专利名称：一种控制系统、卷扬系统和起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机领域，特别是涉及一种控制系统、卷扬系统和起重机。
背景技术：
起重机实现臂架的变幅是通过卷扬系统来实现。现有技术的卷扬系统是通过单一卷扬机构来实现臂架的变幅或者通过两个卷扬机构的绝对同步来实现臂架的变幅。卷扬系统的控制系统工作时，操作者通过手柄等方式给PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制器输入一个输入信号，PLC控制器输出控制信号给卷扬机构，卷扬机构通过钢丝绳等介质实现变幅。但是，这种控制系统存在以下缺陷随着外界环境温度变化、电子元器件老化等因素产生的环境扰动会对卷扬机构产生影响，而PLC控制器无法针对这些环境扰动产生相应的控制信号，导致卷扬机构缺乏抗干扰能力。因此，需要提供一种控制系统、卷扬系统和起重机，以解决现有技术的上述技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种控制系统、卷扬系统和起重机，能够提高对环境扰动的抗干扰能力。为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制系统，用于控制至少两个卷扬机构协同工作，其包括输入装置，用于根据用户的输入产生输入控制信号；补偿装置，用于根据至少两个卷扬机构的环境扰动产生补偿信号；第一处理装置，用于根据补偿信号对输入控制信号进行校正，以产生第一偏差信号；主控制装置，用于根据第一偏差信号产生用于控制至少两个卷扬机构协同工作的输出控制信号。其中，补偿装置包括用于检测系统电压的电压传感器和/或用于检测环境温度的温度传感器。其中，控制系统进一步包括整体反馈装置，整体反馈装置用于根据至少两个卷扬机构的整体状态产生第一反馈信号，第一处理装置进一步根据第一反馈信号对输入控制信号进行校正，以调节第一偏差信号。其中，整体反馈装置包括用于检测至少两个卷扬机构的放绳及收绳量的放绳及收绳传感器和/或用于检测至少两个卷扬机构的工作电流的电流传感器。其中，控制系统进一步包括至少两个局部反馈装置及第二处理装置，每一局部反馈装置分别用于检测一卷扬机构的工作状态，并产生第二反馈信号，第二处理装置根据至少两个局部反馈装置产生的第二反馈信号产生第二偏差信号，主控制装置进一步根据第二偏差信号对输出控制信号进行校正。其中，局部反馈装置包括用于检测卷扬机构的输出压力的压力传感器和/或用于检测卷扬机构的速度的速度传感器。其中，在收绳过程中，主控制装置控制至少两个卷扬机构中的第一卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于高压状态，而控制第二卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于低压状态，以使得第一卷扬机构的输出压力大于第二卷扬机构的输出压力。其中，在放绳过程中，主控制装置控制至少两个卷扬机构中的第一卷扬机构的平衡阀使得第一卷扬机构处于主动状态，而控制第二卷扬机构的平衡阀使得第二卷扬机构处于从动状态。为解决上述技术问题，本发明还提供了一种卷扬系统，其包括至少两个卷扬机构以及上述任一种的控制系统。为解决上述技术问题，本发明还提供了一种起重机，其包括上述的卷扬系统。本发明的有益效果是区别于现有技术的情况，本发明的控制系统、卷扬系统和起重机通过补偿装置根据环境扰动产生补偿信号，并通过第一处理装置根据补偿信号对输入控制信号进行校正，进而能够消除环境扰动对卷扬机构的干扰，提高抗干扰能力。进一步的，本发明根据整体反馈装置和局部反馈装置获取的反馈信号对输入控制信号进一步进行校正，可提高控制系统的工作稳定性。
图I是本发明第一实施例的卷扬系统的结构示意图；图2是图I所示的卷扬系统的卷扬机构的液压原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。请参阅图1，图I所示为本发明第一实施例的卷扬系统的结构示意图。卷扬系统包括多个卷扬机构和控制系统，此外，卷扬系统还包括用于为控制系统提供动力的动力元件(未图示)和转换元件(未图示)。控制系统用于控制该多个卷扬机构协同工作，其包括输入装置101、补偿装置102、第一处理装置103、主控制装置104、整体反馈装置105、多个局部反馈装置106以及第二处理装置107。在本实施例中，多个卷扬机构的数量可为两个或两个以上，即如图I所示，多个
卷扬机构包括卷扬机构I、卷扬机构2........卷扬机构N，N为大于等于2的整数。多个局
部反馈装置106的数量与多个卷扬机构的数量相同，每一局部反馈装置106对应连接一个卷扬机构。输入装置101用于根据用户的输入产生输入控制信号。例如，输入装置101可以是手柄、按钮等本领域公知的输入装置。补偿装置102用于根据多个卷扬机构的环境扰动产生补偿信号。在自然环境中， 控制系统和卷扬机构在工作时，其外界或自身内部将会产生环境扰动带来的干扰，这些干扰一定程度上会影响卷扬机构的工作，降低控制系统的控制精度，如果不对这些干扰进行处理，则控制系统的控制精度不能达到预期的要求甚至控制失灵。所以，通过补偿装置102 根据多个卷扬机构的环境扰动带来的干扰产生补偿信号。在本实施例中，补偿装置102包括用于检测系统电压的电压传感器和/或用于检测环境温度的温度传感器，可以检测温度和电压的变化。在其他实施例中，补偿装置102可包括其他传感器，用于检测其他原因引起的环境扰动。
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第一处理装置103用于根据补偿信号对输入控制信号进行校正，以产生第一偏差信号。环境扰动会使控制系统的控制精度降低，如果输入控制信号仍然保持不变，那么控制系统的控制精度始终得不到改善。所以，根据补偿装置102产生的补偿信号对输入控制信号进行校正，可以使控制系统的控制精度保持一个较高的水平。主控制装置104用于根据第一偏差信号产生用于控制多个卷扬机构协同工作的输出控制信号。主控制装置104作为卷扬系统的核心，能够接收用户的参数设定，例如处理频率，处理方式等。较佳地，主控制装置104属于软件控制。整体反馈装置105用于根据多个卷扬机构的整体状态产生第一反馈信号，该整体状态包括收绳及放绳量、电流等，第一处理装置103进一步根据第一反馈信号对输入控制信号进行校正，以调节第一偏差信号。在本实施例中，整体反馈装置105包括用于检测多个卷扬机构的放绳及收绳量的放绳及收绳传感器和/或用于检测多个卷扬机构的工作电流的电流传感器，当电流和/或收绳及放绳量偏离要求，整体反馈装置105就产生第一反馈信号，第一处理装置103进一步根据第一反馈信号对输入控制信号进行校正，以调节第一偏差信号。在本实施例中，放绳及收绳传感器可以通过对随钢丝绳转动的预定转轴或转轮的转动圈数进行检测来获取卷扬机构的放绳及收绳量。在其他实施例中，整体反馈装置105 还可进一步包括其他类型传感器。通过引入整体反馈装置105，使控制系统变为反馈闭环控制系统，可进一步提高控制系统的控制精度。每一局部反馈装置106分别用于检测一卷扬机构的工作状态，并产生第二反馈信号，该工作状态包括速度、电压等。在本实施例中，局部反馈装置106包括用于检测卷扬机构的输出压力的压力传感器和/或用于检测卷扬机构的速度的速度传感器，当速度和压力偏离控制精度要求时，局部反馈装置106将产生第二反馈信号。第二处理装置107用于根据至少两个局部反馈装置产生的第二反馈信号产生第二偏差信号。主控制装置104可进一步根据第二偏差信号对输出控制信号进行校正。在引入多个局部反馈装置106后，多个局部反馈装置106与整体反馈装置105 — 起使控制系统变为多级并联反馈闭环控制系统，可使控制系统的控制精度进一步提高。在本发明一优选实施例中，在收绳过程中，主控制装置104控制多个卷扬机构中的第一卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于高压状态，而控制第二卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于低压状态，以使得第一卷扬机构的输出压力大于第二卷扬机构的输出压力。应当理解，第一卷扬机构和第二卷扬机构并不限定于特定的卷扬机构。主控制装置104可以根据实际需要从多个卷扬机构中选择一个作为第一卷扬机构，而选择另一个作为第二卷扬机构。进一步的，主控制装置104也可根据实际需要控制多个卷扬机构中的一部分卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于高压状态，而控制另一部分卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于低压状态，以使得该一部分卷扬机构的输出压力大于另一部分卷扬机构的输出压力，从而达到多个卷扬机构协同工作的目的。在放绳过程中，主控制装置104控制多个卷扬机构中的第一卷扬机构的平衡阀使得第一卷扬机构处于主动状态，而控制第二卷扬机构的平衡阀使得第二卷扬机构处于从动状态。
应当理解，第一卷扬机构和第二卷扬机构并不限定于特定的卷扬机构。主控制装置104可以根据实际需要从多个卷扬机构中选择一个作为第一卷扬机构，而选择另一个作为第二卷扬机构。进一步的，主控制装置104也可根据实际需要控制多个卷扬机构中的一部分卷扬机构的平衡阀使得一部分卷扬机构处于主动状态，而控制另一部分卷扬机构的平衡阀使得另一部分卷扬机构处于从动状态，从而达到多个卷扬机构协同工作的目的。其中，主控制装置104作为控制系统的核心元件，承担卷扬系统的全部控制过程， 包括根据输入装置101产生的输入控制信号对卷扬系统的动力元件、转换元件和多个卷扬机构按照一定的先后顺序和时间顺序进行逻辑控制；根据第一处理装置103产生的第一偏差信号和第二处理装置107产生的第二偏差信号对输入装置101产生的输入控制信号逐级进行校正。例如，主控制装置104可接收第二处理装置107根据多个局部反馈装置106实时监测到的包含速度值和压力值的第二反馈信号产生的第二偏差信号，第二处理装置107 将压力值与预先设定的安全压力值进行比较，并根据速度值判断各个卷扬机构的协同工作是否正常，并根据上述比较结果和判断结果调整产生第二偏差信号，主控制装置104根据第二偏差信号对输出控制信号进行校正。进一步，第二处理装置107也可以根据各局部反馈装置106产生的第二反馈信号之间的比较结果来产生第二偏差信号。此外，主控制装置104还引入看门狗原理，当出现异常情况时，根据预设参数控制卷扬系统的所有机构和元件复位，以保证卷扬系统的工作安全、可靠。在本实施例中，主控制装置104为PLC控制器。在其他实施例中，主控制装置104可为其他具备可编程逻辑控制的器件。请参阅图2,图2所示为图I所示的卷扬系统的卷扬机构的液压原理示意图。速度传感器201和压力传感器202实时监测卷扬机构200的工作状态，以形成第二反馈信号。高低压切换溢流电磁阀303和平衡阀304 —起配合控制卷扬机构放绳或收绳。当需要卷扬机构200作为第一卷扬机构收绳时，主控制装置104设定高低压切换溢流电磁阀203为高压状态；当需要卷扬机构200作为第二卷扬机够收绳时，主控制装置 104设定高低压切换溢流电磁阀203为低压状态。当需要卷扬机构200作为第一卷扬机构放绳时，平衡阀204处于关闭状态，使得卷扬机200构处于主动状态；当需要卷扬机构200作为第二卷扬机够放绳时，主控制装置104 控制平衡阀204处于开启状态，使得卷扬机构200处于从动状态。图I所示的卷扬系统可用于起重机中。此时,卷扬系统的多个卷扬机构通过钢丝绳与起重机的臂架连接，将臂架作为卷扬系统控制的外部装置，以对臂架进行变幅控制。用户通过输入装置101如手柄或按钮等进行输入，输入装置101根据用户的输入产生输入控制信号。臂架将会根据输入控制信号进行变幅。通过上述方式，本发明的控制系统、卷扬系统和起重机通过补偿装置根据环境扰动产生补偿信号，并通过第一处理装置根据补偿信号对输入控制信号进行校正，进而能够消除环境扰动对卷扬机构的干扰，提高抗干扰能力。进一步的，本发明采用整体反馈装置和局部反馈装置获取的反馈信号对输入控制信号进一步进行校正，可提高控制系统的工作稳定性。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种控制系统，用于控制至少两个卷扬机构协同工作，其特征在于，所述控制系统包括输入装置，用于根据用户的输入产生输入控制信号；补偿装置，用于根据所述至少两个卷扬机构的环境扰动产生补偿信号；第一处理装置，用于根据所述补偿信号对所述输入控制信号进行校正，以产生第一偏差 目号;主控制装置，用于根据所述第一偏差信号产生用于控制所述至少两个卷扬机构协同工作的输出控制信号。
2.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，所述补偿装置包括用于检测系统电压的电压传感器和/或用于检测环境温度的温度传感器。
3.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括整体反馈装置，所述整体反馈装置用于根据所述至少两个卷扬机构的整体状态产生第一反馈信号， 所述第一处理装置进一步根据所述第一反馈信号对所述输入控制信号进行校正，以调节所述第一偏差信号。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述整体反馈装置包括用于检测所述至少两个卷扬机构的放绳及收绳量的放绳及收绳传感器和/或用于检测所述至少两个卷扬机构的工作电流的电流传感器。
5.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括至少两个局部反馈装置及第二处理装置，每一所述局部反馈装置分别用于检测一所述卷扬机构的工作状态，并产生第二反馈信号，所述第二处理装置根据所述至少两个局部反馈装置产生的所述第二反馈信号产生第二偏差信号，所述主控制装置进一步根据所述第二偏差信号对所述输出控制信号进行校正。
6.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，所述局部反馈装置包括用于检测所述卷扬机构的输出压力的压力传感器和/或用于检测所述卷扬机构的速度的速度传感器。
7.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，在收绳过程中，所述主控制装置控制所述至少两个卷扬机构中的第一卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于高压状态，而控制第二卷扬机构的高低压切换溢流电磁阀处于低压状态，以使得所述第一卷扬机构的输出压力大于所述第二卷扬机构的输出压力。
8.根据权利要求I所述的控制系统，其特征在于，在放绳过程中，所述主控制装置控制所述至少两个卷扬机构中的第一卷扬机构的平衡阀使得所述第一卷扬机构处于主动状态， 而控制第二卷扬机构的平衡阀使得所述第二卷扬机构处于从动状态。
9.一种卷扬系统，其特征在于，所述卷扬系统包括至少两个卷扬机构以及如权利要求 I至8中任意一项所述的控制系统。
10.一种起重机，其特征在于，所述起重机包括如权利要求9所述的卷扬系统。
全文摘要
本发明公开了一种控制系统，用于控制至少两个卷扬机构协同工作，其包括输入装置，用于根据用户的输入产生输入控制信号；补偿装置，用于根据该至少两个卷扬机构的环境扰动产生补偿信号；第一处理装置，用于根据补偿信号对输入控制信号进行校正，以产生第一偏差信号；主控制装置，用于根据第一偏差信号产生用于控制该至少两个卷扬机构协同工作的输出控制信号。本发明还提供了一种卷扬系统和起重机。本发明的控制系统、卷扬系统和起重机通过补偿装置根据环境扰动产生补偿信号，并通过第一处理装置根据补偿信号对输入控制信号进行校正，进而能够消除环境扰动对卷扬机构的干扰，提高抗干扰能力。
文档编号B66D1/48GK102602839SQ20121005371
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者刘恒, 刘权, 宋宏伟, 滕宏珍, 詹纯新, 高一平 申请人:中联重科股份有限公司