CN113247809A - 吊车型振冲器卷扬控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地基施工技术领域，具体涉及吊车型振冲器卷扬控制***及控制方法，该***包括卷扬机控制***、实时检测装置和卷扬机刹车安全控制***，卷扬机控制***可以远程控制卷扬机的工作状态，实时检测装置根据采集到的数据信息分析判断卷扬机是否处于正常的工作状态中，并实时反馈给总控制器和卷扬机刹车安全控制***，独立的卷扬机刹车安全控制***能够根据异常信号及时驻停卷扬机。目的在于通过传感器采集振冲器的拉力、速度和加速度值，远程控制振动器的上升、下降或者改变运动速度；且根据传感器的信息综合判断分析振动器的工作状态，结合独立的卷扬机刹车安全控制***，能够防止卷扬机发生故障时，而造成安全事故。
Description
技术领域
本发明属于地基施工技术领域，具体涉及吊车型振冲器卷扬控制***及控制方法。
背景技术
振冲器是振冲法施工常用设备，通过对地基进行振冲施工后可提高地基承载能力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力。振冲法施工时除振冲器外，尚需行走式起吊装置，泵送输水***，控制操作台等。
目前的振冲法施工大部分是靠一个起吊车卷扬机控制器进行振冲器的方向、位置以及速度的控制。在现有的施工作业中，只能依靠卷扬机进行简单的启动、停止以及正反转速度的控制，且操作卷扬机需要操作工人手动完成，整个操作流程复杂且需要时刻监测振冲器运动参数，并不能很好的适用于现有的施工环境中。
且现有的吊车型振冲器也没有进行安全保护***的设计，并未考虑发生突发情况时使振冲器过快上升而导致钢丝绳断裂，或卷扬机故障时导致吊绳自由落体运动的情况下，应该如何放置安全事故的发生。
发明内容
为了解决现有吊车型振冲器卷扬机的自动化程度不高，且没有有效的安全控制***的问题，本发明提供了一种吊车型振冲器卷扬控制***及控制方法，该控制***通过传感器采集振冲器的拉力、速度和加速度值，可以远程进行控制振动器的上升、下降或者改变运动速度；且本发明的能够综合判断分析振动器的工作状态，结合独立的卷扬机刹车安全控制***，能够防止卷扬机发生故障时，而造成安全事故。
本发明所采用的技术方案是：
吊车型振冲器卷扬控制方法，包括以下步骤：
1)总控制器向卷扬机控制***发送指令，操作卷扬机控制振冲器上升、下降或速度改变；
2)实时检测装置实时采集拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据，并将数据经由实时检测装置内的微控制器分析运动状态后，发送给总控制器和卷扬机刹车安全控制***；
3)卷扬机刹车安全控制***根据实时检测装置发送的数据，判断是否处于安全状态，若否，则切断卷扬机供电或启动卷扬机内部的安全装置使其驻停。
优选的，所述卷扬机控制***采用PID控制算法，使得振冲器运动速度处于平滑改变的状态。
优选的，步骤2)中所述微控制器发出的数据信号，通过光电隔离后，传输给总控制器，再由总控制器传输给卷扬机控制***中的变频器，由变频器控制卷扬机的上升、下降或改变速度。
优选的，所述拉力传感器设置在钢绳与振冲器的连接处，所述速度传感器设置在卷扬机处，所述加速度传感器设置在振冲器上。
优选的，所述速度传感器为编码器，所述编码器的输出信号经过光电隔离后传输给微控制器。
优选的，所述总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述车载平板与卷扬机控制***、实时检测装置无线通讯连接。
吊车型振冲器卷扬控制***，包括卷扬机控制***、实时检测装置和卷扬机刹车安全控制***；
所述卷扬机控制***与总控制器无线通讯连接，所述卷扬机控制***包括变频器，所述变频器与卷扬机电机连接，通过变频器控制卷扬机电机；
所述实时检测装置包括拉力传感器、速度传感器、加速度传感器，所述实时检测装置与总控制器、卷扬机刹车安全控制***无线通讯连接；
所述卷扬机刹车安全控制***包括卷扬机内部的安全控制装置，通过安全控制装置控制卷扬机停止工作。
优选的，所述实时检测装置内设置微控制器，所述微控制器与拉力传感器、速度传感器和加速度传感器连接，将拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据分析后传输给总控制器。
优选的，所述拉力传感器设置在钢绳与振冲器的连接处，所述速度传感器设置在卷扬机处，所述加速度传感器设置在振冲器上。
优选的，所述总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述车载平板与卷扬机控制***、实时检测装置无线通讯连接。
本发明的有益之处在于：
1)本发明通过卷扬控制***，可以在远程通过车载平板控制卷扬机的启动、停止与正反转速度，还可以通过PID算法控制卷扬机的速度平滑改变，从而防止速度突变出现的拉力过大，导致钢绳断裂，使得振冲器脱落的情况；
2)本发明通过实时检测装置，可以实时的采集拉力传感器、速度传感器和加速传感器的数据，并将采集到的数据通过微控制器整合分析后，将分析状态发送给总控制器和卷扬机刹车安全控制***，从而保证卷扬机处于安全工作的环境中，若出现异常可以通过卷扬机刹车安全控制***进行控制，使得卷扬机驻停；
3)本发明中卷扬控制***和卷扬机刹车安全控制***为两个独立运行的***，互相不产生干扰和控制；当出现振冲器上升过快而导致钢绳断裂，或卷扬机控制***故障而导致振冲器自由落体运动时，卷扬机刹车安全控制***启动，紧急对卷扬机断电，或控制卷扬机内部的安全控制装置使得卷扬机锁死钢绳，避免出现安全故障。
附图说明
图1为本发明的控制***结构图；
图2为本发明中卷扬安全监控***工作流程图；
图3为卷扬机控制装置结构示意图；
图4为实时检测装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明适用于地基作业中振冲法施工。
吊车型振冲器卷扬控制方法，包括以下步骤：
1)总控制器向卷扬机控制***发送指令，操作卷扬机控制振冲器上升、下降或速度改变；所述卷扬机控制***采用PID控制算法，使得振冲器运动速度处于平滑改变的状态。所述总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述车载平板与卷扬机控制***、实时检测装置无线通讯连接，由此可以实现对卷扬机的远程控制。
2)如图2所示，为卷扬安全监控***工作流程图，实时检测装置实时采集拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据，并将数据经由实时检测装置内的微控制器分析运动状态后，发送给总控制器和卷扬机刹车安全控制***；实时检测装置不间断的采集拉力、速度以及加速度AD值，通过微控制器计算后将AD值转换为实时数据，由微控制器分析振冲器的运动状态。所述速度传感器为编码器，所述编码器的输出信号经过光电隔离后传输给微控制器。
微控制器发出的数据信号，也通过光电隔离后，传输给总控制器，再由总控制器传输给卷扬机控制***中的变频器，由变频器控制卷扬机的上升、下降或改变速度。光电隔离可以使得传输的信号更加稳定、准确。
3)卷扬机刹车安全控制***根据实时检测装置发送的数据，判断是否处于安全状态，若否，则切断卷扬机供电或启动卷扬机内部的安全装置使其驻停。当振冲器处于不正常工作状态之时便启动卷扬机刹车安全控制***中的安全控制装置，安全控制装置便能将卷扬机断电且驻停钢绞绳。
如图1所示，是吊车型振冲器卷扬控制***结构图，包括卷扬机控制***、实时检测装置和卷扬机刹车安全控制***；其中卷扬机控制***和卷扬机刹车安全控制***两个***相互独立，卷扬机刹车安全控制***在本***中独立工作，不受总控制器、卷扬机控制***控制，只接收实时装置返回的传感器数据，自行判断，一旦发生异常自行控制安全控制装置。
所述卷扬机控制***与总控制器无线通讯连接，本实施例中，总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述卷扬机控制***包括变频器，所述变频器与卷扬机电机连接，通过变频器控制卷扬机电机；总控制器下发的控制指令控制卷扬机控制***中的变频器，再通过变频器控制卷扬机电机，从而实现对振冲器的控制。如图3所示，是卷扬机控制***结构示意图，通过实时检测微控制器反馈的信号，发送给变频器，最终由变频器完成对卷扬机启动、停止以及速度的设置，变频器还能够将其状态反馈给微控制器。
所述实时检测装置包括拉力传感器、速度传感器、加速度传感器，所述实时检测装置与总控制器、卷扬机刹车安全控制***无线通讯连接；实时检测装置将拉力传感器、速度传感器、加速度传感器所采集到的数据进行整合，并判断振冲器是否处于正常的工作状态，并将该状态实时发送给总控制器喝卷扬机刹车安全控制***，若处于正常工作状态，则卷扬机刹车安全控制***不工作，若处于异常状态，则卷扬机刹车安全控制***工作，使得卷扬机驻停。总控制器接收实时检测装置返回的传感器数据并通过PID算法计算，向卷扬机控制***发送控制指令，实现对卷扬机的启动、停止与正反转的控制，PID算法能够保证卷扬机处于平滑的速度中运行。
所述卷扬机刹车安全控制***包括卷扬机内部的安全控制装置，通过安全控制装置控制卷扬机停止工作。卷扬机刹车安全控制***将接收实时检测装置采集的传感器数据进行计算和判断，当发生故障时，直接控制卷扬机内部的安全控制装置停止卷扬机工作，避免安全事故的发生。
如图4所示，是实时检测装置结构示意图，实时检测装置内设置实时检测微控制器，所述实时检测微控制器与拉力传感器、速度传感器和加速度传感器连接，将拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据分析后传输给总控制器。所述拉力传感器设置在钢绳与振冲器的连接处，这样便能准确测量钢绳上的拉力；所述速度传感器设置在卷扬机处，速度传感器通过设置在卷扬机处的编码器实现；所述加速度传感器设置在振冲器上，主要用于测量振冲器的加速度，也就是钢绳上的加速度。实时检测微控制器能够根据三种传感器分析并判断出，振冲器目前是否处于正常的工作状态中，并在发生异常时，及时发送控制指令，控制卷扬机内部的安全控制装置，锁死钢绳避免出现安全事故。
上述实施方式是优选的实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)总控制器向卷扬机控制***发送指令，操作卷扬机控制振冲器上升、下降或速度改变；
2)实时检测装置实时采集拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据，并将数据经由实时检测装置内的微控制器分析运动状态后，发送给总控制器和卷扬机刹车安全控制***；
3)卷扬机刹车安全控制***根据实时检测装置发送的数据，判断是否处于安全状态，若否，则切断卷扬机供电或启动卷扬机内部的安全装置使其驻停。
2.根据权利要求1所述的吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于：所述卷扬机控制***采用PID控制算法，使得振冲器运动速度处于平滑改变的状态。
3.根据权利要求2所述的吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于：步骤2)中所述微控制器发出的数据信号，通过光电隔离后，传输给总控制器，再由总控制器传输给卷扬机控制***中的变频器，由变频器控制卷扬机的上升、下降或改变速度。
4.根据权利要求3所述的吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于：所述拉力传感器设置在钢绳与振冲器的连接处，所述速度传感器设置在卷扬机处，所述加速度传感器设置在振冲器上。
5.根据权利要求4所述的吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于：所述速度传感器为编码器，所述编码器的输出信号经过光电隔离后传输给微控制器。
6.根据权利要求5所述的吊车型振冲器卷扬控制方法，其特征在于：所述总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述车载平板与卷扬机控制***、实时检测装置无线通讯连接。
7.吊车型振冲器卷扬控制***，其特征在于：包括卷扬机控制***、实时检测装置和卷扬机刹车安全控制***；
所述卷扬机控制***与总控制器无线通讯连接，所述卷扬机控制***包括变频器，所述变频器与卷扬机电机连接，通过变频器控制卷扬机电机；
所述实时检测装置包括拉力传感器、速度传感器、加速度传感器，所述实时检测装置与总控制器、卷扬机刹车安全控制***无线通讯连接；
所述卷扬机刹车安全控制***包括卷扬机内部的安全控制装置，通过安全控制装置控制卷扬机停止工作。
8.根据权利要求7所述的吊车型振冲器卷扬控制***，其特征在于：所述实时检测装置内设置微控制器，所述微控制器与拉力传感器、速度传感器和加速度传感器连接，将拉力传感器、速度传感器和加速度传感器的数据分析后传输给总控制器。
9.根据权利要求8所述的吊车型振冲器卷扬控制***，其特征在于：所述拉力传感器设置在钢绳与振冲器的连接处，所述速度传感器设置在卷扬机处，所述加速度传感器设置在振冲器上。
10.根据权利要求9所述的吊车型振冲器卷扬控制***，其特征在于：所述总控制器为车载平板，所述车载平板设置在振冲器吊车上，所述车载平板与卷扬机控制***、实时检测装置无线通讯连接。
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