起重机防撞方法及系统与流程

本发明涉及防撞技术领域，特别涉及一种起重机防撞方法及系统。

背景技术：

门座式起重机属于典型的具有旋回转臂架的有轨运行式起重机，其桥架通过两侧的支腿支撑在运行轨道上，多个支腿连接形成其门座，可转动起重部分及操作室均装设在门座上。门座式起重机具有起升、回转、变幅及运行机构，起升、回转及变幅结构均属于可转动起重部分，每一周期内均参与作业，运行机构装设在门座的下部，用于调整起重机的工作位置。实际作业中，多台起重机需处于同一轨道上同时进行作业，由于相邻门座之间间距小使得相邻起重臂架之间存在交叉作业的现象，因此，使用起重机过程中需防止相邻臂架发生碰撞。

现有技术中，用于臂架的防碰撞技术有多种，以最接近的现有技术为例(专利申请号为201510709560.9)，该申请公开的吊机臂架防碰撞的方法，当本吊机与相邻吊机处于同一舱室进行工作时，使PLC通过CAN网络获取相邻吊机的回转角度数据及相邻臂架的工作半径数据，其中，回转角度数据通过旋转编码器计算后发送至PLC，工作半径通过变幅钢丝计算获得；PLC获取相应数据后实时地计算出一个减速区域和停止区域，当本吊机与相邻吊机运行至减速区域时，本吊机的臂架回转速度及钢丝绳变幅速度均相应地减慢，相邻吊机的臂架回转速度及钢丝绳变幅速度均相应地减慢；当本吊机与相邻吊机运行至停止区域时，本吊机臂架的向下动作及回转动作均停止，相邻吊机臂架的向下动作及回转动作均停止。该申请中，各个吊机固定在设定位置，相邻吊机的旋转中心之间的距离保持不变，即，相邻臂架的回转中心之间的距离为定值，PLC获取及计算各数据时不必涉及相邻吊机之间间距所对应的数据，即可实现相邻臂架之间的防撞功能；而门座式起重机作业时需沿运行轨道运行，相邻门座中心点之间的间距随时变化，相邻臂架的回转中心之间的间距随门座的移动而变化；即，由于相邻臂架的回转中心之间的间距为变化值，上述申请提供的防碰撞方法针对于门座式起重机的防撞准确性低，相邻臂架之间易发生碰撞事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种起重机防撞方法，以解决现有技术存在的防撞方法针对门座式起重机的防撞准确性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种起重机防撞方法，包括如下步骤：

数据采集器实时采集相邻的两个起重机的运动状态参数，所述运动状态参数包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数中的一种或多种；

PLC控制器获取所述数据采集器所采集的所述运动状态参数并将所述运动状态参数发送至工控机；

所述工控机接收所述运动状态参数并获取吊装物的模式参数，并且根据所述运动状态参数和所述模式参数进行仿真得出该相邻的两个起重机的臂架之间的相对区域；

所述工控机判断所述相对区域是否为执行区域，若所述相对区域为所述执行区域，则所述工控机向所述PLC控制器发送执行指令，其中，所述执行区域为减速区域或禁止相向方向动作输出区域，所述执行指令为减速指令或禁止相向方向动作输出指令；

所述PLC控制器接收所述执行指令并控制两个所述臂架执行与该执行指令相应的操作，所述操作为减速操作或禁止相向方向动作输出操作。

进一步地，所述工控机判断所述相对区域是否为执行区域，若所述相对区域为所述执行区域，则所述工控机向所述PLC控制器发送执行指令，包括：

所述工控机将所述相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，所述第一设定值大于所述第二设定值；

若所述相对区域的最小水平跨度值介于所述第一设定值与所述第二设定值之间，则所述工控机判定所述相对区域为减速区域并向所述PLC控制器发送减速指令。

进一步地，所述工控机判断所述相对区域是否为执行区域，若所述相对区域为所述执行区域，则所述工控机向所述PLC控制器发送执行指令，包括：

所述工控机将所述相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，所述第一设定值大于所述第二设定值；

若所述相对区域的最小水平跨度值小于所述第二设定值，则所述工控机判定所述相对区域为禁止相向方向动作输出区域并向所述PLC控制器发送禁止相向方向动作输出指令。

本发明提供的起重机防撞方法，通过采集相邻的两个起重机的一种或多种运动状态参数，并使工控机根据该一种或多种运动状态参数及吊装物的模式数据进行仿真及判断得出执行区域并向PLC控制器发送执行指令，PLC控制器通过变频器控制相邻两个臂架执行相应的操作以达到防撞的目的。其优势如下：

其一，本发明实时采集多种起重机的运动状态参数，包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数，多种参数实时参与整个防撞方法的实现过程，可有效提高上述防撞方法的防撞精确性；并且，由于相邻两个门座之间的间距是随时变化的，即相邻两个臂架的回转中心之间的间距为变化值，通过采集相邻门座的位置参数可获取相邻臂架的回转中心点之间的实时距离，使上述防撞方法的防撞精确度更高；

其二，本发明所采集的多种参数中包括吊具旋转角度参数，即，除了采集门座的运动状态参数参数之外，还采集吊具的运动状态参数，使工控机的仿真更加贴合实际使用情况，以进一步提高上述防撞方法的防撞精确度；

其三，本发明采集的多种参数中包括吊装物的模式参数，该模式参数指吊装物的类型参数及对应类型吊装物的不同尺寸参数，比如，门座式起重机的吊装物一般为散货或集装箱，集装箱对应的尺寸一般为20尺、30尺、40尺或45尺；两种吊装物类型对应的工况模式不同，所采集的模式参数不同，对应所得出的执行区域不同，模式参数的采集使得出的对应执行区域更加贴合实际使用情况，上述防撞方法的防撞精确度进一步提高；

其四，本发明通过仿真得出防止相邻两个臂架碰撞的执行区域，相比于现有技术采用的通过PLC获取相应数据后实时地计算出执行区域的方法，采用仿真得出的执行区域的精确度更高。

本发明的另一目的在于提供一种起重机防撞系统，该起重机防撞系统包括依次连接的数据采集器、PLC控制器及工控机；其中

所述数据采集器用于实时采集相邻的两个起重机的运动状态参数，所述运动状态参数包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数中的一种或多种；

所述PLC控制器用于获取所述数据采集器所采集的所述运动状态参数并将所述运动状态参数发送至所述工控机；

所述工控机用于接收所述PLC控制器所发送的运动状态参数并获取吊装物的模式参数，并且用于根据所述运动状态参数和所述模式参数进行仿真得出该相邻的两个起重机的臂架之间的相对区域，以及用于判断所述相对区域是否为执行区域，当所述相对区域为执行区域，所述工控机还用于向所述PLC控制器发送执行指令，其中，所述执行区域为减速区域或禁止相向方向动作输出区域，所述执行指令为减速指令或禁止相向方向动作输出指令；

所述PLC控制器还用于接收所述执行指令并控制两个所述臂架执行与该执行指令相应的动作，所述操作为减速操作或禁止相向方向动作输出操作。

进一步地，所述工控机包括比较模块和与所述比较模块连接的判断模块；其中，

所述比较模块用于对所述相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，以及用于向所述判断模块输出比较结果；

所述判断模块用于根据所述比较结果判断所述相对区域是否为执行区域并得出判断结果，以及用于根据所述判断结果中与所述执行指令对应的结果向所述PLC控制器发送所述执行指令。

进一步地，所述PLC控制器包括与所述判断模块连接的减速模块，所述减速模块用于接收所述判断模块发送的减速指令并控制两个所述臂架执行减速操作。

进一步地，所述PLC控制器包括与所述判断模块连接的禁止相向方向动作输出模块，所述禁止相向方向动作输出模块用于接收所述判断模块发送的禁止相向方向动作输出指令并控制相应的两个所述臂架执行禁止相向方向动作输出操作。

进一步地，所述采集器包括：

装设在门座上的位置数据采集器，用于实时采集所述门座位置参数；

装设在门座上的变幅数据采集器，用于实时采集门座作业半径参数；

装设在门座上的第一旋转数据采集器，用于实时采集门座旋转方向参数；

装设在吊具上的第二旋转数据采集器，用于实时采集吊具旋转角度参数；

所述位置数据采集器、所述变幅数据采集器、所述第一旋转数据采集器及所述第二旋转数据采集器分别与所述PLC控制器连接。

进一步地，所述工控机包括人工操作模块和仿真模块，所述人工操作模块、所述PLC控制器及所述比较模块分别与所述仿真模块连接；其中，

所述人工操作模块用于通过人工选择所述吊装物的所述模式参数并用于向所述仿真模块发送所述模式参数；

所述仿真模块用于接收所述PLC控制器所发送的所述运动状态参数和所述人工操作模块所发送的所述模式参数并根据所述运动状态参数和所述模式参数进行仿真得出两个所述臂架之间的相对区域。

进一步地，上述起重机防撞系统还包括交换机，所述PLC控制器与所述工控机通过所述交换机连接。

上述起重机防撞系统相比于现有技术的有益效果，同于上述起重机防撞方法相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的起重机防撞方法提供的流程示意图一；

图2是根据本发明实施例的起重机防撞方法提供的流程示意图二；

图3是根据本发明实施例的起重机防撞系统提供的示意图一；

图4是根据本发明实施例的起重机防撞系统提供的示意图二。

图中：

1－数据采集器，2－PLC控制器，3－工控机；

11－位置数据采集器，12－变幅数据采集器，13－第一旋转数据采集器，14－第二旋转数据采集器；

21－减速模块，22－禁止相向方向动作输出模块；

31－仿真模块，32－比较模块，33－判断模块，34－人工操作模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本实施例提供的起重机防撞方法的实现流程，请参阅图1，该起重机防撞方法包括如下步骤：

101.数据采集器实时采集相邻的两个起重机的运动状态参数，运动状态参数包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数中的一种或多种；

102.PLC控制器获取数据采集器所采集的运动状态参数并将运动状态参数发送至工控机；

103.工控机接收运动状态参数并获取吊装物的模式参数，并且根据运动状态参数和模式参数进行仿真得出该相邻的两个起重机的臂架之间的相对区域；

104.工控机判断相对区域是否为执行区域，若相对区域为执行区域，则工控机向PLC控制器发送执行指令，其中，执行区域为减速区域或禁止相向方向动作输出区域，执行指令为减速指令或禁止相向方向动作输出指令；

105.PLC控制器接收执行指令并控制两个臂架执行与该执行指令相应的操作，操作为减速操作或禁止相向方向动作输出操作。

本发明提供的起重机防撞方法，通过采集相邻的两个起重机的一种或多种运动状态参数，并使工控机根据该一种或多种运动状态参数及吊装物的模式数据进行仿真及判断得出执行区域并向PLC控制器发送执行指令，PLC控制器通过变频器控制相邻两个臂架执行相应的操作以达到防撞的目的。其优势如下：

其一，本发明实时采集多种起重机的运动状态参数，包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数，多种参数实时参与整个防撞方法的实现过程，可有效提高上述防撞方法的防撞精确性；并且，由于相邻两个门座之间的间距是随时变化的，即相邻两个臂架的回转中心之间的间距为变化值，通过采集相邻门座的位置参数可获取相邻臂架的回转中心点之间的实时距离，使上述防撞方法的防撞精确度更高；

其二，本发明所采集的多种参数中包括吊具旋转角度参数，即，除了采集门座的运动状态参数参数之外，还采集吊具的运动状态参数，使工控机的仿真更加贴合实际使用情况，以进一步提高上述防撞方法的防撞精确度；

其三，本发明采集的多种参数中包括吊装物的模式参数，该模式参数指吊装物的类型参数及对应类型吊装物的不同尺寸参数，比如，门座式起重机的吊装物一般为散货或集装箱，集装箱对应的尺寸一般为20尺、30尺、40尺或45尺；两种吊装物类型对应的工况模式不同，所采集的模式参数不同，对应所得出的执行区域不同，模式参数的采集使得出的对应执行区域更加贴合实际使用情况，上述防撞方法的防撞精确度进一步提高；

其四，本发明通过仿真得出防止相邻两个臂架碰撞的执行区域，相比于现有技术采用的通过PLC获取相应数据后实时地计算出执行区域的方法，采用仿真得出的执行区域的精确度更高。

请参阅图2，作为上述实施例的进一步补充，工控机判断相对区域是否为执行区域，若相对区域为执行区域，则工控机向PLC控制器发送执行指令104，包括：

1041.工控机将相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，第一设定值大于第二设定值；

1042a.若相对区域的最小水平跨度值介于第一设定值与第二设定值之间，则工控机判定相对区域为减速区域并向PLC控制器发送减速指令。

接着执行上述1051a.PLC控制器接收减速指令并控制两个臂架执行与该减速指令相应的操作。

或者，工控机判断相对区域是否为执行区域，若相对区域为执行区域，则工控机向PLC控制器发送执行指令104，包括：

1041.工控机将相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，第一设定值大于第二设定值；

1042a＇.相对区域的最小水平跨度值小于第二设定值，则工控机判定相对区域为禁止相向方向动作输出区域并向PLC控制器发送禁止相向方向动作输出指令。

接着执行上述1052a＇.PLC控制器接收禁止相向方向动作输出指令并控制两个臂架执行与该禁止相向方向动作输出指令相应的操作。

上述第一设定值优选为8m、第二设定值优选为5m。

本实施例的另一目的在于提供一种起重机防撞系统，图3和图4为本实施例提供的防撞系统的示意图，请参阅图3和图4，该起重机防撞系统包括依次连接的数据采集器1、PLC控制器2及工控机3；其中

数据采集器1用于实时采集相邻的两个起重机的运动状态参数，运动状态参数包括门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数中的一种或多种；其中，

PLC控制器2用于获取数据采集器1所采集的运动状态参数并将运动状态参数发送至工控机3；

工控机3用于接收PLC控制器2所发送的运动状态参数并获取吊装物的模式参数，并且用于根据运动状态参数和模式参数进行仿真得出该相邻的两个起重机的臂架之间的相对区域，以及用于判断相对区域是否为执行区域，当相对区域为执行区域，工控机3还用于向PLC控制器2发送执行指令，其中，执行区域为减速区域或禁止相向方向动作输出区域，执行指令为减速指令或禁止相向方向动作输出指令；

PLC控制器2还用于接收执行指令并控制两个臂架执行与该执行指令相应的动作，操作为减速操作或禁止相向方向动作输出操作。

并且，起重机的控制中心设置有可显示屏幕，该显示屏幕与PLC控制器连接，用于显示PLC控制器向该显示屏幕发送的提醒指令，以提醒操作者引起注意。

基于上述防碰撞系统，请继续参阅图4，工控机3包括比较模块32和与比较模块32连接的判断模块33；其中，比较模块32用于对相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，以及用于向判断模块33输出比较结果；判断模块33用于根据比较结果判断相对区域是否为执行区域并得出判断结果，以及用于根据判断结果中与执行指令对应的结果向PLC控制器2发送执行指令。

请继续参阅图4，PLC控制器2包括与判断模块33连接的减速模块21和与判断模块33连接的禁止相向方向动作输出模块22，减速模块21用于接收判断模块33发送的减速指令并控制两个臂架执行减速操作；禁止相向方向动作输出模块22用于接收判断模块33发送的禁止相向方向动作输出指令并控制相应的两个臂架执行禁止相向方向动作输出操作。

请继续参阅图4，数据采集器1包括装设在门座上的位置数据采集器11，用于实时采集门座位置参数；装设在门座上的变幅数据采集器12，用于实时采集门座作业半径参数；装设在门座上的第一旋转数据采集器13，用于实时采集门座旋转方向参数；装设在吊具上的第二旋转数据采集器14，用于实时采集吊具旋转角度参数；位置数据采集器11、变幅数据采集器12、第一旋转数据采集器13及第二旋转数据采集器14分别与PLC控制器2连接。

请继续参阅图4，工控机3包括人工操作模块34和仿真模块31，人工操作模块34、PLC控制器2及比较模块32分别与仿真模块31连接；其中，人工操作模块34用于通过人工选择吊装物的模式参数并用于向仿真模块31发送模式参数；仿真模块31用于接收PLC控制器2所发送的运动状态参数和人工操作模块34所发送的模式参数并根据运动状态参数和模式参数进行仿真得出两个臂架之间的相对区域。

结合本实施例提供的上述系统中各数据采集器、各模块及PLC控制器，本段落针对该系统实现防撞的流程进行详细描述。启动本实施例提供的防撞系统，位置数据采集器11实时采集门座位置参数，变幅数据采集器12实时采集门座作业半径参数，第一旋转数据采集器13实时采集门座旋转方向参数，第二旋转数据采集器14实时采集吊具旋转角度参数；PLC控制器2获取上述门座位置参数、门座作业半径参数、门座旋转方向参数及吊具旋转角度参数中的一种或多种并将所获取的运动状态参数发送至仿真模块31；操作者通过人工操作模块34人工选择吊装物的模式参数，人工操作模块34将该模式参数发送至仿真模块31；仿真模块31接收PLC控制器2所发送的运动状态参数及人工操作模块34发送的模式参数并根据该运动状态参数和模式参数进行仿真得出相邻的两个起重机的臂架之间的相对区域；比较模块32将该相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，并且向判断模块33输出比较结果；判断模块33根据比较结果判断相对区域是否为执行区域并得出判断结果，以及根据判断结果中与执行指令对应的结果向PLC控制器2发送执行指令；具体地，比较模块32将相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，其中第一设定值大于第二设定值，若相对区域的最小水平跨度值介于第一设定值与第二设定值之间，则判断模块33判定相对区域为减速区域并向PLC控制器2发送减速指令；PLC控制器2接收减速指令并控制两个臂架执行与该减速指令相应的操作；比较模块32将相对区域的最小水平跨度值与第一设定值和第二设定值分别进行比较，其中第一设定值大于第二设定值，若相对区域的最小水平跨度值小于第二设定值，则判断模块33判定相对区域为禁止相向方向动作输出区域并向PLC控制器2发送禁止相向方向动作输出指令，PLC控制器2接收禁止相向方向动作输出指令并控制两个臂架执行与该禁止相向方向动作输出指令相应的操作，以完成本系统的目的。

上述起重机防撞系统还包括交换机，PLC控制器与工控机通过交换机连接，具体地，PLC控制器与交换机之间及工控机与交换机之间通过光纤连接或为无线连接。由于光纤的传输速度快、传输速度远且抗扰能力强，通过光纤的连接发送运动状态参数及接收指令可进一步保证本系统数据传递的实时性，并且，将上述PLC控制器装设在起重机上，使工控机位于远程监控室内，则利用光纤连接更能保证PLC控制器与工控机之间的数据传递的实时性，进一步提高防撞精确度。

上述起重机防撞系统相比于现有技术的有益效果，同于上述起重机防撞方法相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。