一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于絞綱機技術(shù)領(lǐng)域，特別是船用絞綱機，具體是一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電動絞綱機轉(zhuǎn)動時，絞綱機的快慢由人來操縱手柄來完成；即人來操縱手柄來改變絞綱機的角速度以達(dá)到改變收放繩纜速度的目的。由于繩纜一層一層排布于絞綱機上，當(dāng)船在勻速向前開動時，很難實現(xiàn)勻速和接近船速放纜；同時由于絞綱機的拉力一定，當(dāng)船在勻速向前開動并且勻速收放纜時，海浪對船舶突然沖擊(或?qū)|繩沖擊)，此時有可能對人員及設(shè)備造成傷害，特別是容易使得電纜受損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，這種絞綱機放繩結(jié)構(gòu)通過傳感器采集的速度及張力數(shù)據(jù)，經(jīng)PLC處理后，以達(dá)到改變電機速度，從而實現(xiàn)電纜線速度恒速收放纜及防沖擊的張力控制目的。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決:一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，所述絞綱機本體包括底座，所述底座上設(shè)置有墻架，所述墻架上設(shè)置有卷筒，所述卷筒前側(cè)設(shè)置有排繩裝置，所述卷筒的法蘭上的距所述法蘭中心一段距離且均勻分布的磁鐵，所述墻架上設(shè)置有與所述磁鐵配合的霍爾傳感器，所述霍爾傳感器連接有所述計算控制系統(tǒng)，所述絞綱機液壓管路的兩側(cè)均設(shè)置有壓力傳感器，所述卷筒上設(shè)置有變頻驅(qū)動裝置，所述霍爾傳感器、兩個所述壓力傳感器、所述變頻驅(qū)動裝置均與以PLC為核心的計算控制系統(tǒng)電氣連接。
[0005]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述磁鐵與所述霍爾傳感器最近距離為4~6cm。
[0006]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述拉力測量裝置為三滑輪拉力傳感器。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:這種絞綱機放繩結(jié)構(gòu)通過傳感器采集的速度及張力數(shù)據(jù)，經(jīng)PLC處理后，以達(dá)到改變電機速度，從而實現(xiàn)電纜線速度恒速收放纜及防沖擊的張力控制目的。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型實施例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細(xì)描述:參見圖1，一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，所述絞綱機本體I包括底座12，所述底座12上設(shè)置有墻架13，所述墻架13上設(shè)置有卷筒11，所述卷筒11前側(cè)設(shè)置有排繩裝置14，所述卷筒11的法蘭上的距所述法蘭中心一段距離且均勻分布的磁鐵15，所述墻架13上設(shè)置有與所述磁鐵15配合的霍爾傳感器16，所述霍爾傳感器16連接有所述計算控制系統(tǒng)，所述絞綱機液壓管路的兩側(cè)均設(shè)置有壓力傳感器，所述卷筒11上設(shè)置有變頻驅(qū)動裝置，所述霍爾傳感器16、兩個所述壓力傳感器、所述變頻驅(qū)動裝置均與以PLC為核心的計算控制系統(tǒng)電氣連接。所述磁鐵15與所述霍爾傳感器16最近距離為4~6cm，所述拉力測量裝置為三滑輪拉力傳感器。
[0010]纜繩速度及繩長采集:本實施例中PLC選擇經(jīng)濟可靠的三菱FX2N系列PLC，PLC的雙相高速計數(shù)器指令判別收繩或放繩方向，同時解決絞綱機卷筒突然改變運行方向，計數(shù)裝置能夠改變加減繩長數(shù)據(jù)的計數(shù)要求。
[0011]PLC通過采集脈沖信號及對采集的脈沖信號進行程序數(shù)據(jù)處理計算，并將計算結(jié)果顯示在觸摸屏上。使用觸摸屏顯示繩長數(shù)據(jù)、鋼絲繩在哪一層的狀態(tài)；卷筒上鋼絲繩排放的圈數(shù)是一定的，卷筒轉(zhuǎn)動一周即鋼絲纏繞(收繩)一圈或放繩一圈，PLC采集到脈沖信號一次；本實施例中，鋼絲繩直徑16mm，長度為350m的鋼絲繩，纏滿卷筒共九層(即k=9)，卷筒上每層纏繞30圈，而且第九層鋼絲繩未纏滿。收放繩時鋼絲繩的層數(shù)判斷:第九層通過在觸摸屏上預(yù)設(shè)置鋼絲繩在卷筒上的圈數(shù)，當(dāng)PLC采集到的脈沖信號大于第九層預(yù)設(shè)數(shù)值時，PLC判斷鋼絲繩卷至第八層(如第9層設(shè)置鋼絲繩纏繞10圈，則PLC采集的脈沖信號大于10時)。PLC采集到第九層放完的脈沖信號寄存于Dl等待處理。
[0012]第八層至第一層，每層鋼絲繩纏繞的圈數(shù)是恒定的30圈(即a=30)。將PLC采集的脈沖信號寄存于D2，當(dāng)D2的計數(shù)大于30時，則PLC判斷鋼絲繩卷至第七層，當(dāng)D2的計數(shù)小于O時，則PLC判斷鋼絲繩卷至第九層，即O < D2 < 30時鋼絲繩在卷筒的第八層纏繞；當(dāng)D2的計數(shù)大于60時，則PLC判斷鋼絲繩卷至第六層，30 < D2 < 60時鋼絲繩在卷筒的第七層纏繞；同理60 < D2 ^ 90時鋼絲繩在卷筒的第六層纏繞，90 < D2 ^ 120時鋼絲繩在卷筒的第五層纏繞，120 < D2 ^ 150時鋼絲繩在卷筒的第四層纏繞，150 < D2 ^ 180時鋼絲繩在卷筒的第三層纏繞，180 < D2S 210時鋼絲繩在卷筒的第二層纏繞，210 < D2 < 240時鋼絲繩在卷筒的第一層纏繞。
[0013]鋼絲繩長計算:由于鋼絲繩在卷筒上每一層纏繞的周長不同，導(dǎo)致鋼絲繩收放繩在每一層的計算方式不同，同時鋼絲繩相鄰兩層的外徑相差為14mm (即d=14);設(shè)D10~D18數(shù)據(jù)寄存器依次為第九層至第一層的每層的繩長；設(shè)D20數(shù)據(jù)寄存器為鋼絲總繩長；設(shè)N為鋼絲繩在卷筒上的層數(shù)，數(shù)據(jù)范圍為:N=1~9(分別對應(yīng)鋼絲繩的第九層至第一層)；設(shè)附為鋼絲繩在卷筒上的層數(shù)，數(shù)據(jù)范圍為:N1=9~1(分別對應(yīng)鋼絲繩的第九層至第一層)；設(shè)Dl為第九層PLC采集的脈沖信號；設(shè)02為第八層至第一層的脈沖信號；設(shè)第九層的外徑半徑為r ;設(shè)第八層至第一層每層PLC采集脈沖數(shù)為D21 ;鋼絲周長繩計算公式為D=2 π r ;則每一層鋼絲繩周長計算公式為D=2X Ji X (r-14X (N-1));第八層至第一層中鋼絲繩到達(dá)層PLC采集脈沖數(shù)為D21=D2-(240-30X (N-1));(注:上述公式為“3.收放繩時鋼絲繩的層數(shù)判斷”推導(dǎo)而出)。
[0014]鋼絲繩總長的計算公式為:D10=2X π X (r_14X (N-1) ) XDl (鋼絲繩在第九層時的收放繩總長)；D11=2X π X (r-14X (N-1) ) XD21 +DlO (鋼絲繩在第八層時的收放繩總長)；D12=2X JT X (r-14X (N-1) ) XD21+D11 (鋼絲繩在第七層時的收放繩總長)；D13=2X JT X (r-14X (N-1) ) XD21+D12 (鋼絲繩在第六層時的收放繩總長);D14=2X π X(r-14X (N-1) )XD21+D13 (鋼絲繩在第五層時的收放繩總長)；……；由此推導(dǎo)出上述繩長計算公式:D0=2X Ji X (r-14X (N-1) )XD21 X (9_N1)+D10。那么纜繩速度采集計算:v=DO/to
[0015]張力數(shù)據(jù)采集:利用絞綱機兩側(cè)的壓力傳感器的壓差來計算出絞綱機的壓力。
[0016]PLC數(shù)據(jù)輸出控制變頻器及電機轉(zhuǎn)速:由于PLC模擬量模塊(D/A數(shù)據(jù)量/模擬量轉(zhuǎn)換曲線)為0~1000的數(shù)據(jù)量對應(yīng)0~10V的模擬量，而變頻器0~10V的模擬量對應(yīng)頻率O-1OOHz ;則模擬量模塊0~1000的數(shù)據(jù)量對應(yīng)變頻器頻率0~100Hz，那么模擬量模塊數(shù)據(jù)量與變頻器頻率的比例關(guān)系為1000:100即10:1 ;由于電機運行速度的公式為n=60*f/p(n=電機轉(zhuǎn)速，f=頻率，P=磁極對數(shù)4極電機的磁極對數(shù)為2即p=2)，那么改變0~1000的數(shù)據(jù)量就可以改變電機的轉(zhuǎn)速。
[0017]恒速控制及張力控制:設(shè)采集速度當(dāng)前值為S ;設(shè)速度設(shè)定值為SO ;設(shè)速度設(shè)定值的上限為S1=S0+S0*10% ;設(shè)速度設(shè)定值的下限為S2=S0-S0*10% ;設(shè)張力顯示當(dāng)前值為H)；由于絞綱機額定拉力為10kN，超載1.5倍，所以設(shè)定絞綱機最大拉力為15 kN。
[0018]恒速控制:設(shè)備開啟后(無論收攬或放纜)將“手動/自動”旋鈕旋至“自動”，在觸摸屏上進行收放纜速度設(shè)定SO米/分鐘及長度設(shè)定Y米，當(dāng)按下“收繩”(或“放繩”)按鈕時，由于S0>S同時為防止絞綱機從O速到SO米/分鐘的沖擊問題，PLC在運行程序時以1Ηζ/0.1秒進行速度累加(5秒鐘后電機運行的頻率為50 Hz,電機轉(zhuǎn)速可達(dá)1500轉(zhuǎn)/分左右)；當(dāng)采集速度當(dāng)前值S在SI和S2之間時PLC停止速度累加并輸出恒定數(shù)值，電機按照當(dāng)前速度運行。反之，當(dāng)S0〈S時PLC在運行程序時以ΙΗζ/0.1秒進行速度遞減；當(dāng)采集速度當(dāng)前值S在SI和S2之間時PLC停止速度累加并輸出恒定數(shù)值，電機按照當(dāng)前速度運行。以此到達(dá)恒速運行的目的。
[0019]張力控制:當(dāng)放纜時張力顯示當(dāng)前值為H)多15kN時，PLC在運行程序時以ΙΗζ/0.5秒在現(xiàn)有速度上進行速度累加變頻驅(qū)動裝置帶動絞綱機加速運行，3秒鐘(時間可調(diào))后如果還是張力顯示當(dāng)前值H)彡15kN則停止加速并報警。如果3秒鐘(時間可調(diào))后張力顯示當(dāng)前值HK15kN則返回至設(shè)定值放纜。
[0020]當(dāng)收纜時張力顯示當(dāng)前值為H) ^ 15kN時，PLC在運行程序時以ΙΗζ/0.5秒在現(xiàn)有速度上進行速度遞減電機帶動絞綱機減速速運行，3秒鐘(時間可調(diào))后如果還是張力顯示當(dāng)前值H) ^ 15kN則停止減速并報警。如果3秒鐘(時間可調(diào))后張力顯示當(dāng)前值RK15kN則返回至設(shè)定值收纜。
[0021]這種絞綱機放繩結(jié)構(gòu)通過傳感器采集的速度及張力數(shù)據(jù)，經(jīng)PLC處理后，以達(dá)到改變電機速度，從而實現(xiàn)電纜線速度恒速收放纜及防沖擊的張力控制目的。當(dāng)張力控制與勻速控制出現(xiàn)沖突時，張力控制優(yōu)先級高于勻速控制。
【主權(quán)項】
1.一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，所述絞綱機本體(I)包括底座(12)，所述底座(12)上設(shè)置有墻架(13)，所述墻架(13)上設(shè)置有卷筒(11 )，所述卷筒(11)前側(cè)設(shè)置有排繩裝置(14)，其特征在于:所述卷筒(11)的法蘭上的距所述法蘭中心一段距離且均勻分布的磁鐵(15)，所述墻架(13)上設(shè)置有與所述磁鐵(15)配合的霍爾傳感器(16)，所述霍爾傳感器(16)連接有計算控制系統(tǒng)，所述絞綱機液壓管路的兩側(cè)均設(shè)置有壓力傳感器，所述卷筒(11)上設(shè)置有變頻驅(qū)動裝置，所述霍爾傳感器(16)、兩個所述壓力傳感器、所述變頻驅(qū)動裝置均與以PLC為核心的計算控制系統(tǒng)電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述磁鐵(15)與所述霍爾傳感器(16)最近距離為4~6cm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種絞綱機張力控制結(jié)構(gòu)，所述絞綱機本體包括底座，所述底座上設(shè)置有墻架，所述墻架上設(shè)置有卷筒，所述卷筒前側(cè)設(shè)置有排繩裝置，所述卷筒的法蘭上的距所述法蘭中心一段距離且均勻分布的磁鐵，所述墻架上設(shè)置有與所述磁鐵配合的霍爾傳感器，所述霍爾傳感器連接有所述計算控制系統(tǒng)，所述絞綱機液壓管路的兩側(cè)均設(shè)置有壓力傳感器，所述卷筒上設(shè)置有變頻驅(qū)動裝置，所述霍爾傳感器、兩個所述壓力傳感器、所述變頻驅(qū)動裝置均與以PLC為核心的計算控制系統(tǒng)電氣連接。這種絞綱機放繩結(jié)構(gòu)通過傳感器采集的速度及張力數(shù)據(jù)，經(jīng)PLC處理后，以達(dá)到改變電機速度，從而實現(xiàn)電纜線速度恒速收放纜及防沖擊的張力控制目的。
【IPC分類】B66D1-52, B63B21-16, B66D1-48
【公開號】CN204587232
【申請?zhí)枴緾N201520024029
【發(fā)明人】虞鋒彬, 張國銳, 賀波, 趙小鵬, 陳海涌, 陳勇, 張小卿
【申請人】捷勝海洋裝備股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年1月14日