一种摩擦式自锁迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与迈步控制方法，控制系统包括外部控制模块、PLC控制模块、检测模块、系统电路模块；外部控制模块与PLC控制模块相连，向PLC控制模块发送控制信号，实现控制系统与迈步吊盘的目的；检测模块实时的检测吊盘在运动过程中盘面位姿是否水平、压力是否能可靠锁死吊盘、液压立柱是否可靠移动到指定位置，并将检测信息发送至PLC控制模块；PLC控制模块是控制系统的核心；系统电路模块是控制系统实现工作的基础；本发明专利技术能够控制摩擦自锁式迈步吊盘自动迈步以及提供了一种可以实现自动迈步的迈步控制方法，提高了摩擦自锁式迈步吊盘的自动化程度以及安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦式自锁迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与方法
本专利技术涉及一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与迈步控制方法，属于矿山建井设备

技术介绍
摩擦自锁式迈步吊盘是一种新型的超千米深井施工的工作平台。摩擦自锁式迈步吊盘依靠摩擦自锁装置可靠停驻在深井壁上，依靠盘间的液压立柱以及盘面上的液压缸之间的相互配合，实现吊盘的迈步功能，能较好的适应超千米深井的施工环境。但是，怎样处理液压立柱与液压缸之间的配合关系，是实现吊盘在工作过程中平稳以及精确迈步的关键因素；这就需要开发设计一个迈步控制系统去确保吊盘迈步的精确性与平稳性。目前，工程
尚未开发出针对摩擦自锁式迈步吊盘的自动迈步控制系统与一种成型的迈步控制方法，无法实现迈步吊盘精确而稳定的迈步动作，不利于摩擦自锁式迈步吊盘朝着自动化方向的发展。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与迈步控制方法，能够实现迈步吊盘的平稳精确迈步，而且能在紧急状况下实现急速停车并发出报警信息，提高了摩擦式吊盘工作的安全性以及可靠性。本专利技术中主要采用的技术方案为：一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，包括外部控制模块、PLC控制模块、检测模块、系统电路模块，其中：所述外部控制模块是迈步吊盘的外部控制信号输入以及运动监视模块；外部控制模块通过端口与PLC控制模块的通信端口相连，外部控制模块的控制信号通过端口传输至PLC控制模块，同时通过端口外部控制模块可以监视PLC控制模块中存储迈步吊盘迈步信息的存储器；所述PLC控制模块负责将接收到的外部控制信号进行处理，控制自动迈步系统以及迈步迈步吊盘按照控制信号的预设状态进行变化，变化过程中按照接收到的检测信息对迈步吊盘的迈步运动进行调整；所述检测模块用于对迈步过程中迈步吊盘上下盘液压缸、上下盘间的液压立柱以及上下盘面的状态进行检测，然后将检测信息传输至PLC控制模块调整迈步吊盘的迈步运动；所述的系统电路模块将系统各个模块联系起来成为一个整体，同时系统中各个模块间的通信也需要系统电路部分的支持；优选地，所述外部控制模块包括系统控制单元、迈步控制单元、运动状态监视单元；所述系统控制单元用于向迈步吊盘的PLC控制模块发送系统控制信号，控制系统的启动与停止、系统工作模式的切换、系统故障的紧急停止；所述迈步控制单元用于向迈步吊盘的PLC控制模块发送迈步控制信号，控制迈步吊盘的迈步方向、迈步的距离以及迈步的启停；所述运动状态监视单元用于监视迈步吊盘PLC控制模块中的迈步信息存储器，存储器中包括迈步吊盘迈步的循环次数、迈步的总距离；优选地，所述检测模块包括压力检测单元、位移检测单元以及光电检测单元；所述的压力检测单元安装于迈步吊盘的上、下盘液压缸的进油口处，用于检测迈步吊盘在迈步过程中迈步吊盘上下盘液压缸锁死时的压力是否满足预设状态，保证吊盘可靠的锁死在深井壁上；所述的位移检测单元安装于迈步吊盘的液压立柱上，用于检测迈步吊盘在迈步过程中上下盘之间的液压立柱是否可靠伸缩，保证吊盘准确的移动到指定距离的位置上；所述的光电检测单元安装在迈步吊盘的上、下盘面上，用于检测迈步吊盘在迈步过程中上下盘的盘面位姿，也即检测液压立柱伸缩的同时性，保证吊盘平稳的移动；优选地，PLC控制模块包含迈步端口控制模块以及迈步程序控制模块；所述迈步端口控制模块用于外接迈步吊盘迈步执行机构、检测装置以及外部控制模块，接收控制信号以及检测信息，同时向迈步吊盘的执行机构发送控制信号；所述迈步程序控制模块用于控制迈步吊盘的迈步执行机构上、下盘液压缸以及液压立柱的动作顺序，使迈步吊盘能按找迈步控制信号的预设状态进行迈步；所述迈步程序控制模块最核心在于循环迈步程序段和迈步循环次数判断程序段；所述循环迈步程序段用于接收到外部迈步控制信号后，控制上、下盘液压缸以及液压立柱的电磁阀顺序得电与失电，使迈步吊盘实现迈步动作；所述迈步循环次数判断程序段用于判断吊盘需要迈步的次数，迈步吊盘一次迈步循环只能迈步特定的距离，当迈步距离超出一次迈步循环的距离时，就需要迈步循环次数判断程序段来进行迈步循环次数的计算；优选地，所述的系统电路模块包括电源电路、检测电路以及显示电路；所述电源电路用于为系统的各个组成部分提供电源，保证其能正常的工作；所述检测电路用于将系统的外接检测装置、A/D转换模块以及内部控制部分连接起来，使内部控制部分能通过检测装置准确的控制吊盘的迈步；所述显示电路用于将PLC控制模块与外部控制模块相连，使通过外部控制模块能控制迈步吊盘、迈步系统以及监视迈步吊盘的迈步状态；摩擦自锁式自动迈步吊盘的迈步控制系统，主要具有三种功能，包括闭环控制功能、互锁控制功能、同步控制功能；所述闭环控制功能即对摩擦式迈步吊盘的迈步控制系统的输出端加以控制，以一定的方式影响迈步控制系统的输入端，使系统反馈速度更加迅速，提高迈步控制系统的控制精度；所述互锁控制功能即将摩擦自锁式迈步吊盘的上、下两盘面上的锁紧液压缸采用软件控制与硬件控制的方法，控制迈步吊盘上下盘面的锁紧结构，使其在迈步过程中上下盘面上的锁紧液压缸不会同时工作，保证迈步吊盘在迈步过程中的安全性；所述同步控制功能即采用主从控制，利用电液比例阀控制迈步吊盘迈步过程中液压立柱伸缩的同步性，以保证迈步吊盘迈步过程中的盘面位姿，确保迈步的稳定性。一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制方法，利用上述的系统，其步骤如下：S1：系统启动；首先选择手动工作模式，对系统进行调试，如果系统工作正常，执行下一步判断，如果系统存在问题，则停止系统，检查系统各部分；S2：判断是否有外部迈步控制信号，如果没有，系统自动运行，等待外部信号的输入，如果有外部迈步信号，则系统进入下一步，开始进行迈步循环；S3：进入迈步循环后，系统首先判断迈步的方向，向上迈步还是向下迈步，迈步方向的不同，液压立柱的伸缩方向就不同，但在一个迈步循环里面，不管是向上迈步还是向下迈步都要经过下盘锁死、上盘解锁、上盘锁死、下盘解锁、下盘锁死这样一个锁死与解锁的过程；S4：一个迈步循环结束后，系统判断是否到达指定位置，是否需要继续循环，如果需要继续迈步，跳到迈步循环，继续迈步，如果已经到达指定位置，则结束循环，迈步结束。有效效果：本专利技术提供一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统与迈步控制方法，具有如下有点：1）通过设置外部控制模块能方便的对迈步吊盘以及系统进行控制，通过外部控制模块可以随意的切换系统的工作模式，实现系统的启动、停止以及紧急停止；同时外部控制显示模块还改变吊盘的运动状态、运动距离，对吊盘的运动状态进行实时的监控；2）通过设置检测模块实时的对吊盘的运动状态进行检测，保证吊盘在每一个迈步循环中都可靠锁死，平稳精确的到达预设指定位置；同时当检测到吊盘的运动状态不正常时，将信息反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，其特征在于，控制系统包括外部控制模块、PLC控制模块、检测模块、系统电路模块，其中：/n所述外部控制模块的端口与所述PLC控制模块的通信端口相连，外部控制模块负责迈步吊盘迈步控制信号以及自动迈步控制系统控制信号的输入，同时监视PLC控制模块中储存迈步吊盘运动状态信息的存储器；/n所述PLC控制模块接收到外部控制模块的控制信号后对信号进行识别处理，并控制迈步系统以及迈步吊盘按照控制信号的预设状态进行变化，在变化过程中接收来自所述检测模块的关于迈步吊盘的检测信息；/n所述检测模块的输出端与所述PLC控制模块的输入端相连，实时对迈步吊盘的上、下盘液压缸以及液压立柱进行检测，并将检测到的迈步信息实时传输至迈步吊盘的PLC控制模块，通过将检测信息与预设状态进行对比，PLC控制模块及时的调整吊盘的运动；/n所述系统电路模块贯穿整个系统，系统各个模块之间的通信、工作电源都需要硬件模块的支持。/n

【技术特征摘要】
1.一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，其特征在于，控制系统包括外部控制模块、PLC控制模块、检测模块、系统电路模块，其中：
所述外部控制模块的端口与所述PLC控制模块的通信端口相连，外部控制模块负责迈步吊盘迈步控制信号以及自动迈步控制系统控制信号的输入，同时监视PLC控制模块中储存迈步吊盘运动状态信息的存储器；
所述PLC控制模块接收到外部控制模块的控制信号后对信号进行识别处理，并控制迈步系统以及迈步吊盘按照控制信号的预设状态进行变化，在变化过程中接收来自所述检测模块的关于迈步吊盘的检测信息；
所述检测模块的输出端与所述PLC控制模块的输入端相连，实时对迈步吊盘的上、下盘液压缸以及液压立柱进行检测，并将检测到的迈步信息实时传输至迈步吊盘的PLC控制模块，通过将检测信息与预设状态进行对比，PLC控制模块及时的调整吊盘的运动；
所述系统电路模块贯穿整个系统，系统各个模块之间的通信、工作电源都需要硬件模块的支持。


2.根据权利要求1所述的一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，其特征在于：
所述外部控制模块包括系统控制单元、迈步控制单元、运动状态监视单元；
所述系统控制单元用于向迈步吊盘的PLC控制模块发送系统控制信号，包括系统的启动、系统的停止、系统的工作模式以及紧急紧急情况下的急停；
所述迈步控制单元用于向迈步吊盘的PLC控制模块发送迈步控制信号，包括迈步吊盘迈步的启动与停止、迈步的距离、迈步的方向；
所述运动状态监视单元用于监视迈步吊盘PLC控制模块中的迈步信息存储器，存储器中包括迈步吊盘迈步的循环次数、迈步的总距离；
所述系统控制单元、迈步控制单元将控制信息通过端口传输至软件控制模块，同时通过端口监视软件控制模块中存储迈步信息的数据存储器。


3.根据权利要求1所述的一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，其特征在于：
所述PLC控制模块包括迈步控制端口单元、迈步控制程序单元；
所述迈步控制端口单元用于外接迈步吊盘的迈步执行机构、检测装置以及外部控制模块，迈步控制输入端口将接收到的控制信号以及检测信号，经过处理后通过输出端口发送至迈步吊盘的执行机构液压缸以及液压立柱等，控制迈步吊盘进行迈步；
所述迈步控制程序单元用于控制迈步吊盘上下盘的液压缸以及中间的液压立柱电磁阀的得电与失电的顺序，从而实现迈步吊盘的迈步流程。


4.根据权利要求1所述的一种摩擦自锁式迈步吊盘专用的自动迈步控制系统，其特征在于：
所述检测模块包括接触力检测单元、位移检测单元以及光电检测单元；
所述接触力检测单元安装于迈步吊盘上、下盘楔形自锁机构的摩擦板板面上，在迈步过程中，当上盘或者下盘液压缸要进行锁死时，液压缸进行伸出推送楔形自锁机构与井壁接触，接触后液压缸继续供油，直至楔形自锁机构上摩擦板与井壁的接触力触发接触力检测单元，证明迈步吊盘可靠锁死在深井壁上；
所述位移检测单元安装于迈步吊盘的液压立柱上，在迈步吊盘在迈步过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，朱其，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32