专利名称：基于可编程自动控制器的排绳装置以及排绳方法
技术领域：
本发明涉及的是一种排绳技术，特别涉及的是一种基于可编程自动控制器 的排绳装置以及排绳方法。
背景技术：
近年来我国加大了在基础建设领域的投资，铁路、港口、水利、矿山等领 域得到前所未有的发展。而在这些领域中巻扬机的应用是不可避免的，而其辅助设备即排绳器也必然得到广泛的应用。中国专利ZL200520028900.3公开了一 种绞车往复移动排绳装置，绞车总成和导向滑轮分别设在机座和支架上，绞车 总成包括绞车底座、滚筒体、传动轮、离合器、刹车毂及转动轴构成，其中， 转动轴通过轴承座固定在绞车底座上，其上套有可沿轴向往复移动的滚筒体， 另一端设有传动轮、离合器和刹车毂，可与动力机沟和刹车装置连接，钢丝绳 通过导向滑轮缠绕在滚筒体上，靠缠绕钢丝绳产生的侧向力或附加一个很小的 外力推动滚筒体沿转动轴的轴向往复移动，完成均匀排绳动作。除掉了施加在 钢丝绳中部的强制排绳结构，消除了强制排绳力，减少了钢丝绳的磨损和设备 的动力损耗，延长了钢丝绳的使用寿命，提高了设备的可靠性和提捞油的工作 效率。但是其采用的仍是机械式，操作起来不是很方便灵活，误差比较高，大 多数情况下需要操作者的熟练程度和经验来保证工作的精度和准确性，因此造 成了效率偏低的，同时钢丝绳在排到每一层的最后一圈时是一个比较关键的地 方。这时钢丝绳利用巻筒本身的螺紋进行爬绳。钢丝绳这时介于层与层之间， 这时钢丝绳实际没有向前移动，只是停留在原来的位置，造成排列的不均匀。 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和试验终于获得了本创作。发明内容本发明的目的在于，提供 一 种基于可编程自动控制器的排绳装置以及排绳 方法，用以克服上述缺陷。为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种基于可编程自动控制器的排绳装置，其与一巻扬机的巻筒配合使用，其包括 一基架，在所述的基架上设置有导向件， 一传动组件在所述的导向件规定的方向上运动， 在所述的传动组件上设有排绳滚轮， 一动力装置与所述的传动组件的动力输入端相连接，其中所述的动力装置为一排绳电机，还包括 一可编程自动控制器，控制所述的排绳电机的转速和转向；一巻筒转速编码器，其设置于所述的巻筒上用以获取所述的巻筒转速； 一排绳电机转速编码器，其设置于所述的排绳电机上用以获取所述的排绳电机转速；在所述的导向件的指定位置上设置有限位传感器，所述的限位传感器与所 述的巻筒转速编码器以及排绳电机转速编码器分别和所述的可编程自动控制器 相连接，用以确定所述的排绳滚轮的工作位置和状态。较佳的，所述的导向件为至少一导向杆，纵向设置于所述的基架上。较佳的，所述的传动组件包括丝杠、 一对链轮、链条以及一变速器，所 述的丝杠与所述的导向杆平行设置， 一所述的链轮设置于所述的丝杠的一端， 所述的变速器设置于所述的基架的一端与所述的一对链轮同侧，另一所述的链 轮设置于所述的变速器输出轴上，所述的链条套设在所述的链轮对上。较佳的，所述的排绳滚轮共有两个，并且平行排列，所述的排绳滚轮之间 的间隙根据铁丝绳直径进行适当调整。其次提供了一种基于可编程自动控制器的排绳装置的排绳方法，其是通过 上述的基于可编程自动控制器的排绳装置实现的，其包括的步骤为所述的巻筒转速编码器获取表征所述的巻筒转速的脉冲数；所述的排绳电机转速编码器获得表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y;计算此时理论的表征所述的排绳电机转速的脉冲数<formula>formula see original document page 5</formula>所述的Y与所述的Y，进行比对，当所述的Y小于所述的Y，时，则增加所 述的排绳电机的转速；若所述的Y大于所述的Y，时，则降低所述的排绳电机的 转速；其中，N为所述变速器的减速比；A为所述的巻筒绳槽的宽度；Ml为巻筒转数编码器一圈输出脉冲数；M2为排绳电机转数编码器一圏输出脉冲数；X为 表征所述的巻筒转速的脉沖数；L为丝杆的螺距。较佳的，当所述的限位传感器获得所述的排绳滚轮处于指定的限位位置时， 则所述的排绳电机反转转动并使所述的表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y清零。较佳的，当所述的限位传感器获得所述的排绳滚轮处于指定的限位位置时， 判断表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y以及所述理论的表征所述的排绳电机 转速的脉冲数Y，差的绝地值是否不大于巻筒转四份之三圈时的排绳电机脉冲 数，则将表征所述的巻筒转速的脉冲数X清零；反之则要进行人为调整所述的 巻筒上绳的排列。
图1为本发明基于可编程自动控制器的排绳装置的功能框图； 图2为本发明基于可编程自动控制器的排绳装置机械部分的主视图； 图3为本发明基于可编程自动控制器的排绳装置机械部分的俯视图； 图4为本发明基于可编程自动控制器的排绳方法的流程图。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 请参阅图1所示，其为本发明基于可编程自动控制器的排绳装置的功能框 图；本发明的基于可编程自动控制器的排绳装置是与一巻扬机的巻筒配合使用 的，也就是整个过程实现将钢丝绳缠绕在所述的巻筒上，其还包括巻筒转速 编码器2，其设置于所述的巻筒l上用以获取所述的巻筒l转速； 一排绳装置本 体5，其上是通过排绳电机4来控制相应的排绳组件在其上运动； 一排绳电机转 速编码器7，其设置于所述的排绳电机4上用以获取所述的排绳电机4转速；在 所述的排绳装置本体5上指定位置上设置有限位传感器6,所述的限位传感器6 与所述的巻筒转速编码器2以及排绳电机转速编码器7分别和一可编程自动控 制器3相连接，用以确定所述的排绳滚轮的工作位置、状态以及所述排绳电机4 的转速；需要说明的是本发明与现有技术的差别在于，提供了一种可编程自动控制器3 ( PAC; Programmable Automation Controller )，它能最佳结合PC才几和 PLC两者的优势，它提供了开放的工业标准，可扩展的领域功能， 一个通用的 开发平台和一些高级性能。这是当今设计与建立控制系统发展的需要，属工业 自动化领域中比较完善的新兴控制器。PAC提供通用发展平台和单一数据库， 以满足多领域自动化系统设计和集成的需求； 一个轻便的控制引擎，可以实现 多领域的功能，包括逻辑控制、过程控制、运动控制和人机界面等；允许用 户根据系统实施的要求在同 一平台上运行多个不同功能的应用程序，并根据控 制系统的设计要求，在各程序间进行系统资源的分配；采用开放的模块化的硬 件架构以实现不同功能的自由组合与搭配，减少系统升级带来的开销；支持 IEC-61158现场总线规范，可以实现基于现场总线的高度分散性的工厂自动化环 境；支持事实上的工业以太网标准，可以与工厂的EMS、 ERP系统轻易集成； 使用既定的网络协议，程序语言标准来保障用户的投资及多供应商网络的数据 交换。我们利用PAC控制器来控制变频器，利用PAC控制器计算出变频器输出 频率，时时修正排绳电机4的转速。请参阅图2和图3所示，其为本发明基于可编程自动控制器的排绳装置机械 部分的主视图和俯视图；其主要对应的是所述的排绳装置本体的机械图，其包 括 一基架50，在所述的基架50上设置有导向件，所述的导向件为两个导向杆 591,通过螺母592纵向固定设置于所述的基架上， 一传动组件在所述的导向件 规定的方向上运动，在所述的传动组件上设有排绳滚轮58,所述的排绳滚轮58 共有两个，并且平行排列，所述的排绳滚轮58之间的间隙根据铁丝绳直径进行 适当调整，所述的传动组件包括丝杠53、 一对链轮511、 512、链条52以及 一变速器57,所述的丝杠53与所述的导向杆591平行，并通过轴承设置在所述 的基架50上，所述的传动组件为螺母滑架55，其设置在所述的丝杆53、导向 杆591上，所述的链轮512设置于所述的丝杠53的一端，所述的变速器57设 置于所述的基架50的一端与所述的一对链轮511、 512同侧，另一所述的链轮 511设置于所述的变速器57输出轴上，所述的链条52套设在所述的链轮对511、 512上。 一动力装置与所述的传动组件的动力输入端相连接，其中所述的动力装 置为一排绳电机4，所述的排绳电机4可以为一变频电机，其可以自身具有一变 频器，还包括 一可编程自动控制器3，控制所述的排绳电机4的转速和转向； 所述的螺母滑架55与导向杆591是间隙配合，这样螺母滑架55就可以沿导向杆591做轴向滑动；所述的螺母滑架55通过排绳螺母与丝杆53螺紋连接，这 样螺母滑架55就可以在排绳螺母的带动下沿丝杆53做轴向滑动。所述的螺母 滑架55是一个焊接件，与排绳螺母间隙配合，排绳螺母安置在螺母滑架55的 中间，与螺母滑架55 —起运动(可以看成一个运动件)，在螺母滑架55上焊 接有排绳滚轮58。同时本发明还提供了一种基于可编程自动控制器的排绳装置的排绳方法， 其是通过上述的基于可编程自动控制器的排绳装置实现的，其包括的步骤为步骤a:所述的排绳电机4转动使所述的排绳滚轮58在所述的导向件上直 线运动；步骤b:所述的巻筒转速编码器2获取表征所述的巻筒1转速的脉冲数； 步骤c:所述的排绳电机转速编码器7获得表征所述的排绳电机4转速的脉 冲数Y;步骤d:计算此时理论的表征所述的排绳电机4转速的脉冲数Y， Y，= (M2*N*A*X) /(M1*L);步骤e:所述的Y与所述的Y'进行比对，当所述的Y小于所述的Y，时，则 增加所述的排绳电机4的转速；若所述的Y大于所述的Y，时，则降低所述的排 绳电才几4的转速；其中，N为所述变速器57的减速比；A为所述的巻筒绳槽的宽度；Ml为 巻筒转数编码器2 —圏输出脉沖数；M2为排绳电机转数编码器7 —圈输出脉冲 数；X为表征所述的巻筒1转速的脉沖数；L为丝杆53的螺距。当所述的限位传感器6获得所述的排绳滚轮1处于指定的限位位置时，则 所述的排绳电机4反转转动并使所述的表征所述的排绳电机4转速的脉冲数Y 清零。当所述的限位传感器6获得所述的排绳滚轮58处于指定的限位位置时，判 断表征所述的排绳电机4转速的脉冲数Y以及所述理论的表征所述的排绳电机 4转速的脉冲数Y，差的绝地值是否不大于巻筒转四份之三圈时的排绳电机4脉 冲数，则将表征所述的巻筒1转速的脉冲数X清零；反之则要进行人为调整所 述的巻筒1上绳的排列。这样就可以利用PAC控制器控制所述的变频器，实现在线时时修正排绳电 机4的转速，使螺母滑架的移动距离与巻筒1保证一致就能起到排绳的作用。钢丝绳在排到每一层的最后一圈时是一个比较关键的地方。这时钢丝绳利 用巻筒1本身的螺紋进行爬绳。钢丝绳这时介于层与层之间，这时钢丝绳实际 没有向前移动，只是停留在原来的位置。这样螺母滑块也应该处在静止状态。 我们就是利用调整这个静止时间来消除误差。保证在排下 一层时钢丝绳和螺母 滑架又在同一位置。这样我们利用编码器的读数就可以准确的计算出钢丝绳的层数和位置。并 把它记录下来，这样下次开机时也能正常的工作了 。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非 限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可 对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种基于可编程自动控制器的排绳装置，其与一卷扬机的卷筒配合使用，其包括一基架，在所述的基架上设置有导向件，一传动组件在所述的导向件规定的方向上运动，在所述的传动组件上设有排绳滚轮，一动力装置与所述的传动组件的动力输入端相连接，其中所述的动力装置为一排绳电机，其特征在于还包括一可编程自动控制器，控制所述的排绳电机的转速和转向；一卷筒转速编码器，其设置于所述的卷筒上用以获取所述的卷筒转速；一排绳电机转速编码器，其设置于所述的排绳电机上用以获取所述的排绳电机转速；在所述的导向件的指定位置上设置有限位传感器，所述的限位传感器与所述的卷筒转速编码器以及排绳电机转速编码器分别和所述的可编程自动控制器相连接，用以确定所述的排绳滚轮的工作位置和状态。
2、 根据权利要求1所述的基于可编程自动控制器的排绳装置，其特征在于， 所述的导向件为至少一导向杆，纵向设置于所述的基架上。
3、 根据权利要求2所述的基于可编程自动控制器的排绳装置，其特征在于， 所述的传动组件包括丝杠、 一对链轮、链条以及一变速器，所述的丝杠与所 述的导向杆平行设置， 一所述的链轮设置于所述的丝杠的一端，所述的变速器 设置于所述的基架的一端与所述的一对链轮同侧，另一所述的链轮设置于所述 的变速器输出轴上，所述的链条套设在所述的链轮对上。
4、 根据权利要求1所述的基于可编程自动控制器的排绳装置，其特征在于， 所述的排绳滚轮共有两个，并且平行排列，所述的排绳滚轮之间的间隙根据铁 丝绳直径进行适当调整。
5、 一种基于可编程自动控制器的排绳装置的排绳方法，其是通过上述的基 于可编程自动控制器的排绳装置实现的，其特征在于其包括的步骤为所述的排绳电机转动使所述的排绳滚轮在所述的导向件上直线运动； 所述的巻筒转速编码器获取表征所述的巻筒转速的脉冲数； 所述的排绳电机转速编码器获得表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y; 计算此时理论的表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y， Y， = ( M2*N*A*X) / (M1*L);所述的Y与所述的Y，进4亍比对，当所述的Y小于所述的Y，时，则增加所 述的排绳电机的转速；若所述的Y大于所述的Y，时，则降低所述的排绳电机的 转速；其中，N为所述变速器的减速比；A为所述的巻筒绳槽的宽度；Ml为巻筒 转数编码器一圏输出脉沖数；M2为排绳电机转数编码器一圏输出脉冲数；X为 表征所述的巻筒转速的脉冲数；L为丝杆的螺距。
6、 根据权利要求5所述的基于可编程自动控制器的排绳装置的排绳方法， 其特征在于，当所述的限位传感器获得所述的排绳滚轮处于指定的限位位置时， 则所述的排绳电机反转转动并使所述的表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y清 零。
7、 根据权利要求6所述的基于可编程自动控制器的排绳装置的排绳方法， 其特征在于，当所述的限位传感器获得所述的排绳滚轮处于指定的限位位置时， 判断表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y以及所述理论的表征所述的排绳电机 转速的脉冲数Y，差的绝地值是否不大于巻筒转四份之三圈时的排绳电机脉冲 数，则将表征所述的巻筒转速的脉冲数X清零；反之则要进行人为调整所述的 巻筒上绳的排列。
全文摘要
本发明为一种基于可编程自动控制器的排绳装置及其排绳方法，其是通过一基于可编程自动控制器的排绳装置实现的，其包括的步骤为所述的排绳电机转动使所述的排绳滚轮在所述的导向件上直线运动；所述的卷筒转速编码器获取表征所述的卷筒转速的脉冲数；所述的排绳电机转速编码器获得表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y；计算此时理论的表征所述的排绳电机转速的脉冲数Y’Y’＝(M2*N*A*X)/(M1*L)；所述的Y与所述的Y’进行比对，当所述的Y小于所述的Y’时，则增加所述的排绳电机的转速；若所述的Y大于所述的Y’时，则降低所述的排绳电机的转速。
文档编号B66D1/39GK101214914SQ200810000030
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者刘继平, 毅 容, 王光欣, 胡建伟, 钱尚溢, 灵 陈 申请人:中铁工程机械研究设计院有限公司