一種船用吊車控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種船用吊車控制裝置，尤其是基于PLC的船用吊車基于輸入整形技 術(shù)的一種船用吊車控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源需求量的不斷增長,世界各國紛紛加大了對海洋開發(fā)的力度,建設(shè)海洋 工程方興未艾。船用吊車是海洋工程中的重要工具，它廣泛應(yīng)用于造船工程、橋梁建筑、水 下?lián)尵?、建港水工作業(yè)等各種海洋工程，發(fā)展迅速,有著廣闊的發(fā)展前景。但因船用吊車自 身結(jié)構(gòu)以及海風(fēng)海浪等原因,在吊運過程中船用吊車會產(chǎn)生擺動現(xiàn)象，這不僅降低了生產(chǎn) 的工作效率，同時也給工作人員帶來安全隱患?？梢?船用吊車的防擺控制尤為重要。為了 消除負(fù)載的殘余擺動，提高船用吊車的工作效率，大多數(shù)的船用吊車都裝有防擺裝置。防擺 裝置在形式上主要分為兩大類：機(jī)械防擺裝置和電子防擺裝置。在機(jī)械防擺中,操作員需要 減速或者加入反向阻尼來減小甚至抑制負(fù)載的擺動，這樣不僅會提高工作成本，同時也會 降低了生產(chǎn)效率。在電子防擺中,若能將防擺控制器和船用吊車控制系統(tǒng)有效的結(jié)合起來， 這樣在減小擺動的同時也可以減少作業(yè)時間。因此，船用吊車的防擺控制方法，對提高工作 效率、減小安全隱患、縮短工作周期等都有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種船用吊車控制裝置，尤其是基于PLC的船用吊車基于 輸入整形技術(shù)的控制裝置及其方法。本發(fā)明以回轉(zhuǎn)式挺桿起重機(jī)的吊物系統(tǒng)為研究對象， 依據(jù)拉格朗日動力學(xué)方程建立船用吊車的數(shù)學(xué)模型，采用輸入整形技術(shù)實現(xiàn)船用吊車的防 擺控制,該方法簡單,易于實現(xiàn),不僅有效地抑制了負(fù)載的殘余擺動,還提高了船用吊車的 工作效率。同時本發(fā)明還包含了基于Pix的控制裝置，包括數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬 量輸入、模擬量輸出和通信模塊。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的： 本發(fā)明首先對船用吊車進(jìn)行抽象，得出其物理模型,在基于拉格朗日動力學(xué)方程推導(dǎo) 出船用吊車的數(shù)學(xué)模型，在改數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)____t分別設(shè)計了船用吊車系統(tǒng)的ZV、ZVD、ZVDD 和單峰EI、雙峰EI輸入整形器來減小或消除負(fù)載的殘余擺動。船用吊車運行過程分為回轉(zhuǎn) 運行過程、俯仰運行過程和升降運行過程,那么船用吊車運行機(jī)構(gòu)就應(yīng)包括回轉(zhuǎn)運行機(jī)構(gòu)、 俯仰運行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)機(jī)構(gòu)。在本船用吊車控制系統(tǒng)中，只要對船用吊車的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰 機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測與控制即可；本發(fā)明包括基于PLC的船用吊車控制裝置，該控制裝 置由CRl模塊、數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸入、模擬量輸出和通信模塊組成。
[0005] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點及有益效果：開環(huán)的輸入整形器，其可以較為全面的解決了船 用吊車的負(fù)載擺動問題，設(shè)計簡單方便,易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明基于PLC的船用吊車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為船用吊車的物理模型； 圖3為雙峰EI整形器的矢量圖； 圖4本發(fā)明的PLC程序流程圖。
【具體實施方式】
[0007] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和具體連接關(guān)系做更詳細(xì)地描述： 實施例1 結(jié)合圖1，圖1是本發(fā)明基于PLC的船用吊車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,主要包括：CPU模塊、通 信模塊、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出，所述的數(shù)字量輸入包括配電柜 狀態(tài)、限位信號，所述的數(shù)字量輸出包括啟動停止控制、故障報警控制,所述的模擬量輸入 包括電機(jī)溫度、回轉(zhuǎn)角加速度、俯仰角加速度、升降速度、配電柜電壓、配電柜電流,所述的 模擬量輸出包括平面內(nèi)擺角、平面外擺角；船用吊車運行過程分為回轉(zhuǎn)運行過程、俯仰運行 過程和升降運行過程，船用吊車運行機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)運行機(jī)構(gòu)、俯仰運行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)機(jī)構(gòu)； 在本船用吊車控制系統(tǒng)中，對船用吊車的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測與控制。
[0008] 實施例2 圖2為船用吊車的物理模型。在船用吊車的物理模型中，負(fù)載的殘余擺動可以表示為 吊臂平面內(nèi)的擺角咚和吊臂平面外的擺角A。設(shè)負(fù)載的質(zhì)量為?,吊臂的長度為i?，繩長為 /·，吊臂平面與船用吊車水平軸（即X軸）的夾角為回轉(zhuǎn)角Λ，吊臂平面與船用吊車堅直軸 (即Z軸）的夾角為俯仰角見則吊臂頂端在慣性坐標(biāo)系下的位置為
負(fù)載在慣性坐標(biāo)系下的位置為
將上式代入負(fù)載在慣性坐標(biāo)系下的位置為
式中β、心、均隨時間變化?？紤]繩長運動時,1：也隨時間變化。
[0009] 實施例3 圖3雙峰EI整形器的矢量圖；利用矢量圖聯(lián)立約束方程，求解無阻尼系統(tǒng)的雙峰EI輸 入整形器的參數(shù)為
[0010] 實施例4 圖4本發(fā)明的PLC程序流程圖,PLC軟件的設(shè)計采取"自上而下"的設(shè)計方法，依據(jù)控制 系統(tǒng)的需要,應(yīng)用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)的程序按功能分為回轉(zhuǎn)運動、俯仰運動和起升 運動進(jìn)行控制。
【主權(quán)項】
1. 一種船用吊車控制裝置，其特征在于：該裝置采用基于拉格朗日動力學(xué)方程建立的 船用吊車的數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用輸入整形技術(shù)設(shè)計船用吊車的ZV、ZVD、ZVDD和EI輸入整形器， 并包括以PLC為核心，包括CPU模塊、通信模塊、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入、模擬 量輸出的船用吊車控制裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用吊車控制裝置，其特征在于：所述的數(shù)字量輸入包 括配電柜狀態(tài)、限位信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用吊車控制裝置，其特征在于：所述的數(shù)字量輸出包 括啟動停止控制、故障報警控制。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用吊車控制裝置，其特征在于：所述的模擬量輸入包 括電機(jī)溫度、回轉(zhuǎn)角加速度、俯仰角加速度、升降速度、配電柜電壓、配電柜電流。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用吊車控制裝置，其特征在于：所述的模擬量輸出包 括平面內(nèi)擺角、平面外擺角。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用吊車控制裝置，其特征在于：PLC軟件把系統(tǒng)的程序 按功能分為回轉(zhuǎn)運動、俯仰運動和起升運動進(jìn)行控制。
【專利摘要】<b>本發(fā)明提供了基于PLC的船用吊車基于輸入整形技術(shù)的控制裝置，包括基于拉格朗日動力學(xué)方程建立的船用吊車的數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用輸入整形技術(shù)設(shè)計船用吊車的ZV、ZVD、ZVDD和EI輸入整形器來減小或消除負(fù)載的殘余擺動，以及PLC為核心包括數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸入、模擬量輸出和通信模塊的船用吊車控制系統(tǒng)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點及有益效果：開環(huán)的輸入整形器，其可以較為全面的解決了船用吊車的負(fù)載擺動問題，設(shè)計簡單方便，易于實現(xiàn)。</b>
【IPC分類】B66C13/48
【公開號】CN105480865
【申請?zhí)枴緾N201410470429
【發(fā)明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申請人】哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月16日