[发明专利]用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置和方法

说明书

技术领域：

本发明涉及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，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。 

背景技术：

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。 

发明内容：

本发明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用于光电复合承重缆绳收放的电动绞车控制装置和方法。 

为了实现上述目的，本发明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；