CN106586839A - 一种连续卸船机联动横行控制***及其控制方法 - Google Patents

一种连续卸船机联动横行控制***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续卸船机联动横行控制***及其控制方法，所述的***包括PLC控制器、大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器、俯仰编码器和主令控制器，所述的PLC控制器分别与大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器和俯仰编码器连接，所述的主令控制器经数据采集模块和接口模块与PLC控制器连接。本发明最大程度的保证连续卸船机在联动横行状态下取料头能够沿着垂直于码头方向的横行轨迹运动，有效地解决了因联动横行效果不理想影响取料作业效率的问题。本发明通过联动横行控制，司机不必经常单独动操作某一机构而纠正横行轨迹，司机的劳动强度得到降低，使其更专注于连续卸船机的作业情况，从而增强了设备的安全性。

Description

一种连续卸船机联动横行控制***及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种应用于码头的卸船设备，特别是一种连续卸船机的控制***。
背景技术
抓斗卸船机因其在取料及抛料过程中产生大量的粉尘飞扬及洒料，卸船效率较低，能耗较大。随着近年来经济高速的发展，高效、节能、环保作为可持续发展的先决条件，连续式卸船机在此期间取得了很大发展，连续式卸船机的物料输送全在密封箱体内，机内的卸载点采取消尘措施，可减少作业中粉尘飞扬对环境的污染。另外，由于是连续作业，因而具有震动和噪音小、效率高、能耗比较低和自动化程度高的特点。
连续式卸船机的取料头横行是连续卸船机取料作业时的核心动作，通过控制一个主令可以使大车运行机构、臂架回转机构、BE回转机构三个机构同时动作。目前，连续卸船机横行联动时，取料头不能很好地按照预定轨迹运行，合成取料效果不佳，很大的影响了取料作业效率。
中国专利CN 201220252598.X公开了一种连续卸船机联动控制器，该联动控制处理器接收连续卸船机控制器控制指令并结合各种运行状态信息后进行数据处理输出动作指令给连续卸船机控制器执行，但由于该专利只包含联动控制器硬件配置不包含联动横行的控制方法，连续卸船机在联动横行状态下，实际运行效果无法的到很好的保障。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种连续卸船机联动横行控制***及其控制方法，以达到连续卸船机各机构能够更好地配合，使取料头在联动横行时能够按照预定轨迹运行，提高合成取料效果及作业效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种连续卸船机联动横行控制***，包括PLC控制器、大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器、俯仰编码器和主令控制器，所述的PLC控制器分别与大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器和俯仰编码器连接，所述的主令控制器经数据采集模块和接口模块与PLC控制器连接。
进一步地，所述的PLC控制器通过PROFIBUS总线分别与大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器和俯仰编码器连接，所述的主令控制器通过硬线与数据采集模块连接，数据采集模块与接口模块通过背板总线连接，接口模块与PLC控制器通过PROFIBUS总线相连。
进一步地，所述的大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器和俯仰编码器分别安装在大车运行机构、臂架回转机构、BE回转机构和臂架俯仰机构上；所述的主令控制器设置在司机室联动台上；所述的PLC控制器设置在电气室内。
一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，包括以下步骤：
A、司机通过主令控制器给定BE回转机构的横行联动速度，PLC控制器根据连续卸船机机械结构模型计算出大车运行机构、臂架回转机构和BE回转机构的速度分量，并根据大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器、俯仰编码器计算出的相应位置信息对大车运行机构、BE回转机构速度分量进行取料头X位置坐标及臂架回转机构的回转角度与BE回转机构的回转角度之和的PID控制，对臂架回转机构速度分量进行分段速度限制；
B、设船舱水平面的开口为圆角过渡的矩形，用A点表示圆角与内侧边右侧的切点，B点表示圆角与内侧边左侧的切点，并按顺时针方向依次用C、D、E、F、G、H点表示其余三边的6个切点；在正常取料过程中，始终保持取料头垂直于船舱壁运行，作业方式按照A-B-C-D-E-F-G-H-A的顺序进行，在A-B、E-F区域内，提升机的中心平行于码头岸线运行，只需运行大车运行机构；在四个舱角B-C、D-E、F-G、H-A处，取料头通过BE回转机构回转90°角及取料头伸缩功能，以保持取料头垂直舱壁做折线轨迹运动；在C-D和G-H段中，要求连续卸船机臂架回转机构、大车运行机构、BE回转机构必须同时工作，并且在速度上大车运行机构与臂架回转机构的速度分量始终满足相对应的机械模型几何关系、臂架回转机构与BE回转机构的回转角速度始终等值反向，以达到最佳的速度匹配效果，以保证在这两个工作段内取料头能够始终保持垂直于船舱壁运行；这两个工作段内连续卸船机的动作方式也叫做联动横行。
进一步地，所述的主令控制器分为四档，动作方向垂直于大车轨道方向，在联动状态下通过主令控制器控制取料头横行的速度。
进一步地，所述的大车编码器、臂架回转编码器、BE回转编码器、俯仰编码器准确采集臂架回转机构的回转角度、BE回转机构的回转角度、大车运行机构的运行位置以及臂架俯仰机构的俯仰角度。
进一步地，所述的PLC控制器在横行运行开始时，记录取料头X位置坐标BEX、臂架回转机构的回转角度θ1及BE回转机构的回转角度θ2，并在横行运行过程中实时检测BEX、θ1及θ2的值，得出横行过程中取料头X位置坐标变化量△X及臂架回转机构的回转角度与BE回转回转机构的角度之和的变化量△θ。
进一步地，所述的PLC控制器在横行运行过程中，根据大车运行机构的速度分量增加对取料头X位置坐标进行PID控制；根据BE回转机构的回转速度分量增加对臂架回转机构的回转角度与BE回转机构的回转角度之和的PID控制；对臂架回转机构进行速度分段控制，即在每档横行速度都设置臂架回转机构的回转速度分量的速度上限值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明最大程度的保证连续卸船机在联动横行状态下取料头能够沿着垂直于码头方向的横行轨迹运动，有效地解决了因联动横行效果不理想影响取料作业效率的问题。
2、本发明通过联动横行控制，使连续卸船机联动横行时轨迹能够更加贴近于垂直于船舱方向运行，司机不必经常单独动操作某一机构而纠正横行轨迹，司机的劳动强度得到降低，使其更专注于连续卸船机的作业情况，从而增强了设备的安全性。
3、通过这种连续卸船机联动横行控制***及控制方法，使各机构的速度给定配合的更好，运行更加平稳，使取料头更能够按照接近于垂直于大车轨道方向运行，提高了连续卸船机作业的效率。
附图说明
图1是本发明的连续卸船机机械模型结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是连续卸船机取料工作流程图。
图中：1、臂架回转机构；2、大车运行机构；3、BE回转机构；4、臂架俯仰机构；5、船舱壁；6、PLC控制器；7、大车编码器；8、臂架回转编码器；9、BE回转编码器；10、俯仰编码器；11、主令控制器；12、数据采集模块；13、接口模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-4所示，一种连续卸船机联动横行控制***，包括PLC控制器6、大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9、俯仰编码器10和主令控制器11，所述的PLC控制器6分别与大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9和俯仰编码器10连接，所述的主令控制器11经数据采集模块12和接口模块13与PLC控制器6连接。
进一步地，所述的PLC控制器6通过PROFIBUS总线分别与大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9和俯仰编码器10连接，所述的主令控制器11通过硬线与数据采集模块12连接，数据采集模块12与接口模块13通过背板总线连接，接口模块13与PLC控制器6通过PROFIBUS总线相连。
进一步地，所述的大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9和俯仰编码器10分别安装在大车运行机构2、臂架回转机构1、BE回转机构3和臂架俯仰机构4上；所述的主令控制器11设置在司机室联动台上；所述的PLC控制器6设置在电气室内。
一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，包括以下步骤：
A、司机通过主令控制器11给定BE回转机构3的横行联动速度，PLC控制器6根据连续卸船机机械结构模型计算出大车运行机构2、臂架回转机构1和BE回转机构3的速度分量，并根据大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9、俯仰编码器10计算出的相应位置信息对大车运行机构2、BE回转机构3速度分量进行取料头X位置坐标及臂架回转机构1的回转角度与BE回转机构3的回转角度之和的PID控制，对臂架回转机构1速度分量进行分段速度限制；
B、设船舱水平面的开口为圆角过渡的矩形，用A点表示圆角与内侧边右侧的切点，B点表示圆角与内侧边左侧的切点，并按顺时针方向依次用C、D、E、F、G、H点表示其余三边的6个切点；在正常取料过程中，始终保持取料头垂直于船舱壁5运行，作业方式按照A-B-C-D-E-F-G-H-A的顺序进行，在A-B、E-F区域内，提升机的中心平行于码头岸线运行，只需运行大车运行机构2；在四个舱角B-C、D-E、F-G、H-A处，取料头通过BE回转机构3回转90°角及取料头伸缩功能，以保持取料头垂直舱壁做折线轨迹运动；在C-D和G-H段中，要求连续卸船机臂架回转机构1、大车运行机构2、BE回转机构3必须同时工作，并且在速度上大车运行机构2与臂架回转机构1的速度分量始终满足相对应的机械模型几何关系、臂架回转机构1与BE回转机构3的回转角速度始终等值反向，以达到最佳的速度匹配效果，以保证在这两个工作段内取料头能够始终保持垂直于船舱壁5运行；这两个工作段内连续卸船机的动作方式也叫做联动横行。
进一步地，所述的主令控制器11分为四档，动作方向垂直于大车轨道方向，在联动状态下通过主令控制器11控制取料头横行的速度。
进一步地，所述的大车编码器7、臂架回转编码器8、BE回转编码器9、俯仰编码器10准确采集臂架回转机构1的回转角度、BE回转机构3的回转角度、大车运行机构2的运行位置以及臂架俯仰机构4的俯仰角度。
进一步地，所述的PLC控制器6在横行运行开始时，记录取料头X位置坐标BEX、臂架回转机构1的回转角度θ1及BE回转机构3的回转角度θ2，并在横行运行过程中实时检测BEX、θ1及θ2的值，得出横行过程中取料头X位置坐标变化量△X及臂架回转机构1的回转角度与BE回转回转机构的角度之和的变化量△θ。
进一步地，所述的PLC控制器6在横行运行过程中，根据大车运行机构2的速度分量增加对取料头X位置坐标进行PID控制；根据BE回转机构3的回转速度分量增加对臂架回转机构1的回转角度与BE回转机构3的回转角度之和的PID控制；对臂架回转机构1进行速度分段控制，即在每档横行速度都设置臂架回转机构1的回转速度分量的速度上限值。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种连续卸船机联动横行控制***，其特征在于：包括PLC控制器(6)、大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)、俯仰编码器(10)和主令控制器(11)，所述的PLC控制器(6)分别与大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)和俯仰编码器(10)连接，所述的主令控制器(11)经数据采集模块(12)和接口模块(13)与PLC控制器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种连续卸船机联动横行控制***，其特征在于：所述的PLC控制器(6)通过PROFIBUS总线分别与大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)和俯仰编码器(10)连接，所述的主令控制器(11)通过硬线与数据采集模块(12)连接，数据采集模块(12)与接口模块(13)通过背板总线连接，接口模块(13)与PLC控制器(6)通过PROFIBUS总线相连。
3.根据权利要求1所述的一种连续卸船机联动横行控制***，其特征在于：所述的大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)和俯仰编码器(10)分别安装在大车运行机构(2)、臂架回转机构(1)、BE回转机构(3)和臂架俯仰机构(4)上；所述的主令控制器(11)设置在司机室联动台上；所述的PLC控制器(6)设置在电气室内。
4.一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、司机通过主令控制器(11)给定BE回转机构(3)的横行联动速度，PLC控制器(6)根据连续卸船机机械结构模型计算出大车运行机构(2)、臂架回转机构(1)和BE回转机构(3)的速度分量，并根据大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)、俯仰编码器(10)计算出的相应位置信息对大车运行机构(2)、BE回转机构(3)速度分量进行取料头X位置坐标及臂架回转机构(1)的回转角度与BE回转机构(3)的回转角度之和的PID控制，对臂架回转机构(1)速度分量进行分段速度限制；
B、设船舱水平面的开口为圆角过渡的矩形，用A点表示圆角与内侧边右侧的切点，B点表示圆角与内侧边左侧的切点，并按顺时针方向依次用C、D、E、F、G、H点表示其余三边的6个切点；在正常取料过程中，始终保持取料头垂直于船舱壁(5)运行，作业方式按照A-B-C-D-E-F-G-H-A的顺序进行，在A-B、E-F区域内，提升机的中心平行于码头岸线运行，只需运行大车运行机构(2)；在四个舱角B-C、D-E、F-G、H-A处，取料头通过BE回转机构(3)回转90°角及取料头伸缩功能，以保持取料头垂直舱壁做折线轨迹运动；在C-D和G-H段中，要求连续卸船机臂架回转机构(1)、大车运行机构(2)、BE回转机构(3)必须同时工作，并且在速度上大车运行机构(2)与臂架回转机构(1)的速度分量始终满足相对应的机械模型几何关系、臂架回转机构(1)与BE回转机构(3)的回转角速度始终等值反向，以达到最佳的速度匹配效果，以保证在这两个工作段内取料头能够始终保持垂直于船舱壁(5)运行；这两个工作段内连续卸船机的动作方式也叫做联动横行。
5.根据权利要求4所述的一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，其特征在于：所述的主令控制器(11)分为四档，动作方向垂直于大车轨道方向，在联动状态下通过主令控制器(11)控制取料头横行的速度。
6.根据权利要求4所述的一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，其特征在于：所述的大车编码器(7)、臂架回转编码器(8)、BE回转编码器(9)、俯仰编码器(10)准确采集臂架回转机构(1)的回转角度、BE回转机构(3)的回转角度、大车运行机构(2)的运行位置以及臂架俯仰机构(4)的俯仰角度。
7.根据权利要求4所述的一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，其特征在于：所述的PLC控制器(6)在横行运行开始时，记录取料头X位置坐标BEX、臂架回转机构(1)的回转角度θ1及BE回转机构(3)的回转角度θ2，并在横行运行过程中实时检测BEX、θ1及θ2的值，得出横行过程中取料头X位置坐标变化量△X及臂架回转机构(1)的回转角度与BE回转回转机构的角度之和的变化量△θ。
8.根据权利要求4所述的一种连续卸船机联动横行控制***的控制方法，其特征在于：所述的PLC控制器(6)在横行运行过程中，根据大车运行机构(2)的速度分量增加对取料头X位置坐标进行PID控制；根据BE回转机构(3)的回转速度分量增加对臂架回转机构(1)的回转角度与BE回转机构(3)的回转角度之和的PID控制；对臂架回转机构(1)进行速度分段控制，即在每档横行速度都设置臂架回转机构(1)的回转速度分量的速度上限值。
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