[实用新型]抓斗式卸船机自动抛取料控制设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抓斗式卸船机自动抛取料控制设备。 

背景技术

目前全球经济形势严峻，国家在大力倡导节能减排的主张，随着人力成本越来越高，各大企业都在提高设备自动化程度，减少岗位人员，因此来降低生产成本，所以无人操作全自动产品倍受青睐。在钢铁行业尤其如此。中国的钢铁企业中向来是员工众多，通常一个岗位都是几个人，人力成本压力很大。 

作为钢铁企业的重要生产设备，桥式抓斗卸船机是散货码头生产作业的主要机械。抓斗卸船机在作业过程中，由于小车的加减速和负载的提升动作以及外界因素引起的扰动等会引起抓斗的来回摆动，这不但增加了事故发生的可能性，而且严重影响了生产作业效率的提高。因此迫切要求研究桥式起重机的自动控制设备，以解决对操作员经验的过分依赖性，从而大幅度的提高工作效率。其中，卸船机自动作业控制设备的核心问题就是小车的定位和负载防摆控制的研究。 

但是电子防摇和抓斗卸船机半自动作业控制设备核心技术一直是掌握在外方手中，而且不作为软件单独出售，只随硬件配套销售，造成抓斗卸船机电控部分价格昂贵。因此对电子防摇进行研究，开发具有自主知识产权的抓斗卸船机半自动作业控制设备就显得十分必要了。 

实用新型内容

本实用新型实现一种抓斗式卸船机自动抛取料控制设备，具有电子防摇控制功能，有效解决起重机起升载荷在运行过程中摇摆的问题，从而的节省大量人力成本，同时实现抓斗卸船机的半自动作业控制，从而大幅度提高生产效 率，降低生产成本，并且也会是人身伤亡的重大安全事故率大幅度降低。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

该抓斗式卸船机自动抛取料控制设备由CPU电路、总线接口电路、总线解码电路、起升编码器接口电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器接口电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、显示单元、看门狗电路、电源电路构成，所有电路集成在一块PCB线路板上；其中整流稳压电源电路为所有其他电路提供单元；总线接口电路与总线解码电路相连；起升编码器接口电路与起升编码器数据转换电路相连；小车编码器接口电路与小车编码器数据转换电路相连；显示电路与显示单元相连；总线解码电路、起升编码器数据转换电路、小车编码器数据转换电路、存储器电路、键盘电路、显示电路、看门狗电路与CPU电路相连；外部设备的总线回路与本实用新型的总线接口电路相连；外部设备的电源与本实用新型的电源电路相连；外部起升位置编码器与本实用新型的起升编码器接口电路相连；外部小车位置编码器与本实用新型的小车编码器接口电路相连。 

本实用新型的内容包括两点，一是电子防摇系统的实现，二是半自动化作用系统的实现。 

对于抓斗式卸船机而言电子防摇系统就是要实现在抓斗式卸船机运行过程中能够通过防摇技术利用载荷的摇摆产生最优摇摆曲线进行抛料和取料。该技术将实现在运行过程中载荷不产生大幅度的摇摆，在运行到目标位置时，起升机构处于可以立即进行取料或放料的工作状态。 

根据卸船机的特点，本实用新型采用不检测角度的控制方法，即最优时间控制技术。最优控制理论所研究的问题可以概括为：对一个受控的动力学系统 或运动过程，从一类允许的控制方案中找出一个最优的控制方案，使系统的运动在由某个初始状态转移到指定的目标状态的同时，其性能指标值为最优。 

为了解决最优控制问题，必须建立描述受控运动过程的运动方程，给出控制变量的允许取值范围，指定运动过程的初始状态和目标状态。针对卸船机，初始状态为小车运行前抓斗无摆动，目标状态为到达指定的位置停止并且抓斗无摆动。 

在解决了电子防摇的技术问题之后，本实用新型需要实现的另一个技术难点是实现抓斗式卸船机的半自动化控制。 

本实用新型通过编码器，可以测量出小车行走的距离，当到达目标位置后，小车完成卸料动作返回，在半自动化运行过程中，通过位置和限位来控制小车的动作，虽然简单，但由于动作存在变化的加减速过程，位置控制不精确。 

根据上诉困难，本实用新型采用了新的自动运行控制方案——步进控制方法。 

通过已知的小车启动速度，目标速度，加速度，和要行走的距离，可以通过物理公式，计算出小车在每段时间内，小车应有的速度和加速度，从而通过时间的变化，在每段步进阶段给以不同的速度和加速度，以实现精确的位置控制。 

整个半自动化运行分为12时段： 

第1时段 制动器打开； 

第2时段 小车从静止加速到第一段给定速度； 

第3时段 小车以第一段速度匀速运行；