一种储缆绞车及其收放缆控制方法技术

本发明专利技术公开了一种储缆绞车，由触摸屏、可编程序控制器、第一伺服驱动器、制动电阻、第一编码器、第一伺服减速电机、储缆卷筒、缆绳、第一行程开关、排缆导轮、排缆丝杆、第二行程开关、第二伺服减速电机、第二编码器和第二伺服驱动器组成。本发明专利技术还公开了一种储缆绞车中排缆装置的控制方法，包括收缆和放缆控制方法，控制方法中包括的控制参数均有计算公式可循，参数调整方便。由该控制方法控制的排缆装置能使得缆绳在储缆卷筒上有序排列，且每层无排缆误差累积。误差累积。误差累积。

【技术实现步骤摘要】
一种储缆绞车及其收放缆控制方法


[0001]本专利技术涉及一种储缆绞车及其收放缆的控制方法，更具体地说，是涉及一种采用伺服电机驱动的储缆绞车及其收放缆的控制方法。

技术介绍

[0002]储缆绞车具有承载和存储缆绳的作用，可以独自作为主承载执行机构，也可以作为储存缆绳为目的的部件与牵引绞车配套使用。储缆绞车主要包括储缆卷筒和排缆装置，其最重要的性能是储缆整齐性。缆绳在储缆卷筒上要实现多圈、多层整齐储缆或排缆，排缆装置的控制是关键，即需要一个丝杆带动排缆导轮以实现其在丝杆上往复运动，丝杆驱动的方式包括机械式和独立驱动式。
[0003]机械式驱动丝杆的方式是排缆丝杆和储缆卷筒之间采用链传动，储缆卷筒由电机驱动，通过链传动来带动双向丝杆运动，这样的好处是系统简单，排缆导轮在两端自动换向，但缺点也很明显，主要有以下几点：1)排缆丝杆是双向螺杆，增加了制造难度和费用；2)由于与双向丝杆咬合的单齿螺母容易磨损，多次运用后由于磨损造成排缆误差加大，排缆容易紊乱，严重时造成排缆导轮不能自动换向；3)乱缆后人工调整过程非常耗时和费力。
[0004]采用单向丝杆独立驱动的排缆装置可以解决机械式驱动的缺点，但独立驱动方式如果没有采取合适的控制方法，也会造成排缆不整齐，尤其在两端换向位置形成叠缆，另外换向方式往往是在两端采用行程开关或接近开关等传感器来触发换向，对此类传感器的安装位置提出了很高的要求，需要大量调试。由于排缆导轮在换向时有一个速度从某值降速到0再增速的过程，在一般控制器中，升速和降速斜坡都是事先设定好的，造成在降速过程中，初速不一样，降速时间也不尽相同，排缆导轮在这段过程中所走过的位移也不同，这会对两端换向位置处叠缆的概率加大，也就极易造成排缆不整齐。
[0005]随着容缆量的加大，容缆层数的增加，对单向丝杆独立驱动的排缆装置需要提出更高的控制要求，常规的方法已不能满足使用要求，采用新的控制方法是解决问题的关键所在。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种性能优良且使用方便的储缆绞车及其收放缆的控制方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种储缆绞车，其特征在于，由触摸屏、可编程序控制器(PLC)、第一伺服驱动器、制动电阻、第一编码器、第一伺服减速电机、储缆卷筒、缆绳、第一行程开关、排缆导轮、排缆丝杆、第二行程开关、第二伺服减速电机、第二编码器和第二伺服驱动器组成。其中，所述触摸屏连接可编程序控制器，可编程序控制器再分别连接第一伺服驱动器和第二伺服驱动器；所述第一伺服驱动器顺序连接第一伺服减速电机和储缆卷筒的左端，第一伺服驱动器还与制动电阻连接，第一伺服减速电机内置第一编码器；所述第二伺服驱动器顺序连接第
二伺服减速电机和排缆丝杆，第二伺服减速电机内置第二编码器，排缆丝杆通过螺母连接排缆导轮，排缆丝杆右端一侧安装有第一行程开关，排缆丝杆左端一侧安装有第二行程开关；所述缆绳在储缆卷筒上固定并缠绕若干圈，再垂直进入排缆导轮，并缠绕四分之一圈后出绳。
[0009]进一步优选的，所述第二编码器为26位绝对式光电编码器。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用的另一技术方案是：
[0011]一种储缆绞车的收放缆控制方法，包括收缆控制方法和放缆控制方法，其中，
[0012]一、收缆控制方法，设储缆卷筒内侧有效容绳宽度为L，缆绳直径为d，储缆卷筒的实时转速为n1，收缆时的控制方法包括如下步骤：
[0013]步骤1，PLC初始化，积分器清零，INT1＝0、INT2＝0、INT3＝0；
[0014]步骤2，PLC检测当前操作指令是否为收缆指令，当是，则转入下一步；当否，则在此循环检测；
[0015]步骤3，PLC采集第二编码器信号，并折算成排缆导轮当前实际线位移LF和当前实际线速度υF；
[0016]步骤4，PLC检测当前缆绳是否为奇数层，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤12；
[0017]步骤5，PLC判断排缆导轮当前位移LF是否小于(L
‑
2d)，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤13；
[0018]步骤6，PLC采集第一编码器信号，并以此为依据设置当前排缆导轮线速度υR＝d
×
n1；
[0019]步骤7，PLC对排缆导轮设置线速度υR与当前实际线速度υF取误差，得到误差结果υE＝υR
‑
υF；
[0020]步骤8，PLC对误差υE进行一次累加积分，得到一次累加积分结果INT1＝INT1+υE；
[0021]步骤9，PLC对一次累加积分结果INT1乘以一次积分系数Ki1，得到一次乘法运算结果M1＝INT1
×
Ki1；
[0022]步骤10，PLC对当前实际线速度υF乘以一次反馈系数Kf1，得到二次乘法运算结果M2＝υF
×
Kf1；
[0023]步骤11，PLC对一次乘法运算结果M1和二次乘法运算结果M2进行一次减法运算，得到一次减法运算结果S1＝M1
‑
M2，并转入步骤25；
[0024]步骤12，PLC判断排缆导轮当前位移LF是否大于2d，当是，则转入步骤6；当否，则转入步骤14；
[0025]步骤13，PLC设置排缆导轮线位移数值LR＝L
‑
d/2；
[0026]步骤14，PLC设置排缆导轮线位移数值LR＝d/2；
[0027]步骤15，PLC对排缆导轮设置线位移LR与当前实际线位移LF取误差，得到误差结果LE＝LR
‑
LF；
[0028]步骤16，PLC对误差LE进行二次累加积分，得到二次累加积分结果INT2＝INT2+LE；
[0029]步骤17，PLC对二次累加积分结果INT2乘以二次积分系数Ki2，得到三次乘法运算结果M3＝INT2
×
Ki2；
[0030]步骤18，PLC对当前实际线位移LF乘以二次反馈系数Kf2，得到四次乘法运算结果
M4＝LF
×
Kf2；
[0031]步骤19，PLC对三次乘法运算结果M3和四次乘法运算结果M4进行三次减法运算，得到三次减法运算结果S3＝M3
‑
M4；
[0032]步骤20，PLC对三次减法运算结果S3和排缆导轮当前实际线速度υF进行四次减法运算，得到四次减法运算结果S4＝S3
‑
υF；
[0033]步骤21，PLC对四次减法运算结果S4进行三次累加积分，得到三次累加积分结果INT3＝INT3+S4；
[0034]步骤22，PLC对三次累加积分结果INT3乘以三次积分系数Ki3，得到五次乘法运算结果M5＝INT3
×
Ki3；
[0035]步骤23，PLC对当前实际线速度υF进行乘以三次反馈系数Kf3，得到六次乘法运算结果M6＝υF...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储缆绞车，其特征在于，由触摸屏、可编程序控制器(PLC)、第一伺服驱动器、制动电阻、第一编码器、第一伺服减速电机、储缆卷筒、缆绳、第一行程开关、排缆导轮、排缆丝杆、第二行程开关、第二伺服减速电机、第二编码器和第二伺服驱动器组成，其中，所述触摸屏连接可编程序控制器，可编程序控制器再分别连接第一伺服驱动器和第二伺服驱动器；所述第一伺服驱动器依顺序连接第一伺服减速电机和储缆卷筒的左端，第一伺服驱动器还与制动电阻连接，第一伺服减速电机内置第一编码器；所述第二伺服驱动器依顺序连接第二伺服减速电机和排缆丝杆，第二伺服减速电机内置第二编码器，排缆丝杆通过螺母连接排缆导轮，排缆丝杆右端一侧安装有第一行程开关，排缆丝杆左端一侧安装有第二行程开关；所述缆绳在储缆卷筒上固定并缠绕若干圈，再垂直进入排缆导轮，并缠绕四分之一圈后出绳。2.根据权利要求1所述的一种储缆绞车，其特征在于，所述第二编码器为26位绝对式光电编码器。3.一种根据权利要求1或2所述的储缆绞车的收放缆控制方法，其特征在于，包括收缆控制方法和放缆控制方法，其中，一、收缆控制方法，设储缆卷筒内侧有效容绳宽度为L，缆绳直径为d，储缆卷筒的实时转速为n1，收缆时的控制方法包括如下步骤：步骤1，PLC初始化，积分器清零，INT1＝0、INT2＝0、INT3＝0；步骤2，PLC检测当前操作指令是否为收缆指令，当是，则转入下一步；当否，则在此循环检测；步骤3，PLC采集第二编码器信号，并折算成排缆导轮当前实际线位移LF和当前实际线速度υF；步骤4，PLC检测当前缆绳是否为奇数层，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤12；步骤5，PLC判断排缆导轮当前位移LF是否小于(L
‑
2d)，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤13；步骤6，PLC采集第一编码器信号，并以此为依据设置当前排缆导轮线速度υR＝d
×
n1；步骤7，PLC对排缆导轮设置线速度υR与当前实际线速度υF取误差，得到误差结果υE＝υR
‑
υF；步骤8，PLC对误差υE进行一次累加积分，得到一次累加积分结果INT1＝INT1+υE；步骤9，PLC对一次累加积分结果INT1乘以一次积分系数Ki1，得到一次乘法运算结果M1＝INT1
×
Ki1；步骤10，PLC对当前实际线速度υF乘以一次反馈系数Kf1，得到二次乘法运算结果M2＝υF
×
Kf1；步骤11，PLC对一次乘法运算结果M1和二次乘法运算结果M2进行一次减法运算，得到一次减法运算结果S1＝M1
‑
M2，并转入步骤25；步骤12，PLC判断排缆导轮当前位移LF是否大于2d，当是，则转入步骤6；当否，则转入步骤14；步骤13，PLC设置排缆导轮线位移数值LR＝L
‑
d/2；步骤14，PLC设置排缆导轮线位移数值LR＝d/2；步骤15，PLC对排缆导轮设置线位移LR与当前实际线位移LF取误差，得到误差结果LE＝
LR
‑
LF；步骤16，PLC对误差LE进行二次累加积分，得到二次累加积分结果INT2＝INT2+LE；步骤17，PLC对二次累加积分结果INT2乘以二次积分系数Ki2，得到三次乘法运算结果M3＝INT2
×
Ki2；步骤18，PLC对当前实际线位移LF乘以二次反馈系数Kf2，得到四次乘法运算结果M4＝LF
×
Kf2；步骤19，PLC对三次乘法运算结果M3和四次乘法运算结果M4进行三次减法运算，得到三次减法运算结果S3＝M3
‑
M4；步骤20，PLC对三次减法运算结果S3和排缆导轮当前实际线速度υF进行四次减法运算，得到四次减法运算结果S4＝S3
‑
υF；步骤21，PLC对四次减法运算结果S4进行三次累加积分，得到三次累加积分结果INT3＝INT3+S4；步骤22，PLC对三次累加积分结果INT3乘以三次积分系数Ki3，得到五次乘法运算结果M5＝INT3
×
Ki3；步骤23，PLC对当前实际线速度υF进行乘以三次反馈系数Kf3，得到六次乘法运算结果M6＝υF
×
Kf3；步骤24，PLC对五次乘法运算结果M5和六次乘法运算结果M6进行五次减法运算，得到五次减法运算结果S5＝M5
‑
M6；步骤25，PLC对运算结果进行数字量/模拟量转换，并返回到步骤2；步骤26，模拟量控制信号输出至第二伺服驱动器，用于第二伺服电机的驱动；二、放缆控制方法，设储缆卷筒内侧有效容绳宽度为L，缆绳直径为d，储缆卷筒的实时转速为n1，放缆时的控制方法包括如下步骤：步骤31，PLC初始化，积分器清零，INT1＝0、INT2＝0、INT3＝0；步骤32，PLC检测当前操作指令是否为放缆指令，当是，则转入下一步；当否，则在此循环检测；步骤33，PLC采集第二编码器信号，并折算成排缆导轮当前实际线位移LF和当前实际线速度υF；步骤34，PLC检测当前缆绳是否为奇数层，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤42；步骤35，PLC判断排缆导轮当前位移LF是否大于2d，当是，则转入下一步；当否，则转入步骤43；步骤36，PLC采集第一编码器信号，并以此为依据设置当前排缆导轮线速度υR＝d
×
n1；步骤37...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏程，荀顺达，陈刘刚，王强，张行斌，汪淑芬，付乐，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：