一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统及自张紧控制方法技术方案

技术编号:18458202 阅读:42 留言:0更新日期:2018-07-18 12:28
本发明专利技术公开了一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,包括锚绞机,变频电机,变频器,PLC控制单元及多个主令控制器,其中:变频电机输出轴与锚绞机减速箱的传动轴连接,驱动锚绞机转动;主令控制器连接PLC控制单元,将接管,收锚,放锚或自张紧的控制信号发送给PLC控制单元的开关量输入模块,而手柄操作的收锚模拟量及放锚模拟量信号发送至PLC控制单元的模拟量输入模块;变频器连接变频电机及PLC控制单元的模拟量输入输出模块,根据PLC控制单元发出的变频信号对变频电机的输入频率进行无级调节,同时监测的变频电机转矩及转向,并反馈至PLC控制单元。

Self tightening control system and self tightening control method of frequency conversion driven anchor winch

The invention discloses a self tensioning control system of a variable frequency driven anchor winch, which includes anchor winch, frequency conversion motor, frequency converter, PLC control unit and a number of master controllers. The output shaft of the frequency conversion motor is connected with the drive shaft of the anchor winch reducer and drives the anchor winch to rotate. The main order controller connects the PLC control unit. The control signal of the takeover, anchoring, anchoring or self tensioning is sent to the switch input module of the PLC control unit, and the anchor analog quantity of the handle operation and the anchor analog signal are sent to the analog input module of the PLC control unit; the frequency converter connects the analog input and output module of the frequency conversion motor and the PLC control unit, according to the PLC The frequency conversion signal of the control unit is adjusted stepless to the input frequency of the frequency conversion motor, and the torque and steering of the frequency conversion motor are monitored and feedback to the PLC control unit.

【技术实现步骤摘要】
一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统及自张紧控制方法
本专利技术涉及一种绞锚机,尤其涉及一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统及自张紧控制方法。
技术介绍
目前,锚绞机的驱动方式为液压驱动或三速电机驱动,但随着人们对节能的概念越来越注重,现有的液压驱动主要由液压泵站、液压马达、液压操作阀、电控箱、减速箱及锚绞机的主轴传动系统等组成。因液压系统元器件多,不可避免存在液压油泄漏,对环境有一定的污染,船厂在安装液压锚绞机时需要对液压管路安装和清洗,需要大量的人工和成本。三速电机驱动的锚绞机只有三档速度,不可以实现无级调速,在船东要求有自动张力要求的情况下,需要增加载荷轴和放大板等其他元器件才能实现,成本增加大。针对现有的客户对节能,自动化水平,可靠性以及操控性要求的提升,需要一种全新的锚绞机驱动形式来取代液压驱动或者三级电机驱动,来消除维护成本高并且不可以无级调速的问题,在已有的专利申请中(专利名称为锚绞机的变频驱动系统,专利号为201210126527.X),提及了一种变频驱动形式,通过变频器及变频电机实现对锚绞机的无级调速,然而由其文稿内容可以看出,其在变频电机上设置编码器来检测变频电机的输出扭矩,从而进行张力调节实现张紧,这种结构的编码器是安装在电机的转轴上,其要求编码器与电机轴同心度要求高,但随着电机的长时间使用,转轴会出现变形情况,从而就会导致编码器与转轴无法同心,进而导致编码器损坏无法使用,更换起来较为麻烦,同时锚绞机是安装在船舶上的,其编码器随变频电机是直接裸露在空气中,当遇到海浪拍打船舶时,海水的冲击会使得编码器错位甚至损坏,从而影响其正常工作。针对编码器进行输出扭矩检测的问题,专利带载荷限制及缆绳自张紧功能的电动锚绞机(专利号为2014105510509),中提及了另一种检测形式,通过外装的拉力传感器进行扭矩检测,可以精确检测电机的输出扭矩,然而这种外装的拉力传感器成本比较高,且要在减速箱内部安装配套的辅助电路,电路的存在就导致其存在的故障点增多,检测起来需要将减速箱拆开进行操作,非常麻烦,而且电路的增加使得减速箱体积增大,占用船体表面空间增大;此外这种拉力传感器使用过程中容易损坏,不仅影响张紧操作的正常使用,而且拉力传感器无法直接更换,需要进行前期校准操作,由于整个是安装在船舶上的,所以在使用过程中是无法进行校准,需要对整个减速箱传动轴之类的整体拆除进行校准才可,导致维修非常麻烦,且维护成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,采用变频驱动形式实现对锚绞机的无极调速,且在自张紧控制中,利用变频器的直接转矩控制实现对电机转矩的检测及调节,并通过配合PLC对调节参数的设定,实现自张紧功能的稳定可靠实现。为实现上述目的,本专利技术提出如下技术方案:一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,包括锚绞机,变频电机,变频器,PLC控制单元及多个主令控制器,其中:变频电机输出轴与锚绞机减速箱的传动轴连接,驱动锚绞机转动;主令控制器连接PLC控制单元,将接管,收锚,放锚或自张紧的控制信号发送给PLC控制单元的开关量输入模块,而手柄操作的收锚模拟量及放锚模拟量信号发送至PLC控制单元的模拟量输入模块;变频器连接变频电机及PLC控制单元的模拟量输入输出模块,根据PLC控制单元发出的变频信号对变频电机的输入频率进行无级调节,同时监测的变频电机转矩及转向,并反馈至PLC控制单元;变频器内部具有DTC直接转矩控制模块,PLC控制单元根据自张紧控制信号触发DTC直接转矩控制模块监测变频电机的转矩,并反馈至PLC控制单元,PLC控制单元根据匹配参数值对变频电机的转矩进行调节,实现张紧力的调节。所述变频器内部具有转矩限幅功能模块及显示模块,DTC直接转矩控制模块检测的转矩值通过显示模块显示,并根据显示值通过转矩限幅功能模块设置限幅值,实现载荷控制。一种变频驱动式锚绞机自张紧控制方法,包括如下内容:首先确定变频器的张力预设值为一个档位,多个档位还是任意点,来判断输入信号类型;若为一个档位或多个档位,则为开关量输入信号,通过变频器内部程序进行控制参数设定,其中包括设置各个档位的收放锚的停靠点,停靠点的死区,自动收放缆的上下限值,激活值,收放速度及变频电机的力矩限值;自张紧操作时,通过主令控制器启动自张紧功能,并且选择档位,自张紧控制信号传递至PLC控制单元,发送激活值给变频器启动DTC直接转矩控制,变频器具有实时监测变频电机的转矩功能,同时PLC控制单元发送自张紧控制档位值至变频器,变频器根据预设的参数值进行自张紧操作;在自张紧过程中,若缆绳过松或过紧,变频器根据预设的参数值配合实际监测值,进行自动调节缆绳张力直到与预设值匹配;若张力预设值为任意点,则为模拟量输入信号,通过将变频器内部参数76.13设定为来自PLC控制单元AI2端口信号读取,其正常单档时设成Setpoint1,即停靠点来自76.14的设定值,模拟量信号时,AI2接口同时又是正常操作时速度的给定通道;自张紧操作时,通过主令控制器启动自张紧功能,自张紧控制信号传递至PLC控制单元,PLC控制单元通过AI2接口激活变频器启动DTC直接转矩控制,此时变频器实时监测变频电机的转矩,同时PLC控制单元发送自张紧控制档位值至变频器,变频器根据预设的参数值进行自张紧操作;在自张紧过程中,若缆绳过松或过紧,变频器根据预设的参数值配合实际监测值,进行自动调节缆绳张力直到与预设值匹配。与现有技术相比,本专利技术所揭示的变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,具有如下有益效果:采用变频驱动形式,不仅节能环保,而且自动化水平高,可以实现对锚绞机的无极调速,且在自张紧控制中,利用变频器的直接转矩控制实现对电机转矩的检测及调节,并通过配合PLC对调节参数的设定,实现自张紧功能的稳定可靠实现,这种形式不存再额外的结构电路,因此整体运行稳定不易出故障,且若出现损坏,直接更换变频器即可,维修方便,成本低,性能稳定,自张紧精度高。附图说明图1是本专利技术变频驱动式锚绞机自张紧控制系统的示意图;图2是本专利技术控制系统的电气连接图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图,对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1~2所示,本专利技术所揭示的一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,包括锚绞机,变频电机,变频器,PLC控制单元,多个主令控制器及制动电阻箱,其中:变频电机输出轴与锚绞机减速箱的传动轴连接,驱动锚绞机转动;主令控制器连接PLC控制单元,将接管,收锚,放锚及自张紧的控制信号发送给PLC控制单元的开关量输入模块,而手柄操作的收锚模拟量及放锚模拟量信号发送至PLC控制单元的模拟量输入模块;变频器连接变频电机及PLC控制单元的模拟量输入输出模块,其内部具有DTC直接转矩控制模块,转矩限幅功能模块及显示模块,变频器根据PLC控制单元发出的变频信号对变频电机的输入频率进行无级调节,同时根据PLC控制单元发送的信号触发DTC直接转矩控制模块监测变频电机的转矩,并将转矩值通过显示模块进行显示及反馈至PLC控制单元,同时变频器根据预设的匹配参数值对变频电机的转矩进行调节,实现自张紧操作;用户根据显示模块显示的转矩值,进行转矩限幅的设置,以实现载荷的自动控制。所述变频电机具有恒转矩本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,其特征在于:包括锚绞机,变频电机,变频器,PLC控制单元及多个主令控制器,其中:变频电机输出轴与锚绞机减速箱的传动轴连接,驱动锚绞机转动;主令控制器连接PLC控制单元,将接管,收锚,放锚或自张紧的控制信号发送给PLC控制单元的开关量输入模块,而手柄操作的收锚模拟量及放锚模拟量信号发送至PLC控制单元的模拟量输入模块;变频器连接变频电机及PLC控制单元的模拟量输入输出模块,根据PLC控制单元发出的变频信号对变频电机的输入频率进行无级调节,同时监测的变频电机转矩及转向,并反馈至PLC控制单元;变频器内部具有DTC直接转矩控制模块,PLC控制单元根据自张紧控制信号触发DTC直接转矩控制模块监测变频电机的转矩,并反馈至PLC控制单元,PLC控制单元根据匹配参数值对变频电机的转矩进行调节,实现张紧力的调节。

【技术特征摘要】
1.一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,其特征在于:包括锚绞机,变频电机,变频器,PLC控制单元及多个主令控制器,其中:变频电机输出轴与锚绞机减速箱的传动轴连接,驱动锚绞机转动;主令控制器连接PLC控制单元,将接管,收锚,放锚或自张紧的控制信号发送给PLC控制单元的开关量输入模块,而手柄操作的收锚模拟量及放锚模拟量信号发送至PLC控制单元的模拟量输入模块;变频器连接变频电机及PLC控制单元的模拟量输入输出模块,根据PLC控制单元发出的变频信号对变频电机的输入频率进行无级调节,同时监测的变频电机转矩及转向,并反馈至PLC控制单元;变频器内部具有DTC直接转矩控制模块,PLC控制单元根据自张紧控制信号触发DTC直接转矩控制模块监测变频电机的转矩,并反馈至PLC控制单元,PLC控制单元根据匹配参数值对变频电机的转矩进行调节,实现张紧力的调节。2.如权利要求1所述的一种变频驱动式锚绞机自张紧控制系统,其特征在于:所述变频器内部具有转矩限幅功能模块及显示模块,DTC直接转矩控制模块检测的转矩值通过显示模块显示,并根据显示值通过转矩限幅功能模块设置限幅值,实现载荷控制。3.如权利要求1所述的自张紧控制系统的自张紧控制方法,其特征在于包括如下内容:首先确定变频器的张力预设值为一个档位,多个档位还是任意点,来判断输入信号类型;若为一个档位或多个档位,...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄志峰邵振华何海浪郭强
申请(专利权)人:江苏政田重工股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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