同步驱动控制方法、系统及管道输送系统和动力猫道与流程

本发明涉及动力猫道自动化处理技术领域，尤其涉及一种同步驱动控制方法、系统及管道输送系统和动力猫道。

背景技术：

随着科技的进步和石油装备技术的发展，越来越多的自动化、智能化技术运用到了石油钻修井作业中，为减轻井口工人的作业劳动强度，使用自动化设备替代人工操作成为必然趋势。

传动动力猫道作业过程中，需要通过人工将管道输送至管道存放区，以供动力猫道将管道举升，或者需要通过人工将管道从管道存放区转移走，工程上通常将上述两个过程分别称为“送管”和“排管”。由于需要人工进行送管和排管，操作工人劳动强度大，操作环境恶劣，存在安全风险。

为了克服人工搬运的困难，目前已经提出了一种通过两个支腿分别在滑轨上往复移动，以将管道运送至管道存放区或者从管道存放区运走的管道输送系统，但是该管道输送系统的两个支腿的行进进度通常会出现偏差而不能保持一致，进而容易导致送管和排管位置不够精准的问题。

因而，亟待提出一种能够保证两个支腿同步移动的同步驱动控制方法，以实现精确送管和排管，提高工作效率。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种能够保证两个支腿同步移动的同步驱动控制方法，以实现精确送管和排管，提高工作效率。

本发明的第二目的在于提供一种能够保证两个支腿同步移动的同步驱动控制系统，以实现精确送管和排管，提高工作效率。

本发明的第三目的在于提供一种保证两个支腿同步移动的管道输送系统，以实现精确送管和排管，提高工作效率。

本发明的第四目的在于提供一种保证两个支腿同步移动的动力猫道，以实现精确送管和排管，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

基于上述第一目的，本发明提供的同步驱动控制方法，用于管道输送系统，所述管道输送系统包括两个互相平行设置的滑轨和两个支腿，所述支腿一一对应地设置在所述滑轨上，且每个支腿能够沿所述滑轨的长度方向往复移动；

所述同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

分别获取两个所述支腿的位置信息；

根据两个所述支腿的位置信息，分别确定两个所述支腿相对于所述目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

判断两个所述支腿的位置偏差是否相等；

若两个所述支腿的位置偏差不相等，根据两个所述支腿的位置偏差，调整两个所述支腿的行进速度。

在上述任一技术方案中，可选地，所述根据两个支腿的位置偏差调整两个支腿的行进速度的步骤，具体包括以下步骤：

比较两个所述支腿的位置偏差，确定两个所述支腿中的位置偏差较大的一个支腿为第一待调节支腿，确定两个所述支腿中的位置偏差较小的一个支腿为第二待调节支腿；

保持所述第一待调节支腿的行进方向不变，将所述第一待调节支腿的行进速率调整为第一速率；

改变所述第二待调节支腿的行进方向，将所述第二待调节支腿的行进速率调整为第二速率；

经过预定时长后，重新分别获取两个所述支腿的位置信息。

在上述任一技术方案中，可选地，在所述根据两个支腿的位置偏差调整两个支腿的行进速度的步骤之前，还包括以下步骤：

若两个所述支腿的位置偏差相等，则令两个所述支腿保持行进方向不变，并令两个所述支腿保持第一预定速率。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一速率和所述第二速率均小于所述第一预定速率。

在上述任一技术方案中，可选地，每个支腿由一个驱动电机来驱动其沿所述滑轨的长度方向往复移动；

所述保持第一待调节支腿的行进方向不变，将第一待调节支腿的行进速率调整为第一速率的步骤，具体包括以下步骤：

保持所述第一待调节支腿对应的驱动电机的转动方向不变，将第一待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第一转动速率；

所述改变第二待调节支腿的行进方向，将第二待调节支腿的行进速率调整为第二速率的步骤，具体包括以下步骤：

改变所述第二待调节支腿对应的驱动电机的转动方向，将所述第二待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第二转动速率。

在上述任一技术方案中，可选地，在所述令两个支腿保持行进方向不变，并令两个支腿保持第一预定速率的步骤之后，还包括以下步骤：

判断两个所述支腿的位置偏差是否为零；

若两个所述支腿的位置偏差均为零时，令两个所述支腿停止行进。

基于上述第二目的，本发明提供的同步驱动控制系统，采用如上述任一技术方案中所述的同步驱动控制方案进行控制，所述同步驱动控制系统包括处理装置、两个位置传感器、两个执行装置和两个驱动器：

两个所述位置传感器用于一一对应地设置在两个所述支腿上，以获取所述支腿的位置信息；

所述处理装置和两个所述驱动器，两个所述驱动器分别与所述处理装置电连接，且两个所述驱动器一一对应与两个所述执行装置电连接以控制所述执行装置；

两个所述执行装置一一对应地设置在两个所述支腿上，以驱动所述支腿沿所述滑轨的长度方向往复移动。

在上述任一技术方案中，可选地，所述位置传感器为绝对值编码器，所述处理装置为控制器，所述驱动器为电机驱动器，所述执行装置为驱动电机。

基于上述第三目的，可选地，本发明提供的管道输送系统，包括两个互相平行设置的滑轨和两个支腿和如上述任一技术方案所述的同步驱动控制系统；

所述支腿一一对应地设置在所述滑轨上；

所述同步驱动控制系统的位置传感器设置在所述支腿上，所述执行装置与所述支腿驱动连接，以驱动所述支腿沿所述滑轨的长度方向往复移动。

基于上述第四目的，可选地，包括如上述任一技术方案中所述的管道输送系统。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明提供的同步驱动控制方法，能够根据两个支腿的位置信息自动调整两个支腿的位置偏差，从而使两个支腿向目标位置同步移动，进而避免由于两个支腿不同步，而导致管道输送系统发生使用安全事故。因而该同步驱动控制方法，不仅能够实现自动调节两个支腿的行进速度和位置偏差，而且能够提高管道输送系统的使用安全，避免管道在运送过程中发生倾斜，进而有利于提高排管和送管的精准度，提高工作效率，节约人力。

本发明提供的同步驱动控制系统，采用上述同步驱动控制方法实现控制，因而能够实现上述同步驱动控制方法实现的所有有益的技术效果。

本发明提供的管道输送系统，包括上述同步驱动控制系统，因而能够实现上述同步驱动控制系统实现的所有有益的技术效果。

本发明提供的动力猫道，包括上述管道输送系统，因而能够实现上述管道输送系统实现的所有有益的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的同步驱动控制方法的第一流程图；

图2为本发明实施例一提供的同步驱动控制方法的第二流程图；

图3为本发明实施例一提供的同步驱动控制方法的第三流程图；

图4为本发明实施例一提供的同步驱动控制方法的第四流程图；

图5为本发明实施例二提供的同步驱动控制系统的结构原理框图。

图标：1-控制器；2-第一位置传感器；3-第二位置传感器；4-第一电机驱动器；5-第二电机驱动器；6-第一驱动电机；7-第二驱动电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

实施例一

参见图1至图4所示，本实施例提供了一种同步驱动控制方法；图1为本实施例提供的同步驱动控制方法的第一流程图；图2为本实施例提供的同步驱动控制方法的第二流程图；图3为本实施例提供的同步驱动控制方法的第三流程图；图4为本实施例提供的同步驱动控制方法的第四流程图。

本实施例提供的同步驱动控制方法，用于管道输送系统，管道输送系统包括两个互相平行设置的滑轨和两个支腿，支腿一一对应地设置在滑轨上，且每个支腿能够沿滑轨的长度方向往复移动。

参见图1所示，本实施例提供的同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

s100，分别获取两个支腿的位置信息；

s110，根据两个支腿的位置信息，分别确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

s120，判断两个支腿的位置偏差是否相等；

s130，若两个支腿的位置偏差不相等，根据两个支腿的位置偏差，调整两个支腿的行进速度。

其中，可选地，管道存放区中可以包括多个管道容置盒，目标位置可以为当前送管任务下，多个管道容置盒中已选定的管道容置盒所对应的位置；或者，目标位置可以为在排管任务下，将管道从管道存放区取出后需要将管道输送至的位置。此外，在不同的送管任务或者不同的排管任务下，其目标位置彼此也不相同，而在同一个送管任务或者同一次排管任务下，目标位置是预先设定的已知固定位置。

可选地，为了便于确定两个支腿的位置偏差，可以通过支腿的位置信息与目标位置所对应的目标位置值相比较，从而分别确定两个支腿的位置偏差。

本实施例中的同步驱动控制方法，通过获取两个支腿的位置信息，并确定两个支腿相对于目标位置的位置偏差是否相等，以确定两个支腿在滑轨上的行进进度是否一致，也就是确定两个支腿是否处于同步状态。具体地，距离目标位置的位移偏差不同，即说明两个支腿在滑轨上的行进进度不一致。当两个支腿中的行进进度不一致，则通过调整两个支腿的行进速度，以调整两个支腿距离目标位置的位置偏差，从而使两个支腿的位置偏差相等，进而使两个支腿能够同步运动。

通过该同步驱动控制方法，能够根据两个支腿的位置信息自动调整两个支腿的位置偏差，从而使两个支腿向目标位置同步移动，进而避免由于两个支腿不同步，而导致管道输送系统发生使用安全事故。因而该同步驱动控制方法，不仅能够实现自动调节两个支腿的行进速度和位置偏差，而且能够提高管道输送系统的使用安全，避免管道在运送过程中发生倾斜，进而有利于提高排管和送管的精准度，提高工作效率，节约人力。

本实施例的可选方案中，参见图2所示，同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

s200，分别获取两个支腿的位置信息；

s210，根据两个支腿的位置信息，分别确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

s220，判断两个支腿的位置偏差是否相等；

s230，若两个支腿的位置偏差不相等，比较两个支腿的位置偏差，确定两个支腿中的位置偏差较大的一个支腿为第一待调节支腿，确定两个支腿中的位置偏差较小的一个支腿为第二待调节支腿；

s240，保持第一待调节支腿的行进方向不变，将第一待调节支腿的行进速率调整为第一速率；

s250，改变第二待调节支腿的行进方向，将第二待调节支腿的行进速率调整为第二速率；

s260，第一待调节支腿以第一速率行进预定时长，第二待调节支腿以第二速率行进预定时长，返回步骤s200。

在该技术方案中，第一待调节支腿为行进进度较为落后的一个支腿，第二待调节支腿为行进进度较为提前的一个支腿。因而，在位置调节阶段中，行进进度较为落后的支腿保持前进状态，而行进进度较为提前的支腿变更为后退状态，从而有利于使两个支腿沿滑轨的长度方向向同步状态行进，进而提高使两个支腿达到同步状态的效率。

经过预定时长后，重新分别获取两个支腿的位置信息，并重新确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差是否相等，以验证经过位置调节阶段后，两个支腿是否达到同步，如果没有达到平衡，则循环位置调节阶段，直至两个支腿达到同步。值得解释的是，在不同的位置调节循环中，第一速率会发生变化，第二速率也会发生变化。

本实施例的可选方案中，参见图3所示，同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

s300，分别获取两个支腿的位置信息；

s310，根据两个支腿的位置信息，分别确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

s320，判断两个支腿的位置偏差是否相等；

s330，若两个支腿的位置偏差相等，则令两个支腿保持行进方向不变，并令两个支腿保持第一预定速率；

s340，若两个支腿的位置偏差不相等，比较两个支腿的位置偏差，确定两个支腿中的位置偏差较大的一个支腿为第一待调节支腿，确定两个支腿中的位置偏差较小的一个支腿为第二待调节支腿；

s350，保持第一待调节支腿的行进方向不变，将第一待调节支腿的行进速率调整为第一速率；

s360，改变第二待调节支腿的行进方向，将第二待调节支腿的行进速率调整为第二速率；

s370，第一待调节支腿以第一速率行进预定时长，第二待调节支腿以第二速率行进预定时长，返回步骤s300。

在该技术方案中，若两个支腿的位置偏差相等，则令两个支腿保持行进方向不变，并令两个支腿保持第一预定速率。也就是说，当两个支腿在同步状态下，控制两个支腿继续同步运动即可。而当两个支腿不同步的状态下，需要对两个支腿的行进速度进行调节以调节两个支腿的行进进度，直至两个支腿达到同步状态，控制两个支腿继续以第一速率运动。

本实施例的可选方案中，第一速率和第二速率均小于第一预定速率。

由于第一预定速率是两个支腿在同步运动状态下的行进速率，因而采用较高的行进速率有利于提高送管和排管的效率。此外，由于第一速率和第二速率分别为在位置调节阶段中，第一待调节支腿的行进速率和第二待调节支腿的行进速率，为了保证位置调节的精度和安全性，因而在位置调节阶段采用较低的行进速率。

本实施例的可选方案中，每个支腿由一个驱动电机来驱动其沿滑轨的长度方向往复移动；同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

s400，分别获取两个支腿的位置信息；

s410，根据两个支腿的位置信息，分别确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

s420，判断两个支腿的位置偏差是否相等；

s430，若两个支腿的位置偏差相等，则令两个支腿保持行进方向不变，并令两个支腿保持第一预定速率；

s440，若两个支腿的位置偏差不相等，比较两个支腿的位置偏差，确定两个支腿中的位置偏差较大的一个支腿为第一待调节支腿，确定两个支腿中的位置偏差较小的一个支腿为第二待调节支腿；

s450，保持第一待调节支腿对应的驱动电机的转动方向不变，将第一待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第一转动速率；

s460，改变第二待调节支腿对应的驱动电机的转动方向，将第二待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第二转动速率；

s470，第一待调节支腿以第一速率行进预定时长，第二待调节支腿以第二速率行进预定时长，返回步骤s400。

通过控制驱动电机的转动方向，以控制两个支腿的行进方向；通过控制驱动电机的转速，以控制两个支腿的行进速率。由于驱动电机的行进方向可以通过电机驱动器输出的电流和电压的正负进行调整，且驱动电机的行进速率可以通过电机驱动器输出的电流和电压的大小进行控制，因而不仅可以提高对于两个支腿的行进方向和行进速率进行控制的精准性。

本实施例的可选方案中，参见图4所示，同步驱动控制方法，具体包括以下步骤：

s500，分别获取两个支腿的位置信息；

s510，根据两个支腿的位置信息，分别确定两个支腿相对于目标位置沿滑轨的长度方向的位置偏差；

s520，判断两个支腿的位置偏差是否相等；

s530，若两个支腿的位置偏差相等，则令两个支腿保持行进方向不变，并令两个支腿保持第一预定速率；

s540，判断两个支腿的位置偏差是否为零；

s550，若两个支腿的位置偏差均为零；

s560，令两个支腿停止行进；

s570，若两个支腿的位置偏差不相等，比较两个支腿的位置偏差，确定两个支腿中的位置偏差较大的一个支腿为第一待调节支腿，确定两个支腿中的位置偏差较小的一个支腿为第二待调节支腿；

s580，保持第一待调节支腿对应的驱动电机的转动方向不变，将第一待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第一转动速率；

s590，改变第二待调节支腿对应的驱动电机的转动方向，将第二待调节支腿对应的驱动电机的转动速率调整为第二转动速率；

s591,第一待调节支腿以第一速率行进预定时长，第二待调节支腿以第二速率行进预定时长，返回步骤s500。

在该技术方案中，判断两个支腿的位置偏差是否为零，若两个支腿的位置偏差均为零，则说明两个支腿均已经抵达目标位置，因而可令两个支腿停止，以便于管道输送系统进行放置管道或拾起管道等动作。

实施例二

实施例二提供了一种同步驱动控制系统，该实施例采用实施例一中的同步驱动控制方法进行控制，实施例一所公开的同步驱动控制方法的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的同步驱动控制方法的技术特征不再重复描述。

参见图5所示，本实施例提供了一种同步驱动控制系统。图5为本实施例提供的同步驱动控制系统的结构原理框图。

本实施例提供的同步驱动控制系统，采用实施例一提供的同步驱动控制方法进行控制，同步驱动控制系统包括处理装置、两个位置传感器、两个执行装置和两个驱动器。

两个位置传感器用于一一对应地设置在两个支腿上，以获取支腿的位置信息。处理装置和两个驱动器，两个驱动器分别与处理装置电连接，且两个驱动器一一对应与两个执行装置电连接以控制执行装置。两个执行装置一一对应地设置在两个支腿上，以驱动支腿沿滑轨的长度方向往复移动。

通过该同步驱动控制系统可以实现对于管道输送装置的两个支腿的自动化同步控制，能够根据两个支腿的位置信息自动调整两个支腿的位置偏差，从而使两个支腿向目标位置同步移动，进而避免由于两个支腿不同步，而导致管道输送系统发生使用安全事故。因而该同步驱动控制方法，不仅能够实现自动调节两个支腿的行进速度和位置偏差，而且能够提高管道输送系统的使用安全，避免管道在运送过程中发生倾斜，进而有利于提高排管和送管的精准度，提高工作效率，节约人力。

本实施例的可选方案中，参见图5所示，位置传感器为绝对值编码器，处理装置为控制器1，驱动器为电机驱动器，执行装置为驱动电机。

具体地，两个支腿分别为第一支腿和第二支腿，与第一支腿相对应的是第一位置传感器2、第一电机驱动器4和第一驱动电机6，与第二支腿相对应的是第二位置传感器3、第二电机驱动器5和第二驱动电机7。第一位置传感器2将测量到的第一支腿的第一位置信息发送给控制器1，第二位置传感器3将测量到的第二支腿的第二位置信息发送给控制器1，控制器1根据第一位置信息和第二位置信息分别计算出第一位置偏差和第二位置偏差，如果第一位置偏差和第二位置偏差不相等，控制器1根据第一位置偏差和第二位置偏差向第一电机驱动器4发送第一调节指令并向第二电机驱动器5发送第二调节指令，第一电机驱动器4根据第一调节指令向第一驱动电机6发送相应的电流、电压信号，以对应控制第一驱动电机6的转动方向和转动速率，第二电机驱动器5根据第二调节指令向第二驱动电机7发送相应的电流、电压信号，以对应控制第二驱动电机7的转动方向和转动速率。如此，通过该同步驱动控制系统自动控制两个支腿趋于同步状态。

可以理解的是，第一绝对值编码器和第二绝对值编码器均通过累积脉冲数值来表征对应的支腿的位置信息。

本实施例中的同步驱动控制系统具有实施例一中的同步驱动控制方法的优点，实施例一所公开的同步驱动控制方法的优点在此不再重复描述。

实施例三

实施例三提供了一种管道输送系统，该实施例包括实施例二中的同步驱动控制系统，实施例二所公开的同步驱动控制系统的技术特征也适用于该实施例，实施例二已公开的同步驱动控制系统的技术特征不再重复描述。

实施例四

实施例四提供了一种动力猫道，该实施例包括实施例三中的管道输送系统，实施例三所公开的管道输送系统的技术特征也适用于该实施例，实施例三已公开的管道输送系统的技术特征不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。