CN103466452A - 一种起重机运行控制方法及起重机运行控制*** - Google Patents

Abstract

一种起重机运行控制方法，包括步骤：变频器设定加速加速度、减速加速度以及目标距离并计算进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段的距离；通过起重机所连接的传感器获得实时位置并在第一阶段向电机输出加速加速度、在第二阶段停止向电机输出加速加速度以及在第三阶段向电机输出减速加速度，其中，还根据实时位置计算并输出补偿加速度至电机。本发明还公开了一种起重机运行控制***。本发明所提供的起重机运行控制方法及起重机运行控制***可以提高起重机运行效率以及降低操作复杂度。

Description

一种起重机运行控制方法及起重机运行控制***

技术领域

本发明涉及起重机控制领域，更具体地说，涉及一种起重机运行控制方法及起重机运行控制***。

背景技术

在起重机的停靠作业中，常用的方法是在起重机接近目标位置时对其进行逐级减速，直至起重机停靠到目标位置。这种方法需要对起重机进行多次减速操作，并使用较低的爬行速率行驶较长时间，所以效率较低，停靠时间较长；而且，因为逐级减速需要不断的调整加速度值，需反复对控制设备进行操作，增加了设备的调试难度，从而无法实现高效、快捷的停靠作业。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对起重机使用逐级减速方法进行停靠的效率低、调试复杂等方面的问题，提供一种起重机运行控制方法及起重机运行控制***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供一种起重机运行控制方法，包括以下步骤：S1：变频器设定所述起重机的加速加速度、减速加速度以及所述起重机与所述目标位置的距离，并将所述起重机与所述目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段；S2：在所述起重机位于所述第一阶段时，向所述电机输出所述加速加速度；在所述起重机位于所述第二阶段时，停止向所述电机输出所述加速加速度，在所述起重机位于所述第三阶段时，向所述电机输出所述减速加速度；并且在所述起重机位于所述第一至第三阶段中的任意一个阶段时，实时地检测所述起重机的实时位置，并根据所述实时位置计算补偿加速度，并向所述电机输出所述补偿加速度。

本发明所述的起重机运行控制方法，所述步骤S1还包括：所述变频器根据所述加速加速度、所述减速加速度以及所述目标距离判断所述起重机是否能达到预定的最大速率，当不能达到所述最大速率时，确定所述第二阶段的距离为零；所述步骤S2中：若所述步骤S1中确定所述第二阶段的距离为零，则在所述第一阶段结束后直接进入所述第三阶段。

本发明所述的起重机运行控制方法，所述步骤S2中根据所述实时位置计算所述补偿加速度具体包括：S21：根据所述加速加速度、所述减速加速度以及当前阶段的距离计算当前阶段结束时的速率，并根据所述实时位置计算所述当前阶段的剩余距离；S22：根据所述速率和所述剩余距离计算所述电机在所述实时位置所需的理想加速度，将所述理想加速度和当前阶段向所述电机输出的所述加速加速度或所述减速加速度的差值确定为所述补偿加速度。

本发明所述的起重机运行控制方法，所述加速加速度的值与所述减速加速度的值互为相反数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：提供一种起重机运行控制***，包括用于控制起重机运行的变频器、电机以及用于侦测所述起重机实时位置的传感器，其中，所述实时位置是指所述起重机离开起始位置后的运行距离，所述变频器还包括：获取模块，用于从所述传感器获取所述实时位置；计算模块，用于设定所述起重机的加速加速度、减速加速度以及所述起重机与所述目标位置的距离，并将所述起重机与所述目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段；输出模块：根据所述实时位置，在所述起重机位于所述第一阶段时，用于向所述电机输出所述加速加速度；在所述起重机位于所述第二阶段时，用于停止向所述电机输出所述加速加速度，在所述起重机位于所述第三阶段时，用于向所述电机输出所述减速加速度；其中，所述计算模块还用于根据所述实时位置计算补偿加速度，所述输出模块还用于向所述电机输出所述补偿加速度。

本发明所述的起重机运行控制***，所述计算模块还用于根据所述加速加速度、所述减速加速度以及所述目标距离判断所述起重机是否能达到预定的最大速率，当不能达到所述最大速率时，确定所述第二阶段的距离为零；所述输出模块在所述第二阶段距离为零时，在所述第一阶段结束后直接进入所述第三阶段。

本发明所述的起重机运行控制***，所述计算模块通过以下方式确定补偿加速度：根据所述加速加速度、所述减速加速度以及当前阶段的距离计算当前阶段结束时的速率，根据所述实时位置计算所述当前阶段的剩余距离，并根据所述速率和所述剩余距离计算所述电机在所述实时位置所需的理想加速度，并将所述理想加速度和当前阶段向所述电机输出的所述加速加速度或所述减速加速度的差值确定为所述补偿加速度。

本发明所述的起重机运行控制***，所述计算模块还用于设定所述加速加速度的值与所述减速加速度的值互为相反数。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：可以减少起重机的停靠时间，提高起重机运行控制效率并降低调试难度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中起重机运行控制***实施例的示意图。

图2是本发明中起重机运行控制方法实施例的示意图。

图3是本发明起重机运行控制方法一实施方式中速度与时间的函数关系示意图。

图4是本发明起重机运行控制方法另一实施方式中速度与时间的函数关系示意图。

图5是本发明起重机运行控制方法中计算补偿加速度的示意图。

图6是本发明起重机运行控制方法中计算补偿加速度的另一示意图。

图7是本发明起重机运行控制***中变频器一实施方式的功能模块图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明中起重机运行控制***实施例的示意图，如图1所示，起重机运行控制***包括用于对起重机运行进行控制的变频器100、用于侦测起重机的实时位置的传感器200以及用于驱动起重机的电机300。

在起重机运行之初，变频器100根据输入的参数设定用于加速的加速加速度以及用于减速的减速加速度。在起重机行进过程中，变频器100将设定好的加速度调整命令输出给电机300，电机300接收变频器100的加速度调整命令并根据该加速度调整命令调整输出功率，从而控制起重机以设定的加速度运行。

传感器200侦测的实时位置是指起重机开始运行后所行进的距离，传感器200将侦测到的实时位置传送给变频器100，从而变频器100可以根据传感器200提供的实时位置判断当前所在位置并决定当前应向电机300输出的加速度。在本发明的一实施方式中，变频器采用可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic Controller）完成控制动作。

如图2所示，是本发明起重机运行控制方法实施例的示意图，该方法用于控制起重机停靠在目标位置，其包括以下步骤：

S1：变频器100设定所述起重机的加速加速度、减速加速度以及起重机与目标位置的距离，并将起重机与所述目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段。具体的，第一阶段的距离为起重机以设定的加速加速度从零运行到最高速率所运行的距离（起点为起重机的初始位置）；第三阶段的距离为起重机以减速加速度从最高速率到零所运行的距离（其终点为目标位置）；第二阶段处于第一阶段和第二阶段之间。

S2：在变频器100根据来自传感器200的实时位置确定起重机位于第一阶段时，向起重机的电机300输出加速加速度（即向电机300输出加速度调整指令，该指令中包含步骤S1中设定的加速加速度）；在变频器100根据来自传感器200的实时位置确定起重机位于第二阶段时，停止向电机300输出加速加速度；在变频器100根据来自传感器200的实时位置确定起重机位于第三阶段时，向电机300输出减速加速度（即向电机300输出加速度调整指令，该指令中包含步骤S1中设定的减速加速度）。

在上述步骤S2中，变频器100在起重机位于第一至第三阶段中的任意一个阶段时，都通过传感器200实时地检测起重机的实时位置，并根据实时位置计算补偿加速度，并向电机300输出补偿加速度。

在具体应用中，可以使用加速时间替代加速度使用以描述变频器控制起重机进行加速的状态。

图3所示，上述起重机运行控制方法在具体实现时，首先，变频器100设定加速加速度、减速加速度以及起重机从起始位置到目标位置的目标距离，从而确定加速阶段、减速阶段以及匀速运行阶段。然后，变频器100进行如下控制：

在0—t1阶段，是加速阶段，变频器100输出加速加速度至电机，起重机在t1时达到起重机预设的最大速率Vmax，其中，最大速率Vmax是变频器100预先设定的起重机在运行中允许达到的最大速率。

在t1—t3阶段，是匀速阶段，变频器100停止输出加速加速度至电机300，起重机保持最大速率Vmax运行。

在t3—t6阶段，变频器100输出减速加速度至电机300，起重机逐渐减速至静止状态。

因为0—t1、t1—t3以及t3—t6三个阶段所运行的距离之和等于目标距离，所以，起重机在t6时可以准确停靠在目标位置。

相比本实施方式的起重机运行控制方法，传统起重机运行控制方法采用逐级减速的方法，如图3所示，在t2时开始减速，并在t4-t7阶段以低速爬行一段时间，在t7时再次减速，并最终在t8时停靠在目标位置。可以看到，在运行之初以同样的加速加速度进行加速行驶时，本实施方式所揭示的方法可以使起重机在t6时就完成停靠，比传统方法在t8时才完成停靠要更有效率，且无需为了逐级减速而多次进行参数设定。

在本发明的另一个实施方式中，变频器100根据加速加速度、减速加速度以及目标距离计算后得出起重机难以达到最大速率Vmax而只能达到较低的速率V1时，变频器100只设定加速阶段和减速阶段，将匀速阶段的距离设定为零，并进行如下控制（如图4所示）：

在0—t10阶段，变频器100输出加速加速度至电机300，起重机在t10时达到速率V1。

在t10—t13阶段，变频器100输出减速加速度至电机300，起重机逐渐减速至静止。

因为0—t10和t10—t13两个阶段所运行的距离之和等于目标距离，所以，起重机在t13时可以准确停靠在目标位置。同样，传统其中起重机运行控制方法中，若目标距离较短且进行逐级减速进行停靠，起重机需在t9处即开始进行减速，并在t11—t14阶段进行低速爬行，最终在t15时停靠在目标位置，相较本实施方式，其停靠时间较长且设置参数较多。

作为本发明的进一步改进，变频器100设定加速加速度的值等于减速加速度的值，从而图3中0—t1阶段与t3—t6阶段的距离相等、图4中0—t10阶段与t10—t13阶段的距离相等，变频器100在图3所示的方式中剩余距离等于加速阶段的距离时，或在图4所示的方式中加速阶段的距离等于减速阶段的距离时即可进行减速，简化了变频器100的计算流程，提高了运算效率。

图3所示的方式是在忽略变频器100存在信号延迟以及摩擦力的情况下实行的起重机运行控制方法，考虑到变频器100的信号延迟以及摩擦力的情况，变频器100还需要在输出上述加速加速度以及减速加速度之外输出一些补偿加速度，从而将起重机实际运行的情况修正到如图3和图4所示的速度曲线。请参阅图5，图5示出了理想状态下变频器输出的加速加速度曲线a1、减速加速度曲线a3，以及变频器未输出补偿加速度时起重机的实际加速加速度曲线a2、减速加速度曲线a4。从图5可以看出，原本a1与a2、a3与a4应该重合的加速度曲线因为变频器100输出信号的延迟以及摩擦力等因素而存在不同的变化，变频器100输出补偿加速度的目的是为了实现补偿后的加速度曲线可以达到理想状态下加速度曲线产生的效果，保证起重机的准确停靠。

以下将以图3中0—t10阶段为例对补偿方式进行说明。变频器100根据传感器200所提供的实时位置判断处于0—t10阶段时，输出预定的加速加速度给电机；此时，变频器100还需计算0—t10阶段结束时起重机所应该达到的速率V1，并根据实时位置计算t0—t10阶段的剩余距离。变频器100根据速率V1、剩余距离计算计算电机300在实时位置所需的理想加速度，将理想加速度和当前阶段向电机300输出的加速加速度或减速加速度的差值确定为补偿加速度，变频器100将补偿加速度输出给电机300，其中，上述理想加速度是指起重机在不存在变频器100输出信号延迟以及摩擦力等因素影响状态下所应具备的加速度；此时，电机300同时获得了一个当前阶段预定的加速加速度和一个补偿加速度，这两个加速度共同作用的结果可以使起重机的速率与时间曲线与图3所示的曲线近似。如图6所示，所示的曲线为修正后的起重机的速率与时间变化曲线，直线为理想状态下速率与时间变化曲线，可以看出，修正后的速率与时间变化曲线与理想状态下速率与时间变化曲近似，通过实时监控当前阶段的剩余距离和速率来计算并输出补偿加速度，可以使起重机实现在t10时走完当前阶段的距离并达到预定速率V3，以及在t13时走完目标距离并将速率减低为0从而实现准确停靠。

本发明的起重机运行控制方法在长距离时设定加速阶段、匀速阶段以及减速阶段，在短距离时将匀速阶段的距离设定为零，并在所设定的阶段输出一个固定加速度和一个补偿加速度，通过这两个加速度之和可以使起重机快速、精确地停靠在指定位置。

图7是图1所示起重机运行控制***中变频器100一实施方式的功能模块图。以下将结合图1-6对图7加以说明。

变频器100可以采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）完成控制动作，其中，变频器100包括获取模块1010、计算模块1020、输出模块1030、存储模块1040以及处理器1050。获取模块1010用于从传感器200获取实时位置。计算模块1020用于设定加速加速度、减速加速度以及目标距离，并将起重机与目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段的距离，其中，第一阶段、第二阶段以及第三阶段的距离之和等于目标距离。输出模块1030根据起重机的实时位置，在第一阶段向电机300输出加速加速度、在第二阶段停止向电机300输出加速加速度以及在第三阶段向电机300输出减速加速度。此外，计算模块1020还用于根据所述实时位置计算补偿加速度，输出模块1030还用于输出补偿加速度至电机300。所述存储模块1040用于存储变频器100的可执行程序和其他数据。所述处理器1050用于执行获取模块1010、计算模块1020、输出模块1030中的可执行程序，以实现其功能。

作为本发明的进一步改进，计算模块1020还用于根据加速加速度、减速加速度以及目标距离判断起重机是否可以达到预设的最大速率Vmax，当不能达到Vmax时，确定第二阶段的距离为零；输出模块1030在第一阶段向电机300输出加速加速度并在第一阶段结束后进入进行减速的第三阶段并向电机300输出减速加速度，其中，计算模块1020还用于根据实时位置计算补偿加速度，输出模块1030还用于输出补偿加速度至所述电机300。

作为本发明的进一步改进，计算模块1020还用于根据加速加速度、减速加速度以及当前阶段的距离计算当前阶段结束时的速率，根据实时位置计算当前阶段的剩余距离，并根据速率和剩余距离计算理想加速度，并将理想加速度与加速加速度或减速加速度的差值确定为补偿加速度，其中，当前阶段是指如图2所示进行加速的t0—t1阶段、进行匀速运行的t1—t3阶段以及进行减速的t3—t6阶段。输出模块1030还用于根据计算模块1020的计算结果输出补偿加速度至所述电机300。

作为本发明的进一步改进，计算模块1020设定加速加速度的值等于所述减速加速度的值，输出模块1030在图2所示的方式中剩余距离等于加速阶段的距离时，或在图3所示的方式中加速阶段的距离等于减速阶段的距离时即可输出加速加速度，从而简化了计算模块1020的计算流程，提高了运算效率。

上述起重机运行控制方法及起重机运行控制***可以高效率的停靠在目标位置，并且降低变频器100的设定复杂度。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种起重机运行控制方法，用于控制起重机停靠在目标位置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：变频器设定所述起重机的加速加速度、减速加速度以及所述起重机与所述目标位置的距离，并将所述起重机与所述目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段；

S2：在所述起重机位于所述第一阶段时，向所述起重机的电机输出所述加速加速度；在所述起重机位于所述第二阶段时，停止向所述电机输出所述加速加速度，在所述起重机位于所述第三阶段时，向所述电机输出所述减速加速度；并且在所述起重机位于所述第一至第三阶段中的任意一个阶段时，实时地检测所述起重机的实时位置，并根据所述实时位置计算补偿加速度，并向所述电机输出所述补偿加速度。

2.如权利要求1所述的起重机运行控制方法，其特征在于，

所述步骤S1还包括：所述变频器根据所述加速加速度、所述减速加速度以及所述目标距离判断所述起重机是否能达到预定的最大速率，当不能达到所述最大速率时，确定所述第二阶段的距离为零；

所述步骤S2中：若所述步骤S1中确定所述第二阶段的距离为零，则在所述第一阶段结束后直接进入所述第三阶段。

3.如权利要求1所述的起重机运行控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据所述实时位置计算所述补偿加速度包括：

S21：根据所述加速加速度、所述减速加速度以及当前阶段的距离计算当前阶段结束时的速率，并根据所述实时位置计算所述当前阶段的剩余距离；

S22：根据所述速率和所述剩余距离计算所述电机在所述实时位置所需的理想加速度，将所述理想加速度和当前阶段向所述电机输出的所述加速加速度或所述减速加速度的差值确定为所述补偿加速度。

4.如权利要求3所述的起重机运行控制方法，其特征在于，所述加速加速度的值与所述减速加速度的值互为相反数。

5.一种起重机运行控制***，包括用于控制起重机运行的变频器和电机，其特征在于，所述起重机运行控制***还包括用于侦测所述起重机实时位置的传感器，其中，所述实时位置是指所述起重机离开起始位置后的运行距离；所述变频器还包括：

获取模块，用于从所述传感器获取所述实时位置；

计算模块，用于设定所述起重机的加速加速度、减速加速度以及所述起重机与所述目标位置的距离，并将所述起重机与所述目标位置的距离划分为进行加速的第一阶段、匀速行进的第二阶段以及进行减速的第三阶段；

输出模块：根据所述实时位置，在所述起重机位于所述第一阶段时，用于向所述电机输出所述加速加速度；在所述起重机位于所述第二阶段时，用于停止向所述电机输出所述加速加速度，在所述起重机位于所述第三阶段时，用于向所述电机输出所述减速加速度；

其中，所述计算模块还用于根据所述实时位置计算补偿加速度，所述输出模块还用于向所述电机输出所述补偿加速度。

6.如权利要求5所述的起重机运行控制***，其特征在于，所述计算模块在根据所述加速加速度、所述减速加速度以及所述目标距离判断所述起重机不能达到预定的最大速率时，确定所述第二阶段的距离为零；所述输出模块在所述第二阶段距离为零时，在所述第一阶段结束后直接进入所述第三阶段。

7.如权利要求5所述的起重机运行控制***，其特征在于，所述计算模块通过以下方式确定补偿加速度：根据所述加速加速度、所述减速加速度以及当前阶段的距离计算当前阶段结束时的速率，并根据所述实时位置计算所述当前阶段的剩余距离，并根据所述速率和所述剩余距离计算所述电机在所述实时位置所需的理想加速度，并将所述理想加速度和当前阶段向所述电机输出的所述加速加速度或所述减速加速度的差值确定为所述补偿加速度。

8.如权利要求7所述的起重机运行控制***，其特征在于，所述计算模块还用于设定所述加速加速度的值与所述减速加速度的值互为相反数。

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