卷缆控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及机械工程领域，特别涉及卷缆控制系统。
【背景技术】
[0002] 电力牵引工程车辆多用于矿山工程和隧道工程，其具有环境适应性强、噪声低、零 排放、使用及维护成本低、设备利用率及作业效率高等诸多优点，因此在各类矿山中得到广 泛使用，并为企业赢得了良好的经济效益。
[0003] 电力牵引工程车辆的动力源来自高压供电，工作过程中需拖动电缆行走，卷缆收 放与车速同步技术是其关键核心技术。
[0004] 卷缆收放与车速同步具有以下作用：一是保证电缆收放跟随车体移动；二是降低 电缆破损率及安全隐患。由于工作环境恶劣，电缆长期拖拽与剐蹭，很容易损坏。电缆张力 控制极为重要，电缆张力过大，则容易拉伸变形甚至扯断；电缆张力过小，则容易松动打结 甚至遭到碾压;电缆张力波动较大，则会加剧电缆的甩动与磨损。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型需要解决的一个问题是:卷缆在收缆或放缆过程中电缆张力不恒定。
[0006] 根据本实用新型的第一方面，提供了一种卷缆控制系统，包括:编码器、加速度传 感器、第一压力传感器、第二压力传感器和控制器;所述编码器、所述加速度传感器、所述第 一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述控制器电连接;其中，所述编码器将测量 的卷扬旋转的角度值传输至控制器;所述加速度传感器将测量的车辆行驶的加速度传输至 所述控制器;所述第一压力传感器将测量的马达第一油口的第一压力传输至所述控制器； 所述第二压力传感器将测量的马达第二油口的第二压力传输至所述控制器;所述控制器输 出调节信号至液压控制装置，调节所述液压控制装置输出液压油的流量与压力。
[0007] 进一步，所述编码器安装在卷扬上。
[0008] 进一步，所述加速度传感器安装在车辆上。
[0009] 进一步，所述第一压力传感器安装在马达的第一油路上;所述第二压力传感器安 装在马达的第二油路上。
[0010] 进一步，所述第一油口为所述马达的进油油口；所述第二油口为所述马达的出油 油口。
[0011] 进一步，所述控制器与所述液压控制装置电连接。
[0012] 进一步，所述控制器为可编程逻辑控制器。
[0013] 本实用新型的卷缆控制系统可以调节马达转速及背压，消除电缆张力波动现象， 保证车辆行驶过程中电缆张力恒定，实现卷缆收放与车速同步，提高电缆使用安全性和使 用寿命。
[0014] 通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它 特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0015] 构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用 于解释本实用新型的原理。
[0016] 参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：
[0017] 图1是示意性地示出根据本实用新型一些实施例的卷缆控制系统的结构图。
[0018] 图2是示意性地示出根据本实用新型一些实施例的卷缆控制系统的控制过程的示 意图。
[0019] 图3是示出根据本实用新型一些实施例的卷缆控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另 外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限 制本实用新型的范围。
[0021] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际 的比例关系绘制的。
[0022] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用 新型及其应用或使用的任何限制。
[0023] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适 当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0024] 在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0025] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0026] 图1是示意性地示出根据本实用新型一些实施例的卷缆控制系统的结构图。如图1 所示，卷缆控制系统10包括:编码器11、加速度传感器12、第一压力传感器13、第二压力传感 器14和控制器(例如可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)) 15。图1中 的虚线表示电连接。如图1所示，编码器11、加速度传感器12、第一压力传感器13和第二压力 传感器14分别与控制器15电连接。控制器15与液压控制装置17电连接。液压控制装置17与 马达16通过油路连接。
[0027] 其中，编码器11将测量的卷扬旋转的角度值传输至控制器15;加速度传感器12将 测量的车辆行驶的加速度传输至控制器15;第一压力传感器13将测量的马达第一油口的第 一压力传输至控制器15;第二压力传感器14将测量的马达第二油口的第二压力传输至控制 器15;控制器15输出调节信号至液压控制装置17,调节液压控制装置17输出液压油的流量 与压力。从而调节马达转速及背压，消除电缆张力波动现象，保证车辆行驶过程中电缆张力 恒定，实现卷缆收放与车速同步，提高电缆使用安全性和使用寿命。
[0028] 在一些实施例中，编码器11(例如绝对式编码器)安装在卷扬18上，测量卷扬旋转 的角度值Θ，并将该角度值Θ传输至控制器15。
[0029] 在一些实施例中，加速度传感器12安装在车辆(图1中未示出）上，测量车辆行驶的 加速度a，并将该加速度a传输至控制器15。
[0030] 在一些实施例中，第一压力传感器13安装在马达16的第一油路21上，测量马达第 一油口 A的第一压力Pi，并将该第一压力Pi传输至控制器15。例如，该第一油口 A可以为马达 的进油油口。
[0031] 在一些实施例中，第二压力传感器14安装在马达16的第二油路22上，测量马达第 二油口 B的第二压力P2,并将该第二压力?2传输至控制器15。例如，该第二油口 B可以为马达 的出油油口。
[0032] 在一些实施例中，控制器15根据角度值Θ和加速度a获得期望的马达压差择雇，并输 出调节信号至液压控制装置，调节液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马 达压差P赛示基本等于期望的马达压差Ρβ勝。其中，马达压差为第一压力朽减去第二压力P 2的差 值。这里，可以定义误差
上述"基本"是指调节马达压差时 的误差A在允许的范围内，例如-5% < Δ <5%。优选地，控制器输出调节信号至液压控制 装置，调节液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压差作1 示等于期望的马 达压差Ρ?κ。
[0033] 在上述实施例中，控制器根据从编码器获得的角度值和从加速度传感器获得的加 速度得到期望的马达压差，并输出调节信号至液压控制装置，调节液压控制装置输出液压 油的流量与压力，使得实际的马达压差作》基本等于期望的马达压差PM，从而调节马达转 速及背压，消除电缆张力波动现象，保证车辆行驶过程中电缆张力恒定，实现卷缆收放与车 速同步，提高电缆使用安全性和使用寿命。
[0034]收缆过程电缆张力主要依靠马达调速保证，收缆时适当调节马达背压，有助于稳 定电缆张力;放缆过程电缆张力主要依靠马达背压保证。例如，收缆过程，马达第一油口 A吸 油，第二油口 B排油，在第二油口 B所在的第二油路设置背压;放缆过程，马达反转，以栗形式 工作，马达第二油口 B吸油，第一油口 A排油，在第一油口 A所在第一油路设置背压。
[0035]图2是示意性地示出根据本实用新型一些实施例的卷缆控制系统的控制过程的示 意图。
[0036]如图2所示，卷缆控制的模型为:eP = Po+PR+Pa-P·。其中，eP为期望的马达压差与实 际的马达压差的差值;Po为卷扬空盘时的马达压差，可以预先设定，为正值，其对应合适的 电缆张力值;Pr为卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压力值，表示卷扬半径变化对应 马达压差的影响关系，为正值;P a为车速变化对马达压差的第二影响压力值，表示车速变化 对马达压差的影响关系，加速收缆或减速放-Pa为正值，加速放缆或减速收缆p as负值;Ρ?示 为实际的马达压差，即马达进出口实际压差，为正值。
[0037]若要保证卷缆收放与车速同步，则需要保证电缆张力恒定;根据上述卷缆控制模 型，以马达压差误差ep作为控制器15输入驱动，控制对象是液压控制装置17,控制手段是对 马达调速和设置背压，控制目标是使ep趋于零值，即使得实际的马达压差作》基本等于期望 的马达压差Ρ??，从而电缆张力保持恒定。
[0038]由ep = Ps雇-Ρ獅=Po+PR+Pa-P獅得，Ps雇=Po+PR+Pa。在本实用新型的实施例中，控制 器根据角度值Θ、卷扬规格尺寸和电缆直径D获得卷扬半径的变化对马达压差的第一影响压 力值Pr，根据加速度a获得车速变化对马达压差的第二影响压力值Pa;以及根据第一影响压 力值Pr和第二影响压力值Pa获得期望的马达压差P?li为P?i=P()+PR+Pa，其中Po为卷扬空盘时 的马达压差。因此控制器调节液压控制装置输出液压油的流量与压力，使得实际的马达压 差P獅基本等于期望的马达压差P讓 =P〇+PR+Pa来实现电缆张力恒定D
[0039] 在本实用新型的实施例中，控制器根据角度值Θ计算得到电缆缠绕总圈数N为 N =嘉，财士録又寸-3-I)，跳棚權鹿齡隱娜麟擁触細 N 每层圈数No计算得到电缆缠绕的层数Μ为Μ = 7 ;以及根据电缆缠绕的层数M、电缆直径D、 卷扬空盘时的半径Ro以及卷扬空盘时的马达压差Po计算得到第一影响压力值Pr为 Μ X D Pr = ---丨其中，卷扬规格尺寸包括:卷扬缠绕电缆的每层圈数No和卷扬空盘时的 半径Ro。这里，卷扬空盘即为电缆全放出时的状态。
[0040] 在该实施例中，对^