一种基于二维模糊控制的电缆防拉伸装置，属控制领域。包括PLC单元、力矩电机控制单元和电缆卷筒，其在电缆卷筒出线端设置一电缆拉力传感器；在PLC单元中设置一电缆拉力-电压模糊控制策略表；拉力传感器的信号输出端与PLC单元的I/O端口连接；PLC单元的I/O端口与力矩电机控制单元的输出电压测量端和输出电压控制输入端对应连接；PLC单元根据电缆所受拉力反馈信号和力矩电机控制单元输出电压反馈信号，通过对电缆拉力-电压模糊控制策略表的查询和输出，把所需的输出值施加到力矩电机控制单元的控制电压输入端，使力矩电机输出的转速和转矩自动保证与当时所需的转速和转矩相匹配，保证移动机械在工作过程中移动电缆的正常收/放，避免电缆在使用过程中受拉力过大而变形或拉断。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于控制领域，尤其涉及一种用于移动式机械的电缆卷盘的收放控制装置。
技术介绍
在大型电动移动机械作业过程中，移动电缆卷盘的工作状况直接影响移动电缆的使用安全和使用寿命，进而影响移动机的正常运行。目前大多数电缆卷盘采用カ矩电机驱动式，在这种方式下，为了满足电缆完全收 到卷盘上时驱动卷盘所需的较大力矩，往往把电机的カ矩调的很大，而随着电缆的逐渐放出驱动卷盘转动所需的カ矩逐渐变小，而驱动电机的输出力矩没有随之减小，这时大部分力矩便施加到电缆上，并且在放缆过程中，为了阻止电缆从卷盘上散落，卷盘驱动不是反转主动放缆，而是在驱动不变的情况下靠电缆与地面锚定的拉カ把电缆从卷盘中拉出来。由于移动机械运动较频繁，电缆频繁受到拉カ的作用会发生拉伸、扭曲，甚至被拉断，这不仅影响了安全稳定的生产，而且増加了设备成本和维护成本。一般在不改变卷盘驱动方式的前提下，要满足稳定收放缆的要求，只要做到卷盘的收缆线速度与移动机械行走的速度一致率即可。但矛盾的是在稳定卷盘角速度吋，随着收放缆的运行，卷盘的半径会发生变化，因此收缆线速度也会变化，同时卷盘所需的驱动カ矩也会变化。目前的卷盘驱动控制方式为开环控制方式，即根据所需最大カ矩人工设定カ矩电机电压调节器(MTC)的输出。采用这种控制方法，无论收缆还是放缆，无论电缆在盘上的多与少，其输出力矩都是一祥的，所以当收缆末尾时电缆所受拉カ较小，在收缆开始时和放缆过程中电缆要承受很大拉力，这样就会把电缆拉伸或拉断，从而影响移动机的稳定运行，或者由于增加电缆备品而造成设备成本上升。公告日为2009年I月14日，授权公告号为CN 201181831Y的中国技术专利，公开了ー种“电缆卷盘控制装置”，其具有卷盘、減速箱、驱动电机和电器控制箱，电器控制箱控制驱动电机转动，驱动电机通过减速箱驱动卷盘转动；其驱动电机为变频电机，驱动电机上设有负责采集速度和位置信号的编码器，減速箱或卷盘上设有用于判别位置和方向的信号开关，电器控制箱内设有变频器和可编程序控制器，编码器和信号开关的输出端与可编程序控制器输入端相连接，可编程序控制器输出端与变频器的输入端相连接，变频器的输出端与驱动电机的输入端相连接。上述技术方案采用了变频控制技术，若采用该技术方案用于现有设备的力矩式电缆卷盘改造，则从根本上改变了控制方式，成本较高，并且无拉カ反馈部分，电缆所受拉カ仍然不可实时自动调节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种基于ニ维模糊控制的电缆防拉伸装置，其通过在运行过程中的在线查询和控制电压输出，控制电压作用于电缆卷盘驱动电机的调压器，使之输出合适的电压值最終使电机输出的转速和转矩自动保证与当时所需的转速和转矩相匹配，这样不仅能保证移动机械在工作过程中移动电缆的正常收放，而且能避免电缆在使用过程中受拉カ过大而变形或拉断。本专利技术的技术方案是提供ー种基于ニ维模糊控制的电缆防拉伸装置，包括移动机械上的PLC単元、用于控制电缆卷筒的力矩电机控制单元和装有电缆的电缆卷筒，所述的PLC単元具有模拟量输入/输出模块，所述的カ矩电机控制单元具有电机运行电压输出设定电位器和输出电压控制输入端ロ，所述的电缆一端与地面接线箱连接，一端经电缆卷筒盘绕，与移动机械上的总电源进线箱连接；其特征是在电缆卷筒的出线端，设置ー个电缆拉カ传感器；在PLC単元中设置ー电缆拉力-电压模糊控制策略表；所述拉カ传感器的信号输出端与PLC单元的I/O端ロ连接；所述PLC单元的I/O端ロ与力矩电机控制单元的输出电压测量端和输出电压控制输入端ロ分别对应连接；所述的电缆拉カ传感器将电缆所受到的拉カ传送至PLC単元，所述的PLC单元测量力矩电机控制单元的输出电压。在移动机械移动过程和/或电缆卷筒转动中，所述的PLC単元根据电缆所受拉カ 反馈信号和力矩电机控制单元输出电压反馈信号，通过对电缆拉カ-电压模糊控制策略表的查询和输出，把所需的输出值施加到力矩电机控制单元的控制电压输入端，使カ矩电机控制单元输出合适的电压值，最終使力矩电机输出的转速和转矩自动保证与当时所需的转速和转矩相匹配，保证移动机械在工作过程中移动电缆的正常收/放，避免电缆在使用过程中受拉カ过大而变形或拉断。其中，所述的电缆拉カ传感器把检测到的电缆所受的拉力，实时地转换为0-10V的电压信号，反馈到PLC的拉カ反馈输入端。其所述的电缆拉カ-电压模糊控制策略表为ー个ニ维模糊控制表，作为ー个矩阵保存在PLC中，在移动机械及其控制程序的运行过程中，PLC単元实现对该数据块矩阵的在线查询。其所述的PLC单元首先把拉カ反馈信号和电压输出反馈信号的数值进行四舍五入，并把其数值作为ニ维模糊控制表的矩阵查询地址，然后到ニ维模糊控制表中查询对应的数据，并由PLC単元的模拟量输出模块输出至力矩电机控制单元的控制电压输入端。其所述的カ矩电机调节器按照PLC単元经过模糊推理部分输出的控制电压，线性对应的输出力矩电机所需的相应电压值，从而实现模糊控制。其所述的电缆拉カ-电压模糊控制策略表，通过人工对实际的电缆拉力反馈信息和调压器输出电压反馈信息采集，再进行隶属度划分而得到。进ー步的，所述的人工对实际的电缆拉力反馈信息和调压器输出电压反馈信息采集，首先依据现场需要在数据输入模块中确定电缆卷盘工作的电压上限、下限，现场完全保证电缆卷盘满盘时能正常驱动的电压为VD = 210V，空盘时能驱动卷盘的电压为VO =160V;把该工作范围内的电压分为5个档次为160V 170V为“很小”，170V 180V为“小”，180V 190V 为“适中”，190V 200V 为“太，，，200V 210V 为“很太”。其所述的隶属度划分包括对实际的电缆拉力反馈信息和调压器输出电压反馈信息进行隶属度划分，结果平均分为“很小”、“小”、“适中”、“大”和“很大”五档。与现有技术比较，本专利技术的优点是I.可以有效提高电缆卷盘力矩的控制精度，在不改变卷盘系统基本结构的前提下，改善了移动电缆的工作环境，确保移动电缆的使用安全；2.在改善电缆工作环境的前提下，延长了移动电缆的使用寿命，减少了电缆更换次数和备品数量，并且有效降低了卷盘驱动电机电耗，同时减少了设备结构磨损，因而最大限度的提高了经济效益；3.对被控对象的特性变化不敏感，模糊控制器的设计參数容易选择调整，算法简单执行快，并且结构简单容易实现。附图说明图I是原有卷盘驱动控制装置的电气结构示意 图2是本专利技术技术方案的电气结构示意图；图3是PLC模拟量输出的隶属度划分示意图；图4是PLC模拟量输入的隶属度划分示意图。其中，I为拉カ传感器2为拉カ反馈输入端3为电压反馈输入端，4为MTC输出电压测量端，5为MTC电压控制端。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进ー步说明。图I中，目前的卷盘驱动控制方式为开环控制方式，即根据所需最大カ矩人工设定カ矩电机电压调节器(MTC)的输出，采用这种控制方法，无论收缆还是放缆，无论电缆在盘上的多与少，其输出力矩都是一祥的，所以当收缆末尾时电缆所受拉カ较小，在收缆开始时和放缆过程中电缆要承受很大拉力，这样就会把电缆拉伸或拉断，从而影响移动机的稳定运行，或者由于增加电缆备品而造成设备成本上升。图2中，本技术方案包括移动机械上原有的PLC単元、用于控制电缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于二维模糊控制的电缆防拉伸装置，包括移动机械上的PLC单元、用于控制电缆卷筒的力矩电机控制单元和装有电缆的电缆卷筒，所述的PLC单元具有模拟量输入/输出模块，所述的力矩电机控制单元具有电机运行电压输出设定电位器和输出电压控制输入端口，所述的电缆一端与地面接线箱连接，一端经电缆卷筒盘绕，与移动机械上的总电源进线箱连接；其特征是：在电缆卷筒的出线端，设置一个电缆拉力传感器；在PLC单元中设置一电缆拉力？电压模糊控制策略表；所述拉力传感器的信号输出端与PLC单元的I/O端口连接；所述PLC单元的I/O端口与力矩电机控制单元的输出电压测量端和输出电压控制输入端口分别对应连接；所述的电缆拉力传感器将电缆所受到的拉力传送至PLC单元，所述的PLC单元测量力矩电机控制单元的输出电压；在移动机械移动过程和/或电缆卷筒转动中，所述的PLC单元根据电缆所受拉力反馈信号和力矩电机控制单元输出电压反馈信号，通过对电缆拉力？电压模糊控制策略表的查询和输出，把所需的输出值施加到力矩电机控制单元的控制电压输入端，使力矩电机控制单元输出合适的电压值，最终使力矩电机输出的转速和转矩自动保证与当时所需的转速和转矩相匹配，保证移动机械在工作过程中移动电缆的正常收/放，避免电缆在使用过程中受拉力过大而变形或拉断。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇明，王保林，杨继业，何建群，舒纳新，祝建荣，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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