力传感器均安装于所述电缆上，且分别位于所述电缆输送机的两侧，所述编码器与所述变频器电连接，所述变频器与所述卷绕电机电连接，所述电缆输送机的输送电机、所述变频器、所述第一张力传感器以及所述第二张力传感器分别与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明通过卷绕电机驱动卷筒转动，将卷筒上的电缆传输至电缆输送机，电缆输送机再将电缆传输至目的设备，例如船舶。在电缆输送机与卷筒之间的电缆上设置第一张力传感器，用于检测卷筒与电缆输送机之间的电缆上的张力，在电缆输送机与目的设备之间的电缆上设置第二张力传感器，用于检测电缆输送机与目的设备之间的电缆上的张力，控制器接收第一张力传感器和第二张力传感器的检测数据，并根据检测数据对卷绕电机的转速以及转动方向进行控制，从而使得电缆上的张力保持在适当的范围，延长电缆使用寿命。本发明根据双张力传感器实现电缆张力控制，消除电缆传输时的安全隐患。

附图说明

图1是本发明提供的岸电电缆传输恒张力控制装置一实施方式的结构示意图；

图2是本发明提供的岸电电缆传输恒张力控制装置一实施方式的电路结构图；

图3是本发明提供的导缆构件一实施方式的结构示意图。

附图标记：

11、控制器，12、变频器，21、托辊，22、导缆构件，221、导辊，222、托架，3、卷绕电机，4、联轴器，5、减速器，6、卷筒，7、编码器，8、电缆输送机，81、输送电机，91、第一张力传感器，92、第二张力传感器，10、触摸屏。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1、图2所示，本发明的实施例1提供了岸电电缆传输恒张力控制装置，以下简称本装置，包括卷筒6、卷绕电机3、变频器12、编码器7、控制器11、电缆输送机8、第一张力传感器91以及第二张力传感器92；

所述卷筒6以及所述电缆输送机8沿电缆传输方向依次设置，待传输电缆绕设于所述卷筒6后与所述电缆输送机8连接，并通过所述电缆输送机8输送至目的设备处，所述卷筒6与所述卷绕电机3的输出轴传动连接，所述编码器7安装于所述卷绕电机3的输出轴上，所述第一张力传感器91和所述第二张力传感器92均安装于所述电缆上，且分别位于所述电缆输送机8的两侧，所述编码器7与所述变频器12电连接，所述变频器12与所述卷绕电机3电连接，所述电缆输送机8的输送电机81、所述变频器12、所述第一张力传感器91以及所述第二张力传感器92分别与所述控制器11电连接。

第一张力传感器91和第二张力传感器92分别安装在所述电缆输送机8两侧的电缆上，分别用于检测电缆输送机8与卷筒6之间的电缆张力和电缆输送机8与目的设备之间的电缆张力。将第一张力传感器91和第二张力传感器92测得的检测数据反馈给控制器11，通过控制器11判断两个张力传感器的检测数据是否在设定范围内，如果不在设定范围之内，通过变频器12调节卷绕电机3的转速，通过变频器12驱动卷绕电机3，实现电缆卷筒6的正转、反转、停止、加速、减速，以及电缆输送机8的输送电机81的正转、反转、停止，从而控制电缆上张力始终在设定范围内。编码器7装在卷绕电机3的输出轴上，用于测量卷绕电机3的转速，并将测得的数据反馈给变频器12，以便控制器11获取卷绕电机3的转动状态，从而实现对卷绕电机3的精确控制。

具体的，本实施例中卷绕电机3采用交流异步变频电机实现。本实施例中电缆具体指岸电电缆，岸电电缆用于连接岸电电源与目的设备，例如连接岸电电源与船舶，实现船舶供电。

本发明采用双张力传感器实时检测电缆张力，能精确的得到电缆的实时状态，根据电缆张力对卷筒6和电缆输送机8的转速和转向进行适应性调整，从而对电缆传输过程中的电缆张力进行稳定控制，延长了电缆的使用寿命，提高了装置的运行可靠性。

优选的，所述卷筒6为单层卷筒6，所述单层卷筒6上绕设单层电缆。

本实施例采用单层卷筒6，单层卷筒6使得电缆收放速度与卷绕电机3的转速呈线性关系，同时使得电缆张力与卷绕电机3的扭矩呈线性关系，这有利于控制电缆的收放速度以及作用在电缆上的张力，使得电缆张力和电缆收放速度的控制变得更简单。

优选的，如图1所示，还包括导向装置，位于所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆设置于所述导向装置上。

通过导向装置对电缆传输进行导向，控制电缆摆动时电缆的走向，对电缆在电缆传输方向的垂直方向上的移动进行补偿，避免电缆在电缆传输方向的垂直方向上的移动对张力测量的影响。导向装置与第二张力传感器92共同构成电缆移动状态下的张力检测装置，保证第二张力传感器92的检测精度。

优选的，如图1所示，所述导向装置包括托辊21，所述电缆沿所述托辊21的滚动方向绕设于所述托辊21上。

通过托辊21对电缆传输进行导向，并对电缆在电缆传输方向的垂直方向上的移动进行补偿，避免电缆在电缆传输方向的垂直方向上的移动对张力测量的影响。

优选的，如图1、图2所示，所述导向装置还包括导缆构件22，所述导缆构件22包括四根导辊221，四根所述导辊221依次首位连接，四根导辊221均安装于托架222上，所述电缆依次绕设于两根相对的所述导辊221上。

在托辊21的基础上增设导缆构件22，增强导向效果。导缆构件22包括两对相对而设的导辊221，两对导辊221的导向方向相互垂直，从而方便电缆朝向不同的方向传输，以便根据目的设备所在位置选择相应的导辊221进行导向传输。

优选的，所述控制器11用于：

判断所述电缆输送机8与所述目的设备之间的电缆上的张力是否大于第一上限值，如果是则控制所述卷绕电机3以及所述输送电机81均朝向释放电缆的方向转动；

判断所述电缆输送机8与所述目的设备之间的电缆上的张力是否小于第一下限值，如果是则控制所述卷绕电机3以及所述输送电机81均朝向收紧电缆的方向转动。

如第二张力传感器92测得的张力过大时，电缆输送机8和卷筒6同时正转以释放部分电缆，如第二张力传感器92测得的张力过小时，电缆输送机8和卷筒6同时反转以收回部分电缆，保证电缆输送机8与目的设备之间的电缆上的张力保持在第一下限值到第一上限值之间。上述正转和反转为相对概念，用于区分释放电缆和收紧电缆时的转动方向。

优选的，所述控制器11用于：

判断所述卷绕电机3的转动状态；

所述卷绕电机3朝向释放电缆的方向转动时，判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否大于第二上限值，如果是则提高卷绕电机3转速；判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否小于第二下限值，如果是则降低卷绕电机3转速；

所述卷绕电机3朝向收紧电缆的方向转动时，判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否大于第二上限值，如果是则降低卷绕电机3转速；判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否小于第二下限值，如果是则提高卷绕电机3转速；

所述卷绕电机3停止转动时，判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否大于第二上限值，如果是则控制所述卷绕电机3朝向释放电缆的方向转动；判断所述卷筒6与所述电缆输送机8之间的电缆上的张力是否小于第二下限值，如果是则控制所述卷绕电机3朝向收紧电缆的方向转动。

根据卷绕电机3的转动方向可判断出卷筒6处于放缆状态还是收缆状态，然后根据第一张力传感器91测得的张力大小，对应调整卷绕电机3的工作状态。其中，卷筒6放缆过程中如第一张力传感器91测得的张力过大，则适当增加卷绕电机3转速，如测得的张力过小，则适当降低卷绕电机3转速；卷筒6收缆过程中如果第一张力传感器91测得的张力过大，则适当降低卷绕电机3转速，如测得的张力过小，则适当增加卷绕电机3转速。卷筒6静止时如第一张力传感器91测得的张力过大，则控制卷绕电机3转动以释放部分电缆，如测得的张力过小，则控制卷绕电机3转动以收回部分电缆。根据上述控制过程保证卷筒6与电缆输送机8之间的电缆上的张力保持在第二下限值到第二上限制之间。

具体的，如果电缆未与目的设备连接，则只需根据第一张力传感器91的检测结果对卷筒6与电缆输送机8之间的电缆上的张力进行控制，如果电缆与目的设备连接，则电缆输送机8两侧电缆上的张力均需要控制。

优选的，如图1所示，所述卷绕电机3的输出轴通过联轴器4与减速器5连接，所述减速器5与所述卷筒6连接。

卷绕电机3通过联轴器4和减速器5与卷筒6相连，从而驱动卷筒6转动。

优选的，所述联轴器4为磁滞联轴器。

当电缆传输出现故障时，如果电缆上张力过大，磁滞联轴器可以限制作用在电缆卷筒6上的转矩，从而保证不会因为电缆张力过大而损坏电缆。

优选的，所述控制器11为plc控制器。

采用plc控制器实现对卷绕电机3的控制。具体的，如图2所示，本实施例中，plc控制器通过rs485接口与变频器12电连接，第一张力传感器91和第二张力传感器92分别与plc控制器的模拟量输入接口电连接，电缆输送机8的输送卷绕电机3与plc控制器电连接。

优选的，如图2所示，本装置还包括触摸屏10。

通过触摸屏10显示第一张力传感器91和第二张力传感器92的检测结果。具体的，控制器11通过profinet接口与触摸屏10电连接。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。