一种带四点平衡控制的龙门吊的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带四点平衡控制的龙门吊，包括四个卷扬机构和四台定滑轮小车,每台定滑轮小车上设有定滑轮组、通过钢丝绳与定滑轮组缠绕连接的动滑轮组以及固定在动滑轮组上的吊钩，每台定滑轮小车配置一个卷扬机构，还包括PLC，每个卷扬机构包括主动卷筒、驱动主动卷筒的减速机及与减速机配合的电机，每台电机均由变频器驱动，其中一台变频器作为主机变频器，其余变频器作为从机变频器，每台电机均设有转速编码器，转速编码器输出信号反馈至驱动该电机的变频器；每台定滑轮小车均设有拉绳位移传感器，拉绳位移传感器输出信号至PLC，PLC输出信号至所述变频器。本实用新型能够保证4个吊点同步升降，对四个吊点平衡进行精确控制。
【专利说明】一种带四点平衡控制的龙门吊
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种起重设备，特别涉及一种带四点平衡控制的龙门吊。
【背景技术】
[0002]目前，由于装备制造行业不断向着大型化发展，现场的安装调试需要租用大型起重设备，费用昂贵。随着重型产品的市场份额越来越大，许多重型机器生产厂家都希望拥有自己的大型起重组装设备，以完成重型产品在厂内以及现场的安装、调试，并要求起重机安全、稳定、可靠，运行平稳、准确，便于拆装、运输，并可随机反复使用。
[0003]起重机起升机构是任何起重机的基本组成，其用来实现物品的上升与下降。起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。起重机起升机构，通常由卷扬机构(包括电动机、制动器、减速器、卷筒)、定滑轮组、吊钩滑轮组、钢丝绳组、钢丝绳和绳端固定及平衡装置组成，四吊点起重机一般把起升机构集中安装在一台或两台起重小车上，吊点的形式也有两种，一种是四个吊点相互独立，这必然会出现只有三个吊点承载的情况，造成卷扬机和钢丝绳系统的设计载荷成倍增加，另一种是四个吊点中一侧的两个吊点是互相没有联系的独立吊点，另一侧的两个吊点是用平衡滑轮和平衡杠杆做为平衡装置的平衡吊点，即所谓的“四点起吊三点平衡”。吊装大型设备用的门式起重机，也称龙门吊，其四吊点如果采用独立的吊点，过大的高度差会使四个吊点的载荷偏差加大，起升精度降低，易超过钢丝绳的安全载荷；如果采用平衡吊点，若用平衡杠杆作平衡装置的话，会因补偿行程短而达不到平衡效果，若用平衡滑轮做平衡装置，又无法控制通过平衡滑轮的钢丝绳长度，可能出现一个吊点在最高点，另一个吊点在最低点而不能正常工作。
【发明内容】
[0004]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种带四点平衡控制的龙门吊。
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种带四点平衡控制的龙门吊，包括四个卷扬机构和四台定滑轮小车，每台所述定滑轮小车上设有定滑轮组、通过钢丝绳与定滑轮组缠绕连接的动滑轮组以及固定在动滑轮组上的吊钩，每台所述定滑轮小车配置一个卷扬机构，还包括PLC，所述每个卷扬机构包括主动卷筒、驱动主动卷筒的减速机及与减速机配合的电机，每台所述电机均由变频器驱动，其中一台所述变频器作为主机变频器，其余所述变频器作为从机变频器，所述主机变频器和所述从机变频器电气连接，每台所述电机均设有转速编码器，所述转速编码器输出信号反馈至驱动该电机的变频器；每台所述定滑轮小车均设有拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器输出信号反馈至所述PLC，所述PLC输出信号至所述变频器。
[0006]本实用新型还可以采用如下技术方案:
[0007]还包括2台平衡小车，每台所述平衡小车上设有一套补偿卷筒，钢丝绳缠绕在所述补偿卷筒上并从所述补偿卷筒的两端分别引出，每一端钢丝绳与一台定滑轮小车上的定滑轮组和动滑轮组缠绕，然后再缠绕在所述主动卷筒上后固定；每台平衡小车的补偿卷筒均设有卷筒角位移编码器，所述卷筒角位移编码器输出信号反馈至所述PLC。
[0008]每个所述补偿卷筒的两侧均设置有限位开关，所述限位开关输出信号反馈至所述 PLC0
[0009]还包括现场总线，所述拉绳位移传感器和所述卷筒角位移编码器均通过所述现场总线与所述变频器和所述PLC相连。
[0010]还包括人机界面，所述PLC和所述人机界面之间通信。
[0011]还包括声光报警器，所述PLC输出信号至所述声光报警器。
[0012]所述主机变频器为速度控制变频器，所述从机变频器为转矩控制变频器。
[0013]每台所述定滑轮小车上设有两套定滑轮组和两套动滑轮组；钢丝绳以对称缠绕形式缠绕在所述两套定滑轮组和所述两套动滑轮组上。
[0014]所述四台卷扬机构成对地安装在门架的下横梁上，所述定滑轮小车安装在主梁上。
[0015]每台所述定滑轮小车的车架两侧设置有锚定装置。
[0016]本实用新型具有的优点和积极效果是:起升机构采用4组变频器分别控制4台起升卷扬机构，每台变频器均采用闭环速度反馈控制，并将其中一台变频器作为主机变频器做速度控制，其余作为从机变频器做转矩控制，可以在开始工作时，主机变频器驱动负载时会产生一个实际的内部转矩信号，将此转矩信号输入给做转矩控制的从机变频器，从机变频器也会输出一个同样大小的转矩，这样主从变频器输出的转矩一样，就不会存在负载分配不均匀的现象；初始，主机变频器的频率信号输入给从机变频器作为速度限制，因此从机变频器的初始速度和主机变频器当前运行速度相同。通过主从控制，协调同步，从而保证4个吊点的升降同步，精确控制四个吊点的平衡；并进一步采用四个拉绳位移编码器实时检测四个吊钩的起升高度，将检测的信号输入PLC，PLC内置比较器，在比较器中，将主机变频器驱动的定滑轮小车上的拉绳位移编码器检测信号作为参考值，其他拉绳位移编码器检测的信号分别与参考值进行比较，PLC可采用比例积分等放大器对输入信号进行差值运算，输出信号控制相应的从机变频器进行速度微调，进一步提高四个吊点的平衡控制精度；此外在系统中采用Profibus等现场总线传送信号及数据，能节省硬件和安装费用，具有更大的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型的定滑轮小车安装拉绳位移传感器的结构示意图；
[0019]图3是图2的A向视图；
[0020]图4是本实用新型的补偿卷筒安装卷筒角位移编码器的结构示意图。
[0021]图中:1、定滑轮小车；2、平衡小车；3、补偿卷筒；4、定滑轮组；5、动滑轮组；6、主动卷筒、吊钩；8、水平导向滑轮；9、垂直导向滑轮；10、拉绳位移传感器；11、卷筒角位移编码器。
【具体实施方式】
[0022]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0023]请参见图1?图4，一种带四点平衡控制的龙门吊，包括四个卷扬机构和四台定滑轮小车1，每台所述定滑轮小车I上设有定滑轮组4、通过钢丝绳与定滑轮组4缠绕连接的动滑轮组5以及固定在动滑轮组5上的吊钩7，每台所述定滑轮小车I配置一个卷扬机构，每个卷扬机构经过钢丝绳缠绕，带动四个吊钩7升降，还包括PLC，所述每个卷扬机构包括主动卷筒6、驱动主动卷筒6的减速机及与减速机配合的电机，每台所述电机均由变频器驱动，其中一台所述变频器作为主机变频器，其余所述变频器作为从机变频器，所述主机变频器和所述从机变频器电气连接，每台所述电机均设有转速编码器，所述转速编码器输出信号反馈至驱动该电机的变频器；每台所述定滑轮小车I均设有拉绳位移传感器10，所述拉绳位移传感器10输出信号反馈至所述PLC，所述PLC输出信号至所述变频器，来控制所述变频器的工作，所述PLC可输出信号控制四台所述变频器的起停、输出频率以及四台所述变频器的同步联动等。每台所述定滑轮小车I的车架两侧可设置有锚定装置。
[0024]进一步地，本实用新型还可包括2台平衡小车2，每台所述平衡小车2上可设有一套补偿卷筒3，钢丝绳缠绕在所述补偿卷筒3上并从所述补偿卷筒3的两端分别引出，每一端钢丝绳与一台定滑轮小车I上的定滑轮组4和动滑轮组5缠绕，然后再缠绕在所述主动卷筒6上后固定；每台平衡小车2的补偿卷筒3均可设有卷筒角位移编码器11，所述卷筒角位移编码器11输出信号反馈至所述PLC。当四个吊钩7起升高度偏差较大时，安装在小车补偿卷筒3上的卷筒角位移编码器11还会输出信号至PLC，可由PLC发出控制信号，停止所有变频器的输出，再通过手动调整，以避免吊点不平衡，发生四个起升机构受力相差较大的情况出现；每个所述补偿卷筒3的两侧均可设置有限位开关，所述限位开关输出信号反馈至所述PLC，可通过设置限位开关进行多重吊点不平衡检测，可由PLC发出控制信号，停止所有变频器的输出，再通过手动调整，以避免吊点不平衡，取得双重保护，以避免吊点不平衡，发生四个起升机构受力相差较大的情况出现；所述四台卷扬机构可成对地安装在门架的下横梁上，所述定滑轮小车I可安装在主梁上。
[0025]在上述基础上，还可包括现场总线，所述拉绳位移传感器和所述卷筒角位移编码器均可通过所述现场总线与所述变频器和所述PLC相连。通过总线传送数据。现场总线可选用Profibus、CAN等现场总线，采用Profibus等现场总线能节省硬件和安装费用，系统配置具有更大的灵活性；
[0026]此外，还可包括人机界面，所述PLC和所述人机界面之间通信。所述PLC和所述人机界面均可通过所述现场总线或其他通信总线相连，通过总线传送数据。
[0027]卷扬机构电机的速度编码器与变频器的PG卡组成矢量闭环控制。卷筒角位移编码器11、拉绳位移编码器10及变频器通过相应的通信模块与profibus等总线连接，与PLC、人机界面之间相互传送数据，本实用新型可通过设置人机界面和PLC进行安全监控管理，人机界面可通过总线与PLC连接，可实时与PLC交换信息。PLC可实时采集各个极限位置开关、电机转速编码器、拉绳位移传感器10、卷筒角位移编码器11以及变频器的电流、电压等各种信号，并传递给人机界面，人机界面能形象地显示起重机各部分各种数据(如高度、负荷、运行速度、工作循环时间等)和各种故障内容(包括变频器内部故障)及故障部位等信息。
[0028]还可包括声光报警器，所述PLC输出信号至所述声光报警器。比如所述卷筒角位移编码器11输出信号反馈至所述PLC，所述PLC内设比较器等，所述PLC对输入信号进行处理，计算来自四个卷筒角位移编码器的输入值的差值，并与设定的基准值进行比较，当发生四个吊钩7起升高度偏差较大时，四个卷筒角位移编码器的输入值的差值超过基准值，则PLC发出报警信号至所述声光报警器，由所述声光报警器发出声光警报，提示操作者。
[0029]其中，上述变频器可选用闭环矢量控制变频器，内设比较器、放大器，所述主机变频器可为速度控制变频器，所述从机变频器可为转矩控制变频器；上述拉绳位移传感器10可采用绝对值式拉绳位移传感器；上述卷筒角位移编码器11可采用绝对值式角位移编码器。
[0030]进一步地，每台所述定滑轮小车I上可设有两套定滑轮组4和两套动滑轮组5 ;钢丝绳可采用对称缠绕形式缠绕在所述两套定滑轮组4和所述两套动滑轮组5上。
[0031]本实用新型的工作原理:起升机构采用全数字式交流变频调速方案。起升机构采用4组变频器分别控制4台起升卷扬机构，每台变频器均采用闭环速度反馈控制，并将其中初始，主机变频器的频率信号输入给从机变频器作为速度限制，因此从机变频器的初始速度和主机变频器当前运行速度相同。通过主从控制，协调同步，精确控制四个吊点的平衡；为保证四个吊点同步升降，四个变频器之间采用主从控制的同时，并进一步采用四个拉绳位移编码器实时检测四个吊钩的起升高度，将检测的信号输入PLC，PLC内置比较器，在比较器中，将主机变频器驱动的定滑轮小车上的拉绳位移编码器检测信号作为参考值，其他拉绳位移编码器检测的信号分别与参考值进行比较，PLC可采用比例积分等放大器对输入信号进行差值运算，输出信号至相应的从机变频器的调速电路，使从机变频器的输出频率在原有频率基础上进行微调，从而进行速度微调，可进一步提高四个吊点的平衡控制精度。例如，驱动1#主动卷筒的变频器设为主机变频器，则与1#主动卷筒关联的1#定滑轮小车安装的1#拉绳位移编码器检测到的值为参考值，如果2#拉绳位移编码器检测到的值大于参考值，2#主动卷筒与2#定滑轮小车关联，则主机变频器根据差值输出信号，使驱动2#主动卷筒的从机变频器的输出频率相应降低微调，从而微调降低2#电机的速度；相反，如果2#拉绳位移编码器检测到的值小于参考值，则主机变频器根据差值输出信号，使驱动2#主动卷筒的从机变频器的输出频率相应降低微调，从而微调提高2#电机的速度，实时调整。当四个吊钩起升高度偏差较大时，安装在小车补偿卷筒上的卷筒角位移编码器还会输出信号至PLC，主机变频器发出信号，停止所有变频器的输出，再通过手动调整，以避免吊点不平衡发生四个起升机构受力相差较大的情况出现。通过主从控制，协调同步，从而保证4个吊点的升降同步，对四个吊点的平衡进行精确控制；此外在系统中采用Profibus等现场总线能节省硬件和安装费用，具有更大的灵活性；设置PLC、人机界面，可以利用PLC集中采集各种检测信号，传送给人机界面进行显示，通过人机界面进行手动调节、数据设置及状态显示，方便操作人员操作。
[0032]变频器采用专用于起升机构的重负载型变频器，通过编码器速度反馈组成闭环矢量控制系统。转矩响应快，动态性能好。变频器的运行信号及速度给定可由PLC通过通讯方式给出，同时PLC读出变频器内部电机的电流、电压、速度等参数，通过触摸屏显示出来。变频器对外部电路的缺相、欠压等判别后才能正常工作。当主令控制器回零时，变频器首先通过制动单元进行电制动，同时检测电动机转速，当电机速度接近零速时，制动器抱闸，从而实现平稳停车，此时风机延时断电，即保证电动机可靠冷却，又避免风机反复起动。线路还将变频器故障、制动器单元过热、超速、过载、限位等信号输入到PLC。
[0033]本实用新型可通过设置人机界面和PLC进行安全监控管理，当本机任何部位出现任何故障时，相关机构都会自动停止工作，同时在人机界面上会有显示并伴有声光报警。显示内容包括:故障内容，故障部位(相关的元器件项目代号)，以便于维修人员及时排除故障和进行维修。
[0034]尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带四点平衡控制的龙门吊，包括四个卷扬机构和四台定滑轮小车，每台所述定滑轮小车上设有定滑轮组、通过钢丝绳与定滑轮组缠绕连接的动滑轮组以及固定在动滑轮组上的吊钩，每台所述定滑轮小车配置一个卷扬机构，其特征在于，还包括PLC，所述每个卷扬机构包括主动卷筒、驱动主动卷筒的减速机及与减速机配合的电机，每台所述电机均由变频器驱动，其中一台所述变频器作为主机变频器，其余所述变频器作为从机变频器，所述主机变频器和所述从机变频器电气连接，每台所述电机均设有转速编码器，所述转速编码器输出信号反馈至驱动该电机的变频器；每台所述定滑轮小车均设有拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器输出信号反馈至所述PLC，所述PLC输出信号至所述变频器。
2.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，还包括2台平衡小车，每台所述平衡小车上设有一套补偿卷筒，钢丝绳缠绕在所述补偿卷筒上并从所述补偿卷筒的两端分别引出，每一端钢丝绳与一台定滑轮小车上的定滑轮组和动滑轮组缠绕，然后再缠绕在所述主动卷筒上后固定；每台平衡小车的补偿卷筒均设有卷筒角位移编码器，所述卷筒角位移编码器输出信号反馈至所述PLC。
3.根据权利要求2所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，每个所述补偿卷筒的两侧均设置有限位开关，所述限位开关输出信号反馈至所述PLC。
4.根据权利要求2所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，还包括现场总线，所述拉绳位移传感器和所述卷筒角位移编码器均通过所述现场总线与所述变频器和所述PLC相连。
5.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，还包括人机界面，所述PLC和所述人机界面之间通信。
6.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，还包括声光报警器，所述PLC输出信号至所述声光报警器。
7.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，所述主机变频器为速度控制变频器，所述从机变频器为转矩控制变频器。
8.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，每台所述定滑轮小车上设有两套定滑轮组和两套动滑轮组；钢丝绳以对称缠绕形式缠绕在所述两套定滑轮组和所述两套动滑轮组上。
9.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，所述四台卷扬机构成对地安装在门架的下横梁上，所述定滑轮小车安装在主梁上。
10.根据权利要求1所述的带四点平衡控制的龙门吊，其特征在于，每台所述定滑轮小车的车架两侧设置有锚定装置。
【文档编号】B66C13/22GK204251220SQ201420626106
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】袁耀华 申请人:天津起重设备有限公司