一种绞纲机拉力检测结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于绞纲机技术领域，特别是船用绞纲机，具体是一种绞纲机拉力检测结构。
【背景技术】
[0002]目前电动绞纲机转动时，绞纲机的快慢由人来操纵手柄来完成；即人来操纵手柄来改变绞纲机的角速度以达到改变收放绳缆速度的目的。当船在匀速向前开动并且匀速收放缆时，海浪对船舶突然冲击(或对缆绳冲击)，此时有可能对人员及设备造成伤害，特别是容易使得电缆受损。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术不足，提供一种绞纲机拉力检测结构，这种绞纲机放绳结构通过传感器采集的张力数据，经PLC处理后，以达到改变电机速度，从而实现收放缆时的张力控制，防止缆绳冲击造成对人员和设备造成损害。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决:一种绞纲机拉力检测结构，包括绞纲机本体，所述绞纲机本体上设置有卷筒，所述绞纲机本体上设置有拉力测量装置，所述卷筒上设置有变频驱动装置，所述拉力测量装置、所述变频驱动装置均与以PLC为核心的计算控制系统电气连接。
[0005]上述技术方案中，优选的，所述拉力测量装置为三滑轮拉力传感器。
[0006]本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果:这种绞纲机放绳结构通过传感器采集的张力数据，经PLC处理后，以达到改变电机速度，从而实现收放缆时的张力控制，防止缆绳冲击造成对人员和设备造成损害。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:参见图1，一种绞纲机拉力检测结构，包括绞纲机本体1，所述绞纲机本体I上设置有卷筒11，所述绞纲机本体I上设置有绳长测量装置以及拉力测量装置，所述卷筒11上设置有变频驱动装置，所述绳长测量装置、所述拉力测量装置、所述变频驱动装置均与以PLC为核心的计算控制系统电气连接。所述绞纲机本体I包括底座12，所述底座12上设置有墙架13，所述墙架13上设置有所述卷筒11，所述卷筒11前侧设置有排绳装置14，所述绳长测量装置包括设置在卷筒11的法兰上的距所述法兰中心一段距离且均匀分布的磁铁15，所述墙架13上设置有与所述磁铁15配合的霍尔传感器16，所述霍尔传感器16连接有所述计算控制系统。所述磁铁15与所述霍尔传感器16最近距离为4~6cm。所述拉力测量装置为三滑轮拉力传感器。
[0009]缆绳速度及绳长采集:本实施例中PLC选择经济可靠的三菱FX2N系列PLC，PLC的双相高速计数器指令判别收绳或放绳方向，同时解决绞纲机卷筒突然改变运行方向，计数装置能够改变加减绳长数据的计数要求。
[0010]PLC通过采集脉冲信号及对采集的脉冲信号进行程序数据处理计算，并将计算结果显示在触摸屏上。使用触摸屏显示绳长数据、钢丝绳在哪一层的状态；卷筒上钢丝绳排放的圈数是一定的，卷筒转动一周即钢丝缠绕(收绳)一圈或放绳一圈，PLC采集到脉冲信号一次；本实施例中，钢丝绳直径16mm，长度为350m的钢丝绳，缠满卷筒共九层(即k=9)，卷筒上每层缠绕30圈，而且第九层钢丝绳未缠满。收放绳时钢丝绳的层数判断:第九层通过在触摸屏上预设置钢丝绳在卷筒上的圈数，当PLC采集到的脉冲信号大于第九层预设数值时，PLC判断钢丝绳卷至第八层(如第9层设置钢丝绳缠绕10圈，则PLC采集的脉冲信号大于10时)。PLC采集到第九层放完的脉冲信号寄存于Dl等待处理。
[0011]第八层至第一层，每层钢丝绳缠绕的圈数是恒定的30圈(即a=30)。将PLC采集的脉冲信号寄存于D2，当D2的计数大于30时，则PLC判断钢丝绳卷至第七层，当D2的计数小于O时，则PLC判断钢丝绳卷至第九层，即O < D2 < 30时钢丝绳在卷筒的第八层缠绕；当D2的计数大于60时，则PLC判断钢丝绳卷至第六层，30 < D2 < 60时钢丝绳在卷筒的第七层缠绕；同理60 < D2 ^ 90时钢丝绳在卷筒的第六层缠绕，90 < D2 ^ 120时钢丝绳在卷筒的第五层缠绕，120 < D2 ^ 150时钢丝绳在卷筒的第四层缠绕，150 < D2 ^ 180时钢丝绳在卷筒的第三层缠绕，180 < D2S 210时钢丝绳在卷筒的第二层缠绕，210 < D2 < 240时钢丝绳在卷筒的第一层缠绕。
[0012]钢丝绳长计算:由于钢丝绳在卷筒上每一层缠绕的周长不同，导致钢丝绳收放绳在每一层的计算方式不同，同时钢丝绳相邻两层的外径相差为14mm (即d=14);设D10~D18数据寄存器依次为第九层至第一层的每层的绳长；设D20数据寄存器为钢丝总绳长；设N为钢丝绳在卷筒上的层数，数据范围为:N=1~9(分别对应钢丝绳的第九层至第一层)；设附为钢丝绳在卷筒上的层数，数据范围为:N1=9~1(分别对应钢丝绳的第九层至第一层)；设Dl为第九层PLC采集的脉冲信号；设02为第八层至第一层的脉冲信号；设第九层的外径半径为r ;设第八层至第一层每层PLC采集脉冲数为D21 ;钢丝周长绳计算公式为D=2 π r ;则每一层钢丝绳周长计算公式为D=2X Ji X (r-14X (N-1));第八层至第一层中钢丝绳到达层PLC采集脉冲数为D21=D2-(240-30X (N-1));(注:上述公式为“3.收放绳时钢丝绳的层数判断”推导而出)。
[0013]钢丝绳总长的计算公式为:D10=2X π X (r_14X (N-1) ) XDl (钢丝绳在第九层时的收放绳总长)；D11=2X π X (r-14X (N-1) ) XD21 +DlO (钢丝绳在第八层时的收放绳总长)；D12=2X JT X (r-14X (N-1) ) XD21+D11 (钢丝绳在第七层时的收放绳总长)；D13=2X JT X (r-14X (N-1) ) XD21+D12 (钢丝绳在第六层时的收放绳总长);D14=2X π X(r-14X (N-1) )XD21+D13 (钢丝绳在第五层时的收放绳总长)；……；由此推导出上述绳长计算公式:D0=2X Ji X (r-14X (N-1) )XD21 X (9_N1)+D10。那么缆绳速度采集计算:v=D0/to
[0014]张力数据采集:利用模拟量模块采集拉力数据，由于PLC模拟量模块(A/D模拟量/数据量转换曲线)为0~32000的数据量对应4~20mA电流的模拟量，拉力传感器的量程为3t (30kN)，而A/D转换计算公式为Df= (Al-6400) *T/ (32000-6400)其中Df?为拉力当前值、Al为数据量当前值、T为拉力传感器的量程为30kN，代入及简化后的公式Df= (A1-6400) *3/2560 单位:kN。
[0015]PLC数据输出控制变频器及电机转速:由于PLC模拟量模块(D/A数据量/模拟量转换曲线)为0~1000的数据量对应0~10V的模拟量，而变频器0~10V的模拟量对应频率O-1OOHz ;则模拟量模块0~1000的数据量对应变频器频率0~100Hz，那么模拟量模块数据量与变频器频率的比例关系为1000:100即10:1 ;由于电机运行速度的公式为n=60*f/p(n=电机转速，f=频率，P=磁极对数4极电机的磁极对数为2即p=2)，那么改变0~1000的数据量就可以改变电机的转速。
[0016]恒速控制及张力控制:设采集速度当前值为S ;设速度设定值为SO ;设速度设定值的上限为S1=S0+S0*10% ;设速度设定值的下限为S2=S0-S0*10% ;设张力显示当前值为H)；由于绞纲机额定拉力为10kN，超载1.5倍，所以设定绞纲机最大拉力为15 kN。
[0017]恒速控制:设备开启后(无论收揽或放缆)将“手动/自动”旋钮旋至“自动”，在触摸屏上进行收放缆速度设定SO米/分钟及长度设定Y米，当按下“收绳”(或“放绳”)按钮时，由于S0>S同时为防止绞纲机从O速到SO米/分钟的冲击问题，PLC在运行程序时以1Ηζ/0.1秒进行速度累加(5秒钟后电机运行的频率为50 Hz,电机转速可达1500转/分左右)；当采集速度当前值S在SI和S2之间时PLC停止速度累加并输出恒定数值，电机按照当前速度运行。反之，当S0〈S时PLC在运行程序时以ΙΗζ/0.1秒进行速度递减；当采集速度当前值S在SI和S2之间时PLC停止速度累加并输出恒定数值，电机按照当前速度运行。以此到达恒速运行的目的。
[0018]张力控制:当放缆时张力显示当前值为H)多15kN时，PLC在运行程序时以ΙΗζ/0.5秒在现有速度上进行速度累加变频驱动装置带动绞纲机加速运行，3秒钟(时间可调)后如果还是张力显示当前值H)彡15kN则停止加速并报警。如果3秒钟(时间可调)后张力显示当前值HK15kN则返回至设定值放缆。
[0019]当收缆时张力显示当前值为H)彡15kN时，PLC在运行程序时以ΙΗζ/0.5秒在现有速度上进行速度递减电机带动绞纲机减速速运行，3秒钟(时间可调)后如果还是张力显示当前值H) ^ 15kN则停止减速并报警。如果3秒钟(时间可调)后张力显示当前值RK15kN则返回至设定值收缆。
[0020]这种绞纲机放绳结构通过传感器采集的速度及张力数据，经PLC处理后，以达到改变电机速度，从而实现电缆线速度恒速收放缆及防冲击的张力控制目的。当张力控制与匀速控制出现冲突时，张力控制优先级高于匀速控制。
【主权项】
1.一种绞纲机拉力检测结构，包括绞纲机本体(I )，所述绞纲机本体(I)上设置有卷筒(11)，其特征在于:所述绞纲机本体(I)上设置有拉力测量装置，所述卷筒(11)上设置有变频驱动装置，所述拉力测量装置、所述变频驱动装置均与以PLC为核心的计算控制系统电气连接。
2.如权利要求1所述的一种绞纲机拉力检测结构，其特征在于:所述拉力测量装置为三滑轮拉力传感器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种绞纲机拉力检测结构，包括绞纲机本体，所述绞纲机本体上设置有卷筒，所述绞纲机本体上设置有拉力测量装置，所述卷筒上设置有变频驱动装置，所述拉力测量装置、所述变频驱动装置均与以PLC为核心的计算控制系统电气连接。这种绞纲机放绳结构通过传感器采集的张力数据，经PLC处理后，以达到改变电机速度，从而实现收放缆时的张力控制，防止缆绳冲击造成对人员和设备造成损害。
【IPC分类】B66D1-46
【公开号】CN204454392
【申请号】CN201520023779
【发明人】虞锋彬, 张国锐, 贺波, 赵小鹏, 陈海涌, 陈勇, 张小卿
【申请人】捷胜海洋装备股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月14日