本发明专利技术公开一种用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置和方法，所述装置包括操纵单元、摩擦绞车制动电阻、摩擦绞车变频器、摩擦绞车、摩擦绞车信号检测单元、工控机、交流电源、储缆绞车变频器、储缆绞车制动电阻和储缆绞车。所述方法采用了变频调速技术结合控制装置实现了摩擦绞车和储缆绞车的闭环控制以及二者之间的同步控制，同时结合多种信号检测提高了系统运行的安全性。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术涉及一种，特别涉及一种以变频方式驱动的绞车数字计算机控制装置和方法。
技术介绍
:绞车是一种常见的传动设备，应用在矿井、起重设备、深海探测、浮空器系留、救生设备、游乐设施等等各行各业，绞车与被拖动对象之间大部分采用钢丝绳连接，由于钢丝绳具有足够的强度和硬度，不怕挤压变形，安全性较高，因此广泛应用。但是如果绳索要求的长度较长，几百米甚至几千米时，钢丝绳自身的重量可能比拖动对象的重量还要大，势必要求驱动功率大大增加，这是其一；其二，如果被拖动对象本身是一个需要有线供电的设备，甚至其上的设备需要和其它设备间进行有线通讯，显然这时钢丝绳就不能作为拖动媒介了，采用光电复合承重缆绳就成为首选，它是由高分子材料作纤维来进行承重的，具有质量轻，抗拉强度高等优点，内部可嵌入光纤和电缆，因此可以解决长距离通讯、输电和承载等问题，但是这种缆绳在径向受到较大的挤压应力时不能保持圆形形状，也就说容易被压扁，破坏了内部的光纤和电缆。因此这种缆绳在拖动较大负载时，大量的缆绳以多层缠绕的方式存放在储缆卷筒上，如不采取措施，会造成里层的缆绳被外层的缆绳压扁，最里侧一层的缆绳最为严重。因此一个卷筒既具有拖动负载的功能又具有存放缆绳的功能对于这种缆绳是不适合的，需要把拖动功能和存放功能分开。为此，就需要两个绞车，二者配合，协调一致的工作。拖动负载的绞车除了直接带动负载外，还通过摩擦，减张力的原理，使其出绳端张力减小，因而称之为摩擦绞车；存放缆绳的绞车的任务就是使缆绳整齐存放，并使缆绳挤压应力小，这时需要设置一个进缆的张力，这个张力只需使缆绳能够绷直、不松弛即可，因此不需要很大的力就可实现，该绞车也称之为储缆绞车。上述摩擦绞车和储缆绞车之间通过光电复合承重缆绳连接起来，要使整个系统能够顺畅工作，二者之间必须能以某种方式协调起来。另外正是由于光电复合承重缆绳的多功能性使得它的造价十分昂贵，在执行收放任务时如何有效地防止绞车系统可能对缆绳造成的破坏，提高缆绳的使用寿命，也是绞车控制系统面临的重大问题。
技术实现思路
:本专利技术的目的就是针对光电复合承重缆绳的特点及其所带来的问题，提供一种安全性非常高的。为了实现上述目的，本专利技术采用的控制装置包括:操作单元:用于人工输入收、放缆速度信号以及停车信号；所述操作单元由模拟量输出模块和开关量输出模块组成；模拟量输出模块的模拟量输出信号直接输出至摩擦绞车变频器，作为频率变化的信号源；开关量输出模块的开关量输出信号是输出操作单元的操作状态，是处于收、放还是停状态，所述开关量输出信号直接输出至工控机的信号采集模块；摩擦绞车制动电阻:用于在绞车系统放缆情况下，负载倒拖时，释放掉摩擦绞车减速电机处于发电状态所产生的电能；所述摩擦绞车制动电阻的输入端与摩擦绞车变频器的输出端连接；摩擦绞车变频器:用于为摩擦绞车提供变频电源以驱动摩擦绞车；所述摩擦绞车变频器需配置成速度伺服工作方式，还需配置其驱动电机的规格参数，最大转速，从O至最大转速之间的加减速时间等参数；摩擦绞车:用于直接拖动负载；所述摩擦绞车由摩擦绞车减速电机、装在摩擦绞车减速电机尾部的摩擦绞车编码器、摩擦绞盘和负载组成；所述摩擦绞车编码器装在摩擦绞车减速电机尾部，并把摩擦绞车减速电机的速度信号以脉冲编码的格式反馈到摩擦绞车变频器；所述摩擦绞盘由一对上下布置的绞盘构成，每个绞盘开若干个半圆型绳槽，用于缆绳的缠绕；所述负载与缆绳连接，由缆绳拖动其运动；信号检测单元:用于检测摩擦绞车状态；工控机:用于对摩擦绞车和储缆绞车的逻辑控制，同时使显示所述控制装置状态参数；所述工控机由信号输出模块、信号处理模块、信号采集模块和通讯模块组成；所述信号输出模块具有两组继电器输出信号，一组输出至摩擦绞车变频器，另一组输出至储缆绞车变频器；所述信号处理模块用于处理信号采集模块采集的信号并通过信号输出模块输出控制指令；所述信号采集模块采集由开关量输出模块传送过来的开关量输出信号和信号检测单元传送过来的模拟量信号；所述通讯模块用于信号处理模块与两个变频器的通讯；交流电源:分别与摩擦绞车变频器和储缆绞车变频器连接，用于提供交流电源；储缆绞车变频器:用于为储缆绞车提供变频电源以驱动储缆绞车；储缆绞车制动电阻:用于在储缆绞车减速电机被倒拖情况下，释放掉储缆绞车减速电机处于发电状态所产生的电能；所述储缆绞车制动电阻的输入端与储缆绞车变频器的输出端连接；储缆绞车:用于存放缆绳，并与摩擦绞车在运行控制中保持线速度同步；所述储缆绞车由储缆绞车减速电机、装在储缆绞车减速电机尾部的储缆绞车编码器、储缆卷筒和排缆机构组成；所述储缆绞车减速电机为储缆卷筒提供动力；所述储缆绞车编码器装在储缆绞车减速电机尾部，并把储缆绞车减速电机的转速信号以脉冲编码的格式反馈到储缆绞车变频器；所述储缆卷筒用来存放缆绳，并在储缆绞车减速电机驱动下保持与摩擦绞车线速度同步；所述排缆机构是用于缆绳在储缆卷筒上储缆，同时在排缆机构上装有放缆长度测量传感器以测量放出去的缆绳长度。用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置的控制方法，控制步骤为:(I)开始，初始化；(2)设定一个循环周期时间；(3)根据操作单元的开关量输出模块对操作单元的操作状态进行判断装置是否处于启动状态，如果不是，则继续对操作单元的状态进行判断，如果是，进入下一步；(4)储缆绞车启动并运行；(5)延时预设的时间；(6)摩擦绞车启动并运行，拖动负载运动；(7)根据操作单元的开关量输出模块的输出指令判断装置是否停车，如果没有停车指令，则又回到步骤(4)，循环执行；如果有停车指令，则进入下一步；(8)摩擦绞车停车；(9)判断摩擦绞车速度是否为0，如果不为0，则在此继续等待，如果为0，进入下一I K少；(10)储缆绞车停车；(11)周期循环过程是否需要结束，如果不是，则回到步骤3 ;如果是，则进入下一I K少；(12)结束。本专利技术的优点和有益效果是:(I)实现了摩擦绞车和储缆绞车两个绞车的协调控制，使得排缆整齐。由于摩擦绞车是速度控制方式，储缆绞车是力矩控制方式，摩擦绞车减速电机是大功率、大扭矩的电机，直接驱动负载，是负载速度控制的实施者；储缆绞车减速电机是小功率、小扭矩的电机，其负载是进入到储缆绞车的缆绳张力，且该张力实质是由储缆绞车减速电机自身控制的，因为储缆绞车是力矩控制方式，且储缆绞车始终设置为收缆运动。当整个绞车系统处于放缆状态时，摩擦绞车处于正常的放缆工况，尽管此时储缆绞车设置为收缆运动，但是由于其输出力矩远小于摩擦绞车，因此被摩擦绞车倒拖成放缆运动；当整个绞车系统处于收缆状态时，摩擦绞车处于正常的收缆工况，此时储缆绞车仍设置为收缆运动，如果没有缆绳的缠绕，储缆绞车的速度由于没有外负载而变得越来越快，甚至飞车，但是实际中由于缆绳的牵扯，储缆绞车想快而快不起来，被迫跟随摩擦绞车线速度同步；(2)整个绞车系统安全措施完备。在系统停车状态下，为避免电机刹车失效而造成负载失控，设置了机械制动装置，当该机械制动装置处于制动状态时，如果启动绞车系统，由于程序的控制，系统不会启动；在收放过程中出现摩擦绞车与储缆绞车不同步报警、排缆故障报警、缆绳张力超限报警、失速报警时系统会自动减速停车，避免了急停造成的冲击；在放缆过程出现放缆至最后一层报警，系统自动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置，其特征是所述装置包括：操作单元：用于人工输入收、放缆速度信号以及停车信号；所述操作单元由模拟量输出模块和开关量输出模块组成；模拟量输出模块的模拟量输出信号直接输出至摩擦绞车变频器，作为频率变化的信号源；开关量输出模块的开关量输出信号是输出操作单元的操作状态，是处于收、放还是停状态，所述开关量输出信号直接输出至工控机的信号采集模块；摩擦绞车制动电阻：用于在绞车系统放缆情况下，负载倒拖时，释放掉摩擦绞车减速电机处于发电状态所产生的电能；所述摩擦绞车制动电阻的输入端与摩擦绞车变频器的输出端连接；摩擦绞车变频器：用于为摩擦绞车提供变频电源以驱动摩擦绞车；所述摩擦绞车变频器需配置成速度伺服工作方式，还需配置其驱动电机的规格参数，最大转速，从0至最大转速之间的加减速时间等参数；摩擦绞车：用于直接拖动负载；所述摩擦绞车由摩擦绞车减速电机、装在摩擦绞车减速电机尾部的摩擦绞车编码器、摩擦绞盘和负载组成；所述摩擦绞车编码器装在摩擦绞车减速电机尾部，并把摩擦绞车减速电机的速度信号以脉冲编码的格式反馈到摩擦绞车变频器；所述摩擦绞盘由一对上下布置的绞盘构成，每个绞盘开若干个半圆型绳槽，用于缆绳的缠绕；所述负载与缆绳连接，由缆绳拖动其运动；信号检测单元：用于检测摩擦绞车和储缆绞车的状态；工控机：用于对摩擦绞车和储缆绞车的逻辑控制，同时显示所述控制装置状态参数；所述工控机由信号输出模块、信号处理模块、信号采集模块和通讯模块组成；所述信号输出模块具有两组继电器输出信号，一组输出至摩擦绞车变频器，另一组输出至储缆绞车变频器；所述信号处理模块用于处理信号采集模块采集的信号并通过信号输出模块输出控制指令；所述信号采集模块采集由开关量输出模块传送过来的开关量输出信号和信号检测单元传送过来的模拟量信号；所述通讯模块用于信号处理模块与两个变频器的通讯；交流电源：分别与摩擦绞车变频器和储缆绞车变频器连接，用于提供交流电源；储缆绞车变频器：用于为储缆绞车提供变频电源以驱动储缆绞车；储缆绞车制动电阻：用于在储缆绞车减速电机被倒拖情况下，释放掉储缆绞车减速电机处于发电状态所产生的电能；所述储缆绞车制动电阻的输入端与储缆绞车变频器的输出端连接；储缆绞车：用于存放缆绳，并与摩擦绞车在运行控制中保持线速度同步；所述储缆绞车由储缆绞车减速电机、装在储缆绞车减速电机尾部的储缆绞车编码器、储缆卷筒和排缆机构组成；所述储缆绞车减速电机为储缆卷筒提供动力；所述储缆绞车编码器装在储缆绞车减速电机尾部，并把储缆绞车减速电机的转速信号以脉冲编码的格式反馈到储缆绞车变频器；所述储缆卷筒用来存放缆绳，并在储缆绞车减速电机驱动下保持与摩擦绞车线速度同步；所述排缆机构是用于缆绳在储缆卷筒上储缆，同时在排缆机构上装有放缆长度测量传感器以测量放出去的缆绳长度。...
【技术特征摘要】
1.一种用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置，其特征是所述装置包括: 操作单元:用于人工输入收、放缆速度信号以及停车信号；所述操作单元由模拟量输出模块和开关量输出模块组成；模拟量输出模块的模拟量输出信号直接输出至摩擦绞车变频器，作为频率变化的信号源；开关量输出模块的开关量输出信号是输出操作单元的操作状态，是处于收、放还是停状态，所述开关量输出信号直接输出至工控机的信号采集模块；摩擦绞车制动电阻:用于在绞车系统放缆情况下，负载倒拖时，释放掉摩擦绞车减速电机处于发电状态所产生的电能；所述摩擦绞车制动电阻的输入端与摩擦绞车变频器的输出端连接； 摩擦绞车变频器:用于为摩擦绞车提供变频电源以驱动摩擦绞车；所述摩擦绞车变频器需配置成速度伺服工作方式，还需配置其驱动电机的规格参数，最大转速，从O至最大转速之间的加减速时间等参数； 摩擦绞车:用于直接拖动负载；所述摩擦绞车由摩擦绞车减速电机、装在摩擦绞车减速电机尾部的摩擦绞车编码器、摩擦绞盘和负载组成；所述摩擦绞车编码器装在摩擦绞车减速电机尾部，并把摩擦绞车减速电机的速度信号以脉冲编码的格式反馈到摩擦绞车变频器；所述摩擦绞盘由一对上下布置的绞盘构成，每个绞盘开若干个半圆型绳槽，用于缆绳的缠绕；所述负载与缆绳连接，由缆绳拖动其运动； 信号检测单元:用于检测摩擦绞车和储缆绞车的状态； 工控机:用于对摩擦绞车和储缆绞车的逻辑控制，同时显示所述控制装置状态参数；所述工控机由信号输出模块、信号处理模块、信号采集模块和通讯模块组成；所述信号输出模块具有两组继电器输出信号，一组输出至摩擦绞车变频器，另一组输出至储缆绞车变频器；所述信号处 理模块用于处理信号采集模块采集的信号并通过信号输出模块输出控制指令；所述信号采集模块采集由开关量输出模块传送过来的开关量输出信号和信号检测单元传送过来的模拟量信号；所述通讯模块用于信号处理模块与两个变...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏程，杨林初，张冰蔚，鄢华林，张成明，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
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