一种适用于起重机行业的分段变加速度的S曲线控制方法与流程

本发明属于起重机控制技术领域，尤其涉及适用于起重机行业的分段变加速度的s曲线控制方法。

背景技术：

鉴于近几年国内大部分起重机控制系统开始由原来的继电器控制改为plc控制，而且安全保护、防摇要求也越来越高，而现在没有采用plc控制的起重机大部分采用变频器的多段速来实现调速，其加减速时间在变频器内设定，一旦变频器的最高频率、加减速时间设定好，其升降速时的加速度就是一个定值，这样在启动和停止的瞬间会有很大的惯性冲击，造成吊重物摇晃幅度大，不利于安全操作和快速、准确定位，本发明采用plc编写一个分段变加速度的s曲线来进行升降速控制。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的适用于起重机行业的分段变加速度的s曲线控制方法，为了减小启动、停止瞬间的摇晃幅度，采用了多分段、变加速度的s曲线来进行升降速控制，充分利用plc强大的集成、运算功能，可以方便的实现起重机的防摇晃功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于起重机行业的分段变加速度的s曲线控制方法，包括如下步骤：

s1、在升速过程中分7段，每段的加速度是等差递增；

s2、同理，在降速过程中也分7段，每段的加速度是等差递减；这样就可以确保起重机在启动、停止瞬间加速度很小，惯性冲击也很小，大大减小了摇晃幅度及摇晃时间，确保起吊过程安全、准确、高效。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的适用于起重机行业的分段变加速度的s曲线控制方法，与传统技术相比，本发明具有以下优点：

1、成本低、不需增加任何成本，只需修改控制程序，将原来的恒加速度升降速控制，改成现在的分段变加速度的s曲线控制；

2、可大大提高起重机操作的安全、快速、稳定等性能，可以改善起停过程中的平滑性，防止所吊重物的冲击，达到防摇晃效果；

3、软件编程灵活，可以通过调整各个参数，离线模拟运行效果，选择最优的s曲线来进行升降速控制。

附图说明

图1为两种升降曲线图；图1中，实线为变加速度的s曲线，虚线为恒加速度的升降曲线。

图2为一般的s曲线图。

图3为程序截图。

图4为s曲线功能块程序截图。

图5为s曲线功能块离线模拟截图。

图6为fc1的输入变量的程序截图。

图7为fc1的输出变量的程序截图。

图8为fc1的中间变量的程序截图。

图9为fc1块的程序截图。

图10为主程序ob1调用功能块fc1的程序截图。

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，以下结合具体实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在图1中，上面虚线为恒加速度的升降速曲线，下面实线为变加速度的升降速曲线；升、降速过程都分7段，通过两种曲线的实时比较可以发现，同一时刻从零速开始升速，同一时刻到达最高速，又在同一时刻降为零速。明显地可以看出，在升降速过程中变加速度曲线上的每一个点的速度小于或等于恒加速度曲线上对应点的速度。在相同的力的作用下，物体的质量越大，加速度越小，物体的速度变化越慢，物体保持原来的运动状态的能力越大，也就是说，物体的惯性越大。

本发明的控制方法通过以下程序步骤实现：

(1)创建功能块fc1；

(2)创建fc1的输入、输出及中间变量表，如图6、图7、图8所示；

(3)根据公式：v＝a*t计算升速阶段平均加速度及分段加速度a1-a7、降速阶段平均加速度及分段加速度a8-a14、各个分段点的速度v1-v15，如图9所示；

(4)主程序ob1调用功能块fc1，如图10所示。

图1中两条曲线的具体说明：

1、恒加速度曲线

恒加速度曲线是传统的升降速曲线，其加速度的大小由最高速度及升降速时间来确定，这种控制若想升降速平缓，只能牺牲效率，延长升降速时间。

2、分段变加速度的s曲线

分段变加速度的s曲线是本发明的核心所在，如图1所示，升降速阶段各分为7段来变加速度运行控制，升速阶段加速度等差递增；相反，在降速阶段加速度等差递减，这样可以使得起重机在启动、停止瞬间平稳、安全、准确定位。

其中：aup为升速平均加速度，adown为降速平均加速度。

a1＝0.4×aup(t0到t1时刻加速度)a9＝1.6×adown(t8到t9时刻加速度)

a2＝0.6×aup(t1到t2时刻加速度)a10＝1.4×adown(t9到t10时刻加速度)

a3＝0.8×aup(t2到t3时刻加速度)a11＝1.2×adown(t10到t11时刻加速度)

a4＝1.0×aup(t3到t4时刻加速度)a12＝1.0×adown(t11到t12时刻加速度)

a5＝1.2×aup(t4到t5时刻加速度)a13＝0.8×adown(t12到t13时刻加速度)

a6＝1.4×aup(t5到t6时刻加速度)a14＝0.6×adown(t13到t14时刻加速度)

a7＝1.6×aup(t6到t7时刻加速度)a15＝0.4×adown(t14到t15时刻加速度)

如图2所示：

在升降速过程的开始时间段和结束时间段采用变加速度来平滑过渡，中间阶段是恒加速度的升降速过程，这种控制曲线现在广泛应用在变频器调速控制系统上，可以通过修改变频器参数来改变升降速曲线的斜率，斜率越小升降速越平滑。

如图3、图4、图5所示，分别为程序截图、s曲线功能块程序截图、s曲线功能块离线模拟截图。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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,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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于起重机行业的分段变加速度的S曲线控制方法，包括如下步骤：S1、在升速过程中分7段，每段的加速度是等差递增；S2、同理，在降速过程中也分7段，每段的加速度是等差递减；这样就可以确保起重机在启动、停止瞬间加速度很小，惯性冲击也很小，大大减小了摇晃幅度及摇晃时间，确保起吊过程安全、准确、高效。本发明具有以下优点：1、成本低、不需增加任何成本，只需修改控制程序，将原来的恒加速度升降速控制，改成现在的分段变加速度的S曲线控制；2、可大大提高起重机操作的安全、快速、稳定等性能，可以改善起停过程中的平滑性，防止所吊重物的冲击，达到防摇晃效果。

技术研发人员：何军锋;马党军;陶芝勇
受保护的技术使用者：上海欧控电气技术有限公司
技术研发日：2017.09.08
技术公布日：2019.03.15