[发明专利]一种起重机抓斗起升电机力矩平衡的控制系统

说明书

本发明涉及一种起重机抓斗起升电机力矩平衡的控制系统，包括由两块斗状颚板组成的抓斗、主令控制器、PLC、额定力矩相同的支持电机和开闭电机，主令控制器用于将操作命令传输给PLC，PLC根据接收到的操作命令、支持电机和开闭电机的实时输出力矩以及支持电机和开闭电机的实时转动位移，输出相应的控制指令给支持电机和开闭电机的变频器，从而进行抓斗的运动控制。本发明可以大大提高两台起升电机实现力矩平衡的控制精度，缩短了实现双机平衡需要的时间，有效避免了单台起升电机过载时间长的现象，提升了起重机抓斗作业时的稳定性与安全性。

技术领域

本发明属于起重机控制领域，具体涉及一种起重机抓斗起升电机力矩平衡的控制系统。

背景技术

抓斗作业作为起重机的一种主要作业工况，其装卸效率及安全直接影响散货码头的作业效率。抓斗作业一般需要两台起升电机同时卷扬，当1号起升电机(支持电机)和2号起升电机(开闭电机)以相同速度运行时，抓斗上升或下降，当1号起升电机(支持电机)和2号起升电机(开闭电机)以不同速度运行时，抓斗打开或关闭。在抓斗闭合上升过程中，需要两台电机分配相等的负载，这就需要两个电机对负载的力矩是均衡的。然而，抓斗抓取货物闭合后，起升电机在多数情况下处于力矩不平衡、某根起升钢丝绳松弛的状态。这就要求我们通过调整两台电机速度，达到双机力矩平衡的目的。

现有控制方法主要由变频器、电机以及操作室控制器和PLC组成。其中，两台起升电机各由一台变频器驱动，二者的电气控制之间相互配合，系统的操作命令由控制室的主令控制器经PLC给出。在抓斗闭合起升的过程中，通过判断两台起升电机力矩差异大小给出固定的速度偏差，实现两台起升电机力矩平衡。然而，这种仅通过判断两台起升电机力矩差异大小给出固定速度偏差的控制方法控制精度低，容易造成单台起升电机长时间处于过载状态，长时间在此状态下作业对该电机对应的起升机构(包括钢丝绳、电机、减速机、变频器等)损伤较大，且存在较大安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种起重机抓斗起升电机力矩平衡的控制系统，采用的技术方案如下：

一种起重机抓斗起升电机力矩平衡的控制系统，包括由两块斗状颚板组成的抓斗、主令控制器、PLC、额定力矩相同的支持电机和开闭电机；

所述斗状颚板分别通过缠绕在相互独立的两个卷筒上的钢丝绳进行控制；

所述支持电机和开闭电机分别通过减速机与两个卷筒对应连接，用于带动卷筒转动进行钢丝绳的收放，从而控制抓斗运动；当支持电机和开闭电机以相同速度运行时，抓斗上升或下降，当支持电机和开闭电机以不同速度运行时，抓斗打开或关闭；

所述支持电机和开闭电机的转轴上均安装有脉冲编码器，脉冲编码器通过高速计数器与PLC连接，用于获取支持电机和开闭电机的转动速度和转动位移；

所述支持电机和开闭电机分别通过变频器与PLC连接，变频器根据PLC的控制指令调节支持电机和开闭电机的电源频率，从而控制支持电机和开闭电机的转速；

所述主令控制器用于将操作命令传输给PLC，PLC根据接收到的操作命令、支持电机和开闭电机的实时输出力矩以及支持电机和开闭电机的实时转动位移，输出相应的控制指令给支持电机和开闭电机的变频器，从而进行抓斗的运动控制。

进一步地，在抓斗关闭后，PLC获取支持电机和开闭电机的实时输出力矩，通过比较输出力矩确定电机负载是否失衡，若电机负载失衡，则PLC根据支持电机和开闭电机的动态绳差生成补偿速度输出给支持电机或开闭电机的变频器，以调节相应电机的转速，进而实现电机负载平衡。

进一步地，将支持电机和开闭电机的电流值作为各自的输出力矩，若开闭电机与支持电机的电流差值大于设定的力矩调整点，则表示支持电机的负载过大，需要将生成的补偿速度输出给支持电机，直至电机负载恢复平衡；若开闭电机与支持电机的电流差值小于设定的力矩平衡点，则表示电机负载处于平衡状态。

进一步地，所述动态绳差的计算公式为：