一种卸船机室内行车大车运行安全装置的制作方法

1.本发明涉及一种安全装置，具体涉及一种卸船机室内行车大车运行安全装置，属于港口物流运输技术领域。


背景技术：

2.梅钢物流部港口有4座码头，分别是原料码头老系统、原料码头新系统、运翔码头、成品码头，设备有门座式起重机、桥式抓斗卸船机、装卸桥、桥式行车等。其中桥式抓斗卸船机(简称卸船机)室内桥式行车(简称行车)安装于机械房内，主要用于设备检修时吊运物件，配合吊装进行机房检修作业，如起升电机的更换。其上游设有止档装置，止档装置上装有安全尺，行车台车上安装有行程开关(限位)。当行车大车机构运行到停止位置时，安全尺碰撞行车大车行走停止限位，限位动作切断大车电机电源，起到安全保护作用。由于行车大车运行时轨道与大车车轮存在跑偏现象、制动时惯性较大，行车大车在高速制动时因为惯性会继续运行一段距离，这样安全尺与限位容易发生不同程度的损坏，导致安全尺与限位变形，增加了设备故障时间和维修成本。现有港口起重机大车运行停止控制方案常见有以下几种形式：1)行车本体上安装限位，停止端安装安全尺，通过安全尺来触发停止信号，大车进行惯性自由停止，装置故障维修不方便；2)没有减速限位，大车停止限位相当于紧停，在全速运行时突然制动惯性大，对行车钢结构有损坏；3)采用红外、激光传感器用于减速，受粉尘、反射板清洁度干扰影响大；4)地面无人机界面，行车和操作人员之间无进行交互和信息交换的媒介，可视化程度低，无法直接读取行车数据；5)大车车轮跑偏时安全停止装置会损坏，可调整性差。在维修安全尺时花费时间较长，高空作业还需要答脚手架，因此有必要对这一情况加以改善。


技术实现要素：

3.本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种卸船机室内行车大车运行安全装置，该技术方案是对现有安全装置进行改进，改进防撞尺装置，设计制作一种新型限位装置，使用软件控制大车的位置，在行车大车运行至停止限位前自动减速，减弱了门机惯性产生的冲击，实现平稳停车，并且安全尺装置全部安装在行车本体上，方便检修从而达到节约物料和保护设备的目的。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种卸船机室内行车大车运行安全装置，所述安全装置包括脉冲增量编码器、磁性开关组件、超声波测距传感器、接近开关、声光报警器、plc设备、指示灯以及变频器，所述脉冲增量编码器安装于大车电机输出轴上，编码器信号反馈给变频器，变频器与起重机设备行车电气室内部的plc设备相连接，实现转速与位置闭环控制；磁性开关组件用于行车大车的同步设置与大车位置的精度偏差校验，超声波测距传感器用于检测大车的位置，作为硬件减速信号输入plc，plc程序进行大车速度减速控制；接近开关通过防撞装置实现大车的停止信号输入，保护行车本体。该方案提供一种结构简单、操作方便、控制有效的装置，通过脉冲增量编码器、磁性开关、激光测距传感
器、接近开关等设备，在可编程逻辑控制器(plc)的控制下，按照预设的程序，进行大车运行的安全控制，满足港口起重机室内设备行车大车安全运行的控制要求。该方案能很方便地实现多台起重机及多个港口起重机室内行车大车安全运行控制工艺的需要，减少现场设备配置，可有效满足现场对设备维护的便捷需求。
5.作为本发明的一种改进，所述磁性开关组件是安装于行车横梁中间处，磁性开关组件包括一个磁性开关，磁块有3个，分别是磁块a、磁块b以及磁块c，3块感应磁块安装于行车轨道外侧。磁性开关通过与磁块的磁感应进行磁性开关内部的开关触点的吸合与断开，磁块c16用于大车位置的置位同步0点，磁块a、磁块b用于大车位置的多点偏差校准，位置控制更精确。磁块安装于行车轨道外侧方便检修，无遮挡，安全无高空作业风险。
6.作为本发明的一种改进，所述防撞装置包括导杆、定位槽、定位螺杆、挡块、套管、防撞尺、限位、弹簧、固定螺母、超声波传感器、止档桩以及止档板、导杆为圆柱形实心材料，在外围左右进行加工后保留档块，档块用于推动压缩弹簧，导杆左下部加工形成定位槽，用于导杆的定位，防止导杆在套管内部旋转，套管为内空的方形长方体，右侧内部加工形成台阶，导杆从套管右侧进入顶住档块，再将弹簧从套管右侧内部套入到导杆上，再将固定螺母旋入套管右侧内部拧紧，限制弹簧的位移，在套管左下部加工一个带丝牙的孔，拧上定位螺杆，限制导杆的旋转，防撞尺使用螺丝固定在导杆上，限位使用螺丝固定在套管上，套管使用螺丝固定与行车台车上，超声波传感器安装于行车上，止档桩安装与大车轨道的尽头，超声波传感器用于检测行车与止档桩的距离，止档板焊接在止档桩上，止档板中心与导杆中心水平，用于行车的停止控制。
7.作为本发明的一种改进，所述声光报警器安装于行车双臂梁两侧，用于大车运行的警示；所述指示灯安装于行车双臂梁一侧，有黄绿红三只led灯，常亮和闪烁，用于操作人员在行车大车状态的观察，行车大车控制状态的正常显示、大车同步丢失、大车位置偏差的提示；
8.地面设有工业监控触摸屏，操作人员通过触摸屏电脑画面查阅设备状态和故障显示，方便故障检修。
9.相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)技术方案充分利用现有的成熟的传感器检测、机械传动、软件自动报错等技术，以智能控制为目标，以经济实用、安全可靠为前提，解决室内行车大车限位装置的故障高、运行控制精度差及维修不方便的问题，提高大车运行控制的实时性、可靠性；2)该方案中plc设备是起重机自动化控制的主要部件，本技术方案中可以不增加独立plc，使用各起重机在用的在线plc即可，利用原有plc的硬件冗余进行控制信号输入输出的接线。编写plc控制程序实现大车速度与位置控制，利用程序快速进行行车大车位置的精度偏差校验、终点停止位置的校验；3)该方案中行车大车运行实现智能化控制，大车位置偏差超过设定值时自动实时异常报警，提高大车运行精度和安全性；4)大车控制设备安装在行车本体上，方便检修，避免了高空作业的安全风险和搭设脚手架的费用，5)操作人员通过触摸屏电脑画面查阅设备状态和故障显示，方便故障检修。操作人员通过现场指示灯组的功能显示判断行车设备大车运行状态；6)采用plc程序控制，通过编写程序逻辑控制，实现大车位置同步，快速校准。采用plc程序控制，通过采集脉冲增量编码器信号，实现大车位置的精准控制，减速和终点停止都实现软硬件联合控制。
附图说明
10.图1电气控制系统图；
11.图2防撞装置剖视图；
12.图3防撞装置左视图；
13.图4终点位置机构布置图；
14.图5车轮位置布置图；
15.图6磁块位置布置图；
16.图7plc逻辑控制流程图。
17.附图中标记部件说明：
18.1、导杆；2、定位槽；3、定位螺杆；4、挡块；5、套管；6、防撞尺；7、限位；8、弹簧；9、固定螺母；10、超声波传感器；11、止档桩；12、止档板；13、大车轨道；14、磁性开关；15、行车；16、磁块c；17、大车电机；18、脉冲增量编码器；19、磁块a；20、磁块b；21、指示灯；22、声光报警器。
具体实施方式：
19.为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
20.实施例1：参见图1-图7，一种卸船机室内行车大车运行安全装置，所述安全装置包括脉冲增量编码器、磁性开关组件、超声波测距传感器、接近开关、声光报警器、plc设备、指示灯以及变频器，所述脉冲增量编码器安装于大车电机输出轴上，编码器信号反馈给变频器，变频器与起重机设备行车电气室内部的plc设备相连接，实现转速与位置闭环控制；磁性开关组件用于行车大车的同步设置与大车位置的精度偏差校验，超声波测距传感器用于检测大车的位置，作为硬件减速信号输入plc，plc程序进行大车速度减速控制；接近开关通过防撞装置实现大车的停止信号输入，保护行车本体。该方案提供一种结构简单、操作方便、控制有效的装置，通过脉冲增量编码器、磁性开关、激光测距传感器、接近开关等设备，在可编程逻辑控制器(plc)的控制下，按照预设的程序，进行大车运行的安全控制，满足港口起重机室内设备行车大车安全运行的控制要求。由于该技术的结构特征，能很方便地实现多台起重机及多个港口起重机室内行车大车安全运行控制工艺的需要，减少现场设备配置，可有效满足现场对设备维护的便捷需求，所述磁性开关组件是安装于行车横梁中间处，磁性开关组件包括一个磁性开关14，磁块有3个，分别是磁块a19、磁块b 20以及磁块c16，3块感应磁块安装于行车轨道外侧。磁性开关通过与磁块的磁感应进行磁性开关内部的开关触点的吸合与断开，磁块c16用于大车位置的置位同步0点，磁块a19、磁块20b用于大车位置的多点偏差校准，位置控制更精确。磁块安装于行车轨道13外侧方便检修，无遮挡，安全无高空作业风险。所述防撞装置包括导杆1、定位槽2、定位螺杆3、挡块4、套管5、防撞尺6、限位7、弹簧8、固定螺母9，超声波传感器10、止档桩11以及止档板12、导杆1为圆柱形实心材料，在外围左右进行加工后保留档块4，档块4用于推动压缩弹簧8，导杆1左下部加工形成定位槽2，用于导杆1的定位，防止导杆1在套管内部旋转，套管5为内空的方形长方体，右侧内部加工形成台阶，导杆1从套管5右侧进入顶住档块4，再将弹簧8从套管5右侧内部套入到导杆1上，再将固定螺母9旋入套管5右侧内部拧紧，限制弹簧8的位移，在套管5左下部加工一个带丝牙的孔，拧上定位螺杆3，限制导杆1的旋转，防撞尺6使用螺丝固定在导杆1上，限位7使
用螺丝固定在套管5上，套管使用螺丝固定与行车台车上，超声波传感器10安装于行车15上，止档桩11安装与大车轨道13的尽头，超声波传感器10用于检测行车15与止档桩11的距离，止档板12焊接在止档桩11上，止档板12中心与导杆1中心水平，用于行车15的停止控制。
21.所述声光报警器安装于行车双臂梁两侧，用于大车运行的警示；所述指示灯安装于行车双臂梁一侧，有黄绿红三只led灯，常亮和闪烁，用于操作人员在行车大车状态的观察，行车大车控制状态的正常显示、大车同步丢失、大车位置偏差的提示。地面设有工业监控触摸屏，操作人员通过触摸屏电脑画面查阅设备状态和故障显示，方便故障检修。
22.工作过程：参照图1—图7，防撞装置的工作过程：行车15往机械房一侧进行大车运行时，声光报警器22得电进行安全警示，plc根据编码器18的位置反馈提前进行主动减速控制，大车电机17根据变频器的驱动信号做出减速。采集超声波传感器10感应到止档桩11时输出信号给plc，plc进行程序控制再次减速。行车15大车减速运行至止档板12时，导杆1被迫向反方向运动，导杆1受定位槽2与定位螺杆3限制不会发生滚动偏移，挡块4推动弹簧8进行压缩，防撞尺6与导杆1一起运动碰撞限位7的传动头部，限位7给出终点限位信号至plc，行车15进行大车制动停车，弹簧8吸收行车15的惯性。如果限位7异常无法给出正常信号，plc会根据脉冲增量编码器18的位置反馈进行软件极限位置停止控制。
23.大车同步的工作过程如下：见图2—图7，安装在大车电机17上的脉冲增量编码器18通过硬接线连接到变频器，用于大车电机17的速度和位置反馈。脉冲数换算成实际位置(米)用于位置显示、软件的减速、停止限位以及所有动作定位。实际的位置值存储在plc控制器的寄存器中，该寄存器通过从变频器驱动器接收到的位置值不断更新。驱动器位置记忆可以通过接在驱动器上的磁性开关14所发出的硬件同步信号进行同步。大车同步产生的条件：操作人员使用操作盒或者遥控器进行大车同步设置，旋钮从大车正常模式切换到同步调整模式，行车15从上游往下游(磁块19往磁块20)方向运行时经过磁块c16，磁性开关14开关触点从“0”变成“1”时为同步。在大车同步动作的时候驱动器位置记忆的值将被清空，对应的行车plc内预先设置的同步位置值，即磁性开关14的实际位置值将会被记忆在变频器驱动器中。在未同步的情况下才需要进行同步，比如说出现脉冲增量编码器18故障、磁性开关14故障、软件检测位置偏差、行车断电等需要重新做同步。
24.大车偏差效验的工作过程：见图1、图4、图5，图6、图7，行车15在大车已经同步的状态下正常运行，经过减速限位超声波传感器10、同步限位点磁块c16、位置检测点磁块a19和磁块b20时都会进行位置检测及偏差效验。行车15的plc将实际位置值与这些检测点预设的物理值进行比较。如果偏差大于设定的允许值，行车15大车电机17将会被限速同时相应的故障信息将会在地面工业监控触摸屏上报出。位置偏差之后，行车15大车需要重新进行同步操作。
25.灯组的工作过程：见图1、图6、图7，指示灯21由3只led灯组成，依次是黄绿红三色。行车大车控制正常时显示绿灯，大车位置未同步时显示黄灯，大车位置偏差时黄灯闪烁，大车故障时红灯，便于操作和检修人员对行车15的大车状态进行直观的了解。
26.本发明技术在梅钢运输部港口桥式抓斗卸船机室内行车上进行实验应用，取得良好的使用效果，既提高了作业效率，又降低了设备维护费用。在当前生产作业日益繁忙的大背景下，通过智能化的技术方案，实现设备的智能检测，使设备稳定性得到有效控制，设备故障率控制在较底水平，对于企业生产具有重大意义。
27.需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。