一种基于多工况的绞车自动电控系统及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于多工况的绞车自动电控系统及控制方法，本发明的系统采用泵站起动器、PLC控制箱、控制盒组成绞车电控装置，泵站起动器与泵站电机配连，控制盒、泵站起动器与PLC控制箱配连，控制盒设置在绞车旁，控制盒采用人机交互界面。本发明的控制方法是，采用绞车电控装置和PLC控制，包括五步骤：一、控制盒接受操作请求信号；二、控制盒对操作请求信号转换并传输到PLC控制箱；三、PLC控制箱中的微处理器CPU对操作请求指令进行处理判断，是否满足要求，如不满足要求执行步骤四；如满足要求则执行步骤五。四：由PLC控制箱进行远程控制。步骤五：PLC控制箱将允许绞车操作的控制信号传输到控制盒，由操作者执行并返回步骤一。
【专利说明】一种基于多工况的绞车自动电控系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于绞车领域，涉及绞车的电控系统及控制方法，特别是一种基于多工况 的绞车自动电控系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 绞车是一种广泛应用于船舶的设备，是用卷筒缠绕钢丝绳以牵引重物的小型起重 设备。通常，绞车由绞车机械系统、液压系统和电控系统组成。据 申请人:所知，在过去绞车 研制过程中，对多工况的绞车自动电控系统的研究很少甚至没有。 申请人:通过研究发现，绞 车电控系统是绞车系统不可缺少的部分，绞车电控系统的好坏会直接影响绞车是否能够正 常工作。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是，针对现有的绞车电控系统现状，进行改进，提出并研究一种基于 多工况的绞车自动电控系统及控制方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是：
[0005] -种基于多工况的绞车自动电控系统，采用泵站起动器、PLC控制箱、控制盒组成 绞车电控装置，栗站起动器与栗站电机配连，控制盒、泵站起动器与PLC控制箱配连且受控 于PLC控制箱，其特征在于，控制盒设置在绞车旁，控制绞车的功率需求；所述的泵站起动 器包括泵站第一起动器、泵站第二起动器、泵站第三起动器；所述的控制盒包括第一移货绞 车控制盒、第二移货绞车控制盒、第一系货绞车控制盒、第二系货绞车控制盒、第三系货绞 车控制盒、第四系货绞车控制盒、第五系货绞车控制盒、第六系货绞车控制盒、第一绞盘控 制jSl、弟-'纟父盘控制盒、泥楽揽梓器控制盒；所述的栗站电机包括第一主栗电机、第二主栗 电机、第二主泵电机；所述的栗站第一起动器用于起停第一主泵电机；所述的栗站第二起 动器用于起停第二主泵电机；所述的泵站第三起动器用于起停第三主栗电机；所述的PLC 控制箱通过接收控制盒的信号，根据泵站电机运行情况和绞车功率需求，自动远程起停泵 站电机，同时通过接收栗站的液压系统报警信息、泵站起动器报警信息、栗站电机报警信息 对绞车的工作系统进行安全保护；所述的控制盒采用人机交互界面，上述的组成绞车自动 电控系统的各部件连接关系是：泵站第一起动器与第一主泵电机连接；栗站第二起起动器 与第二主泵电机连接；泵站第三起动器与第三主泵电机相连接； PLC控制箱分别与泵站第 一起动器、栗站第二起动器、杲站第三起动器、第一移货绞车控制盒、第二移货绞车控制盒、 第一系货绞车控制盒、第二系货绞车控制盒、第三系货绞车控制盒、第四系货绞车控制盒、 第五系货绞车控制盒、第六系货绞车控制盒、第一绞盘控制盒、第二绞盘控制盒、泥浆搅拌 器控制盒相连接。
[0006]其特征在于，所述的泵站起动器采用继电器控制，泵站起动器采用星-三角降压 起动电机方式。
[0007]其特征在于，所述的PLC控制箱采用了微处理器CPU，进行PLC控制。
[0008] 其特征在于，所述的控制盒上设有控制用的旋钮和指示灯。
[0009] 其特征在于，所述的控制盒上的旋钮和指示灯选用SCHNEIDER产品。
[0010] 其特征在于，所述的泵站电机选用ABB M2QA200L4A型号电机。
[0011] 一种基于多工况的绞车自动电控系统控制方法,采用包括有控制盒和PLC控制箱 的绞车电控装置，其特征在于，采用PLC控制，其控制方法包括如下步骤：
[0012] 步骤一：控制盒接收操作者要求控制绞车的重载请求信号；
[0013] 步骤二：控制盒通过电器元件将上述操作请求指令转换成〇、1开关信号并通过控 制电缆将此开关信号传输到位于泵站舱室的PLC控制箱；
[0014] 步骤三：在PLC控制箱中，PLC控制箱通过数字量输入输出模块接收上述的开关信 号，并通过PLC控制箱中的微处理器CPU对其进行处理，按照泵站电机的工况要求和正在运 行的栗站电机的运行情况，判断已起动的栗站电机的功率是否满足要求；如果不满足要求， 则执行步骤四；如果满足要求，则执行步骤五；
[0015] 步骤四：PLC控制箱通过微处理器CPU输出对应的泵站电机的起动、停止信号，并 通过电缆传输到对应的泵站起动器，远程控制对应的泵站电机的起停；
[0016] 步骤五：PLC控制箱将允许绞车操作的控制信号通过电缆传输到控制盒上，操作 者获得在控制盒上接收到的允许操作信号，即通过液压手操阀进行操作绞车的工作，并返 回步骤一。
[0017] 其特征在于，控制盒安装在甲板上的绞车旁，根据绞车的数量安装控制盒，所安装 的控制盒包括第一移货绞车控制盒、第二移货绞车控制盒、第一系货绞车控制盒、第二系货 绞车控制盒、第三系货绞车控制盒、第四系货绞车控制盒、第五系货绞车控制盒、第六系货 绞车控制盒、第一绞盘控制盒、第二绞盘控制盒、泥浆搅拌器控制盒。
[0018] 其特征在于，操作者通过安装在甲板上各绞车旁的控制盒，分别为第一移货绞车 控制盒、第二移货绞车控制盒、第一系货绞车控制盒、第二系货绞车控制盒、第三系货绞车 控制盒、第四系货绞车控制盒、第五系货绞车控制盒、第六系货绞车控制盒、第一绞盘控制 盒、第二绞盘控制盒、泥浆搅拌器控制盒发出设备重载的询问信号，并通过控制电缆将询问 信号的应答信号提供给PLC控制箱，PLC控制箱中的微处理器CPU通过计算绞车功率及现 有泵站电机运行情况，自动地通过控制电缆去起动或停止相应的泵站电机，当泵站电机的 起动数量满足重载需求时，PLC控制箱通过控制电缆对控制盒发出操作允许信号，操作者在 控制盒上获得操作允许信号后，将进一步通过液压手操阀进行绞车的操作。
[0019] 需要说明的是，多工况是指绞车自动电控系统所要应对的11套装置的工况，绞车 自动电控系统所要应对的这11套装置分别是：第一移货绞车、第二移货绞车、第一系货绞 车、第二系货绞车、第三系货绞车、第四系货绞车、第五系货绞车、第六系货绞车、第一绞盘、 第二绞盘及泥浆搅拌器，这11套装置组合工作，由本发明的绞车自动电控系统来控制。
[0020] 本发明的绞车自动电控系统采用PLC控制系统。PLC的中文意思是可编程控制器。 [0021]本发明的绞车自动电控系统用于三套 75KW栗组的操作设备的工况控制，操作设 备分别为2台移货绞车（73KW/台）、6台系货绞车（10KW/台）、2台绞盘（35KW/台）以及泥 浆搅拌器（共75KW)。对操作设备的工况要求为：移货绞车最多丨台工作，系货绞车最多同 时工作3台，泥浆搅拌器同时工作/停止。本发明的绞车自动电控系统控制方法根据多工况 操作设备工作要求，通过PLC控制箱中的微处理器(PU对这些操作设备的工况需求进行处 理，自动远程起动、停止泵站电机，保证泵站电机利用率达到最大化，同时有效地节约能源， 并保证了操作的可靠性和设备的安全性；同时，本发明采用PLC控制，可以方便的根据操作 者要求修改操作逻辑，并能将操作信息存储并传输到船舶监测系统，为操作设备的后期维 护和分析故障原因提供历史数据。
[0022]本发明的有益效果：构思合理、设计新颖，结构简单，采用PLC控制，方法可靠适 用，便于实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1、本发明的一种基于多工况绞车自动电控系统的基本结构设置图。
[0024]图2、本发明的一种基于多工况绞车自动电控系统的电气配置图。
[0025]图3、本发明的一种基于多工况绞车自动电控系统对绞盘、绞车进行控制流程图。
[0026]图4、本发明的一种基于多工况的绞车自动电控系统对泥浆搅拌器控制流程图之 〇
[0027]图5、本发明的一种基于多工况的绞车自动电控系统对泥浆搅拌器控制流程图之 --〇
[0028]图6、本发明米用的泵站起动器的具体结构示意图。
[0029]图中，1、泵站第一启动器；2、栗站第二启动器；3、栗站第三启动器；4、第一移货绞 车控制盒；5、第二移货绞车控制盒；6、第一系货绞车控制盒；7、第二系货绞车控制盒； 8、第 系货绞车控制盒；9、第二系货绞车控制盒；10、第二系货绞车控制盒；u、第系货绞车控制 盒；12、第一绞盘控制盒；13、第二绞盘控制盒； 14、泥浆搅拌器控制盒；15、PLC控制箱。
【具体实施方式】
[0030]下面，根据附图详细描述本发明的实施例。
[0031]如图1、图2、图6所示，本发明的一种基于多工况绞车自动电控系统，采用栗站起 动器、PLC控制箱15、控制盒组成绞车电控装置。pLC控制箱15通过16χι. 5型号的电缆与 泵站起动器连接。三个泵站起动器分别通过3Χ：35型号的电缆1〇1、2〇1、301与690V50HZ电 源配，，通过3X25型号的电缆和2X1· 5型号的电缆分别与所对应的栗站电机连接，泵站起 动器受控于PLC控制箱15。控制盒设置在绞车旁，控制绞车的功率需求；控制盒通过 5Χ1. 5 型号的电缆与PLC控制箱15连接,控制盒受控于PLC控制箱15。PLC控制箱15通过2X2. 5 型号的电缆与220V5〇Hz电源配接。PLC控制箱15通过2X1. 5型号的电缆与电磁阀配接。 二个栗站电机分别是第一主泵电机（即图2中的PU1电机）、第二主泵电机（即图2中的 PU=电机）、第三主泵电机（即图2中的PU3电机）。泵站起动器包括泵站第一起动器丨、泵 站第二起动器2、泵站第三起动器3。控制盒根据需要设置，本发明采用的控制盒包括第一 移货绞车控制盒4、第二移货绞车控制盒 5、第一系货绞车控制盒6、第二系货绞车控制盒7、 第三系货绞车控制盒S、第四系货绞车控制盒 9、第五系货绞车控制盒1〇、第六系货绞车控 制盒11、第一绞盘控制盒12、第二绞盘控制盒13、泥浆搅拌器控制盒 14。其中，泵站第一起 动器1用于起停第一主栗电机（即图2中的F>U1电机）；泵站第二起动器2用于起停第二 主泵电机（即图2中的PU2电机）；泵站第三起动器3用于起停第三主泵电机（即图 2中 的PU3电机）。PLC控制箱15通过接收控制盒的信号，根据栗站电机运行情况和绞车功率 需求，自动远程起停泵站电机，同时通过接收泵站的液压系统报警信息、泵站起动器报警信 息、泵站电机报警信息对绞车的工作系统进行安全保护。控制盒采用人机交互界面。控制 盒上设有控制用的旋钮和指示灯。
[0032] 泵站第一起动器1、泵站第二起动器2、泵站第三起动器3和PLC控制箱15安装在 船上泵站舱室。第一移货绞车控制盒4、第二移货绞车控制盒5、第一系货绞车控制盒6、第 二系货绞车控制盒7、第三系货绞车控制盒8、第四系货绞车控制盒9、第五系货绞车控制盒 10、第六系货绞车控制盒11、第一绞盘控制盒12、第二绞盘控制盒13、泥浆搅拌器控制盒14 安装在甲板上绞车旁。栗站起动器与泵站电机采用电力电缆连接，用于起停泵站电机，绞车 配有液压系统，通过液压系统为绞车的机械结构提供动力；绞车的类型包括移货绞车和系 货绞车。栗站起动器与PLC控制箱15之间的连接电缆采用控制电缆，其型号为16X1.5。通 过控制电缆，栗站起动器接收来自PLC控制箱15的远程起停电机信号；栗站起动器将电机 过载、断相等信息传输到PLC控制箱15 ;控制盒与PLC控制箱15通过控制电缆连接，该控制 电缆的型号为5X1. 5。PLC控制箱15通过控制电缆接收来自具有人机交互界面的控制盒的 重载询问信号，发出设备的重载询问信号，并通过控制电缆将询问信号提供给PLC控制箱 15, PLC控制箱15中的微处理器CPU通过计算绞车功率及现有电机运行情况，自动地通过 控制电缆去起动或停止受控的相应的泵站电机，当电机启动数量满足重载需求时，PLC控制 箱15通过控制电缆对控制盒发出操作允许信号，操作者在控制盒上获得操作允许信号后， 将进一步通过液压手操阀进行绞车的操作。
[0033] 所述的栗站起动器采用继电接触器和断路器组合，由继电接触器控制断路器的开 合，泵站起动器采用星-三角降压起动电机方式，栗站起动器中的断路器选用SCHNEIDER NSn00HMA100/3PF+ERH 型号，电磁接触器选用 SCHNEIDER LC1-D80M7C 型号和 LC1-D38M7C 型号，星-三角转换用的定时器选用ABB ET-ERD. 22 ;所述的PLC控制箱15采用微处理 器CPU控制，微处理器CPU采用PLC，其微处理器CPU选用SIEMENS S7-12001214C DC/DC/ RLY，数字量输入/输出模块选用SIEMENS SM 1223 DI 16*24VDC.DQ 16*RLY型号，继电 器选用WEIDMULLER RXM 3AB1BD和RSL1PVBU型号；所述的控制盒上旋钮选用SCHNEIDER XB2-BD21C,指示灯选用SCHNEIDER XB2-BVB3LC型号，所述的泵站电机选用ABB M2QA200L4A 型号。
[0034] 如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明提出的一种基于多工况的绞车自动电控 系统控制方法，采用包括有控制盒和PLC控制箱15的绞车电控装置，采用PLC控制，其控制 方法包括如下步骤：
[0035] 步骤一：控制盒接收操作者要求控制绞车的重载请求信号；
[0036] 步骤二：控制盒通过电器元件将上述操作请求指令转换成0、1开关信号并通过控 制电缆将此开关信号传输到位于泵站舱室的PLC控制箱15 ;
[0037] 步骤三：在PLC控制箱15中，PLC控制箱15通过数字量输入输出模块接收上述 的开关信号，并通过PLC控制箱15中的微处理器(PU对其进行处理，按照电机的工况要求 和现在电机运行情况，判断已起动的电机功率是否满足要求；如果不满足要求，则执行步骤 四；如果满足要求，则执行步骤五；
[0038] 步骤四：PLC控制箱15通过微处理器CPU输出对应的栗站电机的起动、停止信号， 并通过电缆传输到对应的泵站起动器，远程控制对应的泵站电机的起停；
[0039]步骤五：PLC控制箱15将允许绞车操作的控制信号通过电缆传输到控制盒上，操 作者获得在控制盒上接收到的允许操作信号，即通过液压手操阀进行操作绞车的工作，并 返回步骤一。
[0040]控制盒安装在甲板上的绞车旁，根据绞车的数量安装控制盒，所安装的控制盒包 括第一移货绞车控制盒4、第二移货绞车控制盒5、第一系货绞车控制盒6、第二系货绞车控 制盒7、第三系货绞车控制盒8、第四系货绞车控制盒9、第五系货绞车控制盒 10、第六系货 绞车控制盒11、第一绞盘控制盒12、第二绞盘控制盒13、泥浆搅拌器控制盒14。
[0041]操作者通过安装在甲板上各绞车旁的控制盒,分别为第一移货绞车控制盒4、第二 移货绞车控制盒5、第一系货绞车控制盒6、第二系货绞车控制盒7、第三系货绞车控制盒8、 第四系货绞车控制盒 9、第五系货绞车控制盒10、第六系货绞车控制盒11、第一绞盘控制盒 12、第二绞盘控制盒13、泥浆搅拌器控制盒14发出设备的重载询问信号，并通过控制电缆 将询问信号的应答信号提供给PLC控制箱15，PLC控制箱15中的微处理器CPU通过计算绞 车功率及现有泵站电机运行情况，自动地通过控制电缆去起动或停止相应的栗站电机，当 泵站电机起动数量满足重载需求时，PLC控制箱15通过控制电缆对控制盒发出操作允许信 号，操作者在控制盒上获得操作允许信号后，将进一步通过液压手操阀进行绞车的操作。 [0042] 本发明的绞车自动电控系统依工况要求控制操作设备工作的情况如表1
[0043] 表1绞车自动电控系统依工况要求控制操作设备工作的情况
[0044]
【权利要求】
1. 一种基于多工况的绞车自动电控系统，采用栗站起动器、PLC控制箱、控制盒组成绞 车电控装置，栗站起动器与栗站电机配连，控制盒、栗站起动器与PLC控制箱配连且受控于 PLC控制箱，其特征在于，控制盒设置在绞车旁，控制绞车的功率需求；所述泵站起动器包 括泵站第一起动器（1)、泵站第二起动器（2)、泵站第三起动器（3);所述控制盒包括第一移 货绞车控制盒(4)、第二移货绞车控制盒（5)、第一系货绞车控制盒（6)、第二系货绞车控制 盒（7)、第三系货绞车控制盒（8)、第四系货绞车控制盒（9)、第五系货绞车控制盒（1〇)、第 六系货绞车控制盒（11)、第一绞盘控制盒（12)、第二绞盘控制盒（13)、泥浆搅拌器控制盒 (14);所述的栗站电机包括第一主泵电机、第二主栗电机、第三主泵电机；所述的栗站第一 起动器（1)用于起停第一主泵电机；所述的泵站第二起动器（2)用于起停第二主泵电机；所 述的栗站第三起动器（2)用于起停第三主泵电机；所述的P LC控制箱（15)通过接收控制盒 的信号，根据泵站电机运行情况和绞车功率需求，自动远程起停泵站电机，同时通过接收泵 站的液压系统报警信息、泵站起动器报警信息、栗站电机报警信息对绞车的工作系统进行 安全保护；所述的控制盒采用人机交互界面，上述的组成绞车自动电控系统的各部件连接 关系是：泵站第一起动器（1)与第一主泵电机连接；泵站第二起起动器（2)与第二主栗电机 连接；栗站第三起动器（3)与第三主泵电机相连接；PLC控制箱（15)分别与泵站第一起起动 器（1)、泵站第二起动器（2)、泵站第三起动器（3)、第一移货绞车控制盒（4)、第二移货绞车 控制盒（5)、第一系货绞车控制盒（6)、第二系货绞车控制盒（7)、第三系货绞车控制盒（8)、 第四系货绞车控制盒（9)、第五系货绞车控制盒（1〇)、第六系货绞车控制盒（ U)、第一绞盘 控制盒（12)、第二绞盘控制盒（13)、泥浆搅拌器控制盒（14)相连接。
2·根据p利要求1所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统，其特征在于，所述的 泵站起动器采用继电器控制，栗站起动器采用星-三角降压起动电机方式。
3·根据权利要求1所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统，其特征在于，所述的 PLC控制箱（I5)采用了微处理器CPU，进行PLC控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统，其特征在于，控制盒 上设有控制用的旋钮和指示灯。
5·根据权利要求4所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统，其特征在于，所述的 控制盒上的旋钮和指示灯选用SCHNEIDm?产品。
6. 根据权利要求1所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统，其特征在于，所述的 泵站电机选用ABB M2QA200L4A型号电机。
7. -种基于多工况的绞车自动电控系统控制方法，采用包括有控制盒和ριχ控制箱的 绞车电控装置，其特征在于，采用PLC控制，其控制方法包括如下步骤： 步骤一：控制盒接收操作者要求控制绞车的重载请求信号； 步骤二：控制盒通过电器元件将上述操作请求指令转换成〇、1开关信号并通过控制 电缆将此开关信号传输到位于泵站舱室的PLC控制箱（15); 步骤三：在PLC控制箱（I5)中，PLC控制箱（15)通过数字量输入输出模块接收上述的 开关信号，并通过PLC控制箱（15)中的微处理器CPU对其进行处理，按照电机的工况要求 和现在电机运行情况，判断已起动的电机功率是否满足要求，如果不满足要求，则执行步骤 四；如果满足要求，则执行步骤五； 步骤四：PLC控制箱（I5)通过微处理器CPU输出对应的栗站电机的起动、停止信号，并 通过电缆传输到对应的泵站起动器，远程控制对应的泵站电机的起停； 步骤五：PLC控制箱（15)将允许绞车操作的控制信号通过电缆传输到控制盒上，操作 者获得在控制盒上接收到的允许操作信号，g卩通过液压手操阀进行操作绞车的工作，并返 回步骤一。 ^
8·根据权利要求7所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统控制方法，其特征在 于，控制盒安装在甲板上的绞车旁，根据绞车的数量安装控制盒，所安装的控制盒包括第一 移货绞车控制盒（4)、第二移货绞车控制盒（ 5)、第一系货绞车控制盒（β)、第二系货绞车控 制盒（?、第三系货绞车控制盒（8)、第四系货绞车控制盒（g)、第五系货绞车控制盒< (1〇)、 第六系货绞车控制盒（11)、第一绞盘控制盒（12)、第二绞盘控制盒（13)、泥浆搅拌器控制 盒（14)。
9·根据权利要求8所述的一种基于多工况的绞车自动电控系统控制方法，其特征在 于，操作者通过安装在甲板上各绞车旁的控制盒，分别为第一移货绞车控制盒（4)、第二移 货绞车控制盒（5)、第一系货绞车控制盒（6)、第二系货绞车控制盒（7)、第三系货绞车控制 盒（8)、第四系货绞车控制盒（9)、第五系货绞车控制盒（10)、第六系货绞车控制盒（11)、第 一绞盘控制盒（12)、第二绞盘控制盒（13)、泥浆搅拌器控制盒（14)发出设备的重载询问信 号，并通过控制电缆将询问信号的应答信号提供给PLC控制箱（15)，PLC控制箱（15)中的 微处理器CPU通过计算绞车功率及现有栗站电机运行情况，自动地通过控制电缆去起动或 停止相应的泵站电机，当泵站电机的起动数量满足重载需求时，PLC控制箱（I 5)通过控制 电缆对控制盒发出操作允许信号，操作者在控制盒上获得操作允许信号后，将进一步通过 液压手操阀进行绞车的操作。
【文档编号】G05B19/05GK104216332SQ201410427018
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】王爱萍, 陶诗飞, 彭莲, 赵春娟, 班军龙, 刘赞赞, 吴杨, 郭小伟, 陈宏普 申请人:武汉船用机械有限责任公司