[发明专利]一种回转式起重机吊重防摆防撞的控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，包括：协调控制模块、吊运控制模块、吊重防摆控制模块、轨迹优化控制模块、PROFIBUS现场总线、驱动机构；

所述协调控制模块、所述吊运控制模块、所述吊重防摆控制模块以及所述轨迹优化控制模块均与所述PROFIBUS现场总线相连；所述协调控制模块通过PROFIBUS现场总线分别对所述吊运控制模块、所述吊重防摆控制模块和所述轨迹优化控制模块进行综合协调控制与安全保护；

所述驱动机构的一端连接PROFIBUS现场总线、所述驱动机构的另一端连接回转式起重机实体；所述协调控制模块、所述吊运控制模块、所述吊重防摆控制模块以及所述轨迹优化控制模块之间综合协调后将驱动信息通过PROFIBUS现场总线送给所述驱动机构，所述驱动机构驱动回转式起重机实体进行作业。

2.根据权利要求1所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，还包括：第一检测机构；所述第一检测机构的一端连接所述驱动机构的另一端、所述第一检测机构的另一端连接PROFIBUS现场总线；所述第一检测机构将检测的信息通过PROFIBUS现场总线传递给所述协调控制模块；

所述驱动机构包括：回转运动驱动机构、俯仰运动驱动机构和起升运动驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，还包括：第二检测机构；所述第二检测机构的一端连接回转式起重机实体、所述第二检测机构的另一端连接PROFIBUS现场总线；所述第二检测机构将检测的信息通过PROFIBUS现场总线传递到所述吊重防摆控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，还包括：第三检测机构；所述第三检测机构的一端连接回转式起重机实体、所述第三检测机构的另一端连接PROFIBUS现场总线；所述第三检测机构将检测的信息通过PROFIBUS现场总线传递到所述轨迹优化控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，

所述协调控制模块包括上位PC机Ⅰ和综合协调控制器；所述上位PC机Ⅰ与所述综合协调控制器相连，所述综合协调控制器与所述PROFIBUS现场总线相连接；

所述吊运控制模块包括控制面板、起重机主令控制器、和机构运动控制器；所述控制面板和所述起重机主令控制器均与所述机构运动控制器相连接，所述机构运动控制器与所述PROFIBUS现场总线相连接；

所述吊重防摆控制模块包括上位PC机Ⅱ和吊重防摆控制器；所述上位PC机Ⅱ与所述吊重防摆控制器相连，所述吊重防摆控制器与所述PROFIBUS现场总线相连接；

所述轨迹优化控制模块包括上位PC机Ⅲ和轨迹优化控制器；所述上位PC机Ⅲ与所述轨迹优化控制器相连，所述轨迹优化控制器与所述PROFIBUS现场总线相连接。

6.根据权利要求2所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，所述第一检测机构包括：回转机构光电编码器、俯仰机构光电编码器和起升机构光电编码器；所述回转机构光电编码器检测所述回转运动驱动机构的输出，所述俯仰机构光电编码器检测所述俯仰运动驱动机构的输出，所述起升机构光电编码器检测所述起升运动驱动机构的输出。

7.根据权利要求3所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，所述第二检测机构为吊重摆角测量装置，包括：吊臂平面内摆角测量装置和吊臂平面外摆角测量装置；所述吊臂平面内摆角测量装置安装在吊臂顶端；吊臂平面外摆角测量装置安装在回转中心轴上的吊臂末端下方。

8.根据权利要求4所述的一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制系统，其特征在于，所述第三检测机构为吊重位置测量装置，包括：吊臂回转角度测量装置和吊臂俯仰角度测量装置；所述吊臂回转角度测量装置安装在吊臂左侧；所述吊臂俯仰角度测量装置安装在吊臂右侧。

9.一种回转式起重机吊重的防摆防撞控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，接通回转式起重机控制系统电源，同时给轨迹优化控制模块的上位PC机Ⅲ和吊重防摆控制模块的上位PC机Ⅱ输入给定值；

步骤2，所述给定值经过轨迹优化控制模块的上位PC机Ⅲ和吊重防摆控制模块的上位PC机Ⅱ转化后分别对应传递给轨迹优化控制器和吊重防摆控制器，信息经轨迹优化控制器优化处理和吊重防摆控制器整形处理后传递到协调控制模块的综合协调控制器进行协调处理；

步骤3，综合协调控制器处理过的信息再传递到吊运控制模块的机构运动控制器、机构运动控制器将信息转化处理后分别传递到回转运动驱动机构、俯仰运动驱动机构、起升运动驱动机构；所述回转运动驱动机构、俯仰运动驱动机构、起升运动驱动机构根据传递过来的驱动信息进行相应的动作，回转式起重机实体进入作业状态；

步骤4，回转机构光电编码器实时检测回转机构驱动电机的转数n₁；俯仰机构光电编码器实时检测俯仰机构驱动电机的转数n₂；起升机构光电编码器实时检测起升机构驱动电机的转数n₃；

步骤5，将n₁、n₂和n₃信息通过PROFIBUS现场总线传递到协调控制模块的综合协调控制器中进行对比计算；

步骤6，吊臂平面内摆角测量装置实时检测作业过程中吊重在吊臂平面内的摆角θ₁；吊臂平面外摆角测量装置实时检测作业过程中吊重在吊臂平面外的摆角θ₂；

步骤7，将摆角θ₁和θ₂的信息通过PROFIBUS现场总线传递到吊重防摆控制模块的吊重防摆控制器中进行对比计算；

步骤8，吊臂回转角度测量装置实时检测作业过程中吊臂的回转角度α；吊臂俯仰角度测量装置实时检测作业过程中吊臂的俯仰角度β；

步骤9，将回转角度α和俯仰角度β的信息通过PROFIBUS现场总线传递到轨迹优化控制模块的轨迹优化控制器中进行对比计算；

步骤10，将步骤5、步骤7、步骤9的计算结果传递到吊运控制模块的机构运动控制器中，机构运动控制器发出相应的指令来驱动回转运动驱动机构、俯仰运动驱动机构和起升运动驱动机构；

步骤11，回转运动驱动机构、俯仰运动驱动机构和起升运动驱动机构通过改变相应的参数来调整吊重作近似直线运行轨迹、以及调整所述运行轨迹下的吊重的摆动在允许的范围内。