專利名稱：基于可編程自動控制器的排繩裝置以及排繩方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種排繩技術，特別涉及的是一種基于可編程自動控制器 的排繩裝置以及排繩方法。
背景技術：
近年來我國加大了在基礎建設領域的投資，鐵路、港口、水利、礦山等領 域得到前所未有的發(fā)展。而在這些領域中巻揚機的應用是不可避免的，而其輔助設備即排繩器也必然得到廣泛的應用。中國專利ZL200520028900.3公開了一 種絞車往復移動排繩裝置，絞車總成和導向滑輪分別設在機座和支架上，絞車 總成包括絞車底座、滾筒體、傳動輪、離合器、剎車轂及轉動軸構成，其中， 轉動軸通過軸承座固定在絞車底座上，其上套有可沿軸向往復移動的滾筒體， 另一端設有傳動輪、離合器和剎車轂，可與動力機溝和剎車裝置連接，鋼絲繩 通過導向滑輪纏繞在滾筒體上，靠纏繞鋼絲繩產(chǎn)生的側向力或附加一個很小的 外力推動滾筒體沿轉動軸的軸向往復移動，完成均勻排繩動作。除掉了施加在 鋼絲繩中部的強制排繩結構，消除了強制排繩力，減少了鋼絲繩的磨損和設備 的動力損耗，延長了鋼絲繩的使用壽命，提高了設備的可靠性和提撈油的工作 效率。但是其采用的仍是機械式，操作起來不是很方便靈活，誤差比較高，大 多數(shù)情況下需要操作者的熟練程度和經(jīng)驗來保證工作的精度和準確性，因此造 成了效率偏低的，同時鋼絲繩在排到每一層的最后一圈時是一個比較關鍵的地 方。這時鋼絲繩利用巻筒本身的螺紋進行爬繩。鋼絲繩這時介于層與層之間， 這時鋼絲繩實際沒有向前移動，只是停留在原來的位置，造成排列的不均勻。 鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和試驗終于獲得了本創(chuàng)作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供 一 種基于可編程自動控制器的排繩裝置以及排繩 方法，用以克服上述缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案在于，首先提供一種基于可編程自動控制器的排繩裝置，其與一巻揚機的巻筒配合使用，其包括 一基架，在所述的基架上設置有導向件， 一傳動組件在所述的導向件規(guī)定的方向上運動， 在所述的傳動組件上設有排繩滾輪， 一動力裝置與所述的傳動組件的動力輸入端相連接，其中所述的動力裝置為一排繩電機，還包括 一可編程自動控制器，控制所述的排繩電機的轉速和轉向；一巻筒轉速編碼器，其設置于所述的巻筒上用以獲取所述的巻筒轉速； 一排繩電機轉速編碼器，其設置于所述的排繩電機上用以獲取所述的排繩電機轉速；在所述的導向件的指定位置上設置有限位傳感器，所述的限位傳感器與所 述的巻筒轉速編碼器以及排繩電機轉速編碼器分別和所述的可編程自動控制器 相連接，用以確定所述的排繩滾輪的工作位置和狀態(tài)。較佳的，所述的導向件為至少一導向桿，縱向設置于所述的基架上。較佳的，所述的傳動組件包括絲杠、 一對鏈輪、鏈條以及一變速器，所 述的絲杠與所述的導向桿平行設置， 一所述的鏈輪設置于所述的絲杠的一端， 所述的變速器設置于所述的基架的一端與所述的一對鏈輪同側，另一所述的鏈 輪設置于所述的變速器輸出軸上，所述的鏈條套設在所述的鏈輪對上。較佳的，所述的排繩滾輪共有兩個，并且平行排列，所述的排繩滾輪之間 的間隙根據(jù)鐵絲繩直徑進行適當調整。其次提供了一種基于可編程自動控制器的排繩裝置的排繩方法，其是通過 上述的基于可編程自動控制器的排繩裝置實現(xiàn)的，其包括的步驟為所述的巻筒轉速編碼器獲取表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)；所述的排繩電機轉速編碼器獲得表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y;計算此時理論的表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)<formula>formula see original document page 5</formula>所述的Y與所述的Y，進行比對，當所述的Y小于所述的Y，時，則增加所 述的排繩電機的轉速；若所述的Y大于所述的Y，時，則降低所述的排繩電機的 轉速；其中，N為所述變速器的減速比；A為所述的巻筒繩槽的寬度；Ml為巻筒轉數(shù)編碼器一圈輸出脈沖數(shù)；M2為排繩電機轉數(shù)編碼器一圏輸出脈沖數(shù)；X為 表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)；L為絲桿的螺距。較佳的，當所述的限位傳感器獲得所述的排繩滾輪處于指定的限位位置時， 則所述的排繩電機反轉轉動并使所述的表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y清零。較佳的，當所述的限位傳感器獲得所述的排繩滾輪處于指定的限位位置時， 判斷表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y以及所述理論的表征所述的排繩電機 轉速的脈沖數(shù)Y，差的絕地值是否不大于巻筒轉四份之三圈時的排繩電機脈沖 數(shù)，則將表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)X清零；反之則要進行人為調整所述的 巻筒上繩的排列。


圖1為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩裝置的功能框圖； 圖2為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩裝置機械部分的主視圖； 圖3為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩裝置機械部分的俯視圖； 圖4為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩方法的流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。 請參閱圖1所示，其為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩裝置的功能框 圖；本發(fā)明的基于可編程自動控制器的排繩裝置是與一巻揚機的巻筒配合使用 的，也就是整個過程實現(xiàn)將鋼絲繩纏繞在所述的巻筒上，其還包括巻筒轉速 編碼器2，其設置于所述的巻筒l上用以獲取所述的巻筒l轉速； 一排繩裝置本 體5，其上是通過排繩電機4來控制相應的排繩組件在其上運動； 一排繩電機轉 速編碼器7，其設置于所述的排繩電機4上用以獲取所述的排繩電機4轉速；在 所述的排繩裝置本體5上指定位置上設置有限位傳感器6,所述的限位傳感器6 與所述的巻筒轉速編碼器2以及排繩電機轉速編碼器7分別和一可編程自動控 制器3相連接，用以確定所述的排繩滾輪的工作位置、狀態(tài)以及所述排繩電機4 的轉速；需要說明的是本發(fā)明與現(xiàn)有技術的差別在于，提供了一種可編程自動控制器3 ( PAC; Programmable Automation Controller )，它能最佳結合PC才幾和 PLC兩者的優(yōu)勢，它提供了開放的工業(yè)標準，可擴展的領域功能， 一個通用的 開發(fā)平臺和一些高級性能。這是當今設計與建立控制系統(tǒng)發(fā)展的需要，屬工業(yè) 自動化領域中比較完善的新興控制器。PAC提供通用發(fā)展平臺和單一數(shù)據(jù)庫， 以滿足多領域自動化系統(tǒng)設計和集成的需求； 一個輕便的控制引擎，可以實現(xiàn) 多領域的功能，包括邏輯控制、過程控制、運動控制和人機界面等；允許用 戶根據(jù)系統(tǒng)實施的要求在同 一平臺上運行多個不同功能的應用程序，并根據(jù)控 制系統(tǒng)的設計要求，在各程序間進行系統(tǒng)資源的分配；采用開放的模塊化的硬 件架構以實現(xiàn)不同功能的自由組合與搭配，減少系統(tǒng)升級帶來的開銷；支持 IEC-61158現(xiàn)場總線規(guī)范，可以實現(xiàn)基于現(xiàn)場總線的高度分散性的工廠自動化環(huán) 境；支持事實上的工業(yè)以太網(wǎng)標準，可以與工廠的EMS、 ERP系統(tǒng)輕易集成； 使用既定的網(wǎng)絡協(xié)議，程序語言標準來保障用戶的投資及多供應商網(wǎng)絡的數(shù)據(jù) 交換。我們利用PAC控制器來控制變頻器，利用PAC控制器計算出變頻器輸出 頻率，時時修正排繩電機4的轉速。請參閱圖2和圖3所示，其為本發(fā)明基于可編程自動控制器的排繩裝置機械 部分的主視圖和俯視圖；其主要對應的是所述的排繩裝置本體的機械圖，其包 括 一基架50，在所述的基架50上設置有導向件，所述的導向件為兩個導向桿 591,通過螺母592縱向固定設置于所述的基架上， 一傳動組件在所述的導向件 規(guī)定的方向上運動，在所述的傳動組件上設有排繩滾輪58,所述的排繩滾輪58 共有兩個，并且平行排列，所述的排繩滾輪58之間的間隙根據(jù)鐵絲繩直徑進行 適當調整，所述的傳動組件包括絲杠53、 一對鏈輪511、 512、鏈條52以及 一變速器57,所述的絲杠53與所述的導向桿591平行，并通過軸承設置在所述 的基架50上，所述的傳動組件為螺母滑架55，其設置在所述的絲桿53、導向 桿591上，所述的鏈輪512設置于所述的絲杠53的一端，所述的變速器57設 置于所述的基架50的一端與所述的一對鏈輪511、 512同側，另一所述的鏈輪 511設置于所述的變速器57輸出軸上，所述的鏈條52套設在所述的鏈輪對511、 512上。 一動力裝置與所述的傳動組件的動力輸入端相連接，其中所述的動力裝 置為一排繩電機4，所述的排繩電機4可以為一變頻電機，其可以自身具有一變 頻器，還包括 一可編程自動控制器3，控制所述的排繩電機4的轉速和轉向； 所述的螺母滑架55與導向桿591是間隙配合，這樣螺母滑架55就可以沿導向桿591做軸向滑動；所述的螺母滑架55通過排繩螺母與絲桿53螺紋連接，這 樣螺母滑架55就可以在排繩螺母的帶動下沿絲桿53做軸向滑動。所述的螺母 滑架55是一個焊接件，與排繩螺母間隙配合，排繩螺母安置在螺母滑架55的 中間，與螺母滑架55 —起運動(可以看成一個運動件)，在螺母滑架55上焊 接有排繩滾輪58。同時本發(fā)明還提供了一種基于可編程自動控制器的排繩裝置的排繩方法， 其是通過上述的基于可編程自動控制器的排繩裝置實現(xiàn)的，其包括的步驟為步驟a:所述的排繩電機4轉動使所述的排繩滾輪58在所述的導向件上直 線運動；步驟b:所述的巻筒轉速編碼器2獲取表征所述的巻筒1轉速的脈沖數(shù)； 步驟c:所述的排繩電機轉速編碼器7獲得表征所述的排繩電機4轉速的脈 沖數(shù)Y;步驟d:計算此時理論的表征所述的排繩電機4轉速的脈沖數(shù)Y， Y，= (M2*N*A*X) /(M1*L);步驟e:所述的Y與所述的Y'進行比對，當所述的Y小于所述的Y，時，則 增加所述的排繩電機4的轉速；若所述的Y大于所述的Y，時，則降低所述的排 繩電才幾4的轉速；其中，N為所述變速器57的減速比；A為所述的巻筒繩槽的寬度；Ml為 巻筒轉數(shù)編碼器2 —圏輸出脈沖數(shù)；M2為排繩電機轉數(shù)編碼器7 —圈輸出脈沖 數(shù)；X為表征所述的巻筒1轉速的脈沖數(shù)；L為絲桿53的螺距。當所述的限位傳感器6獲得所述的排繩滾輪1處于指定的限位位置時，則 所述的排繩電機4反轉轉動并使所述的表征所述的排繩電機4轉速的脈沖數(shù)Y 清零。當所述的限位傳感器6獲得所述的排繩滾輪58處于指定的限位位置時，判 斷表征所述的排繩電機4轉速的脈沖數(shù)Y以及所述理論的表征所述的排繩電機 4轉速的脈沖數(shù)Y，差的絕地值是否不大于巻筒轉四份之三圈時的排繩電機4脈 沖數(shù)，則將表征所述的巻筒1轉速的脈沖數(shù)X清零；反之則要進行人為調整所 述的巻筒1上繩的排列。這樣就可以利用PAC控制器控制所述的變頻器，實現(xiàn)在線時時修正排繩電 機4的轉速，使螺母滑架的移動距離與巻筒1保證一致就能起到排繩的作用。鋼絲繩在排到每一層的最后一圈時是一個比較關鍵的地方。這時鋼絲繩利 用巻筒1本身的螺紋進行爬繩。鋼絲繩這時介于層與層之間，這時鋼絲繩實際 沒有向前移動，只是停留在原來的位置。這樣螺母滑塊也應該處在靜止狀態(tài)。 我們就是利用調整這個靜止時間來消除誤差。保證在排下 一層時鋼絲繩和螺母 滑架又在同一位置。這樣我們利用編碼器的讀數(shù)就可以準確的計算出鋼絲繩的層數(shù)和位置。并 把它記錄下來，這樣下次開機時也能正常的工作了 。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非 限制性的。本專業(yè)技術人員理解，在本發(fā)明權利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可 對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種基于可編程自動控制器的排繩裝置，其與一卷揚機的卷筒配合使用，其包括一基架，在所述的基架上設置有導向件，一傳動組件在所述的導向件規(guī)定的方向上運動，在所述的傳動組件上設有排繩滾輪，一動力裝置與所述的傳動組件的動力輸入端相連接，其中所述的動力裝置為一排繩電機，其特征在于還包括一可編程自動控制器，控制所述的排繩電機的轉速和轉向；一卷筒轉速編碼器，其設置于所述的卷筒上用以獲取所述的卷筒轉速；一排繩電機轉速編碼器，其設置于所述的排繩電機上用以獲取所述的排繩電機轉速；在所述的導向件的指定位置上設置有限位傳感器，所述的限位傳感器與所述的卷筒轉速編碼器以及排繩電機轉速編碼器分別和所述的可編程自動控制器相連接，用以確定所述的排繩滾輪的工作位置和狀態(tài)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于可編程自動控制器的排繩裝置，其特征在于， 所述的導向件為至少一導向桿，縱向設置于所述的基架上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的基于可編程自動控制器的排繩裝置，其特征在于， 所述的傳動組件包括絲杠、 一對鏈輪、鏈條以及一變速器，所述的絲杠與所 述的導向桿平行設置， 一所述的鏈輪設置于所述的絲杠的一端，所述的變速器 設置于所述的基架的一端與所述的一對鏈輪同側，另一所述的鏈輪設置于所述 的變速器輸出軸上，所述的鏈條套設在所述的鏈輪對上。
4、 根據(jù)權利要求1所述的基于可編程自動控制器的排繩裝置，其特征在于， 所述的排繩滾輪共有兩個，并且平行排列，所述的排繩滾輪之間的間隙根據(jù)鐵 絲繩直徑進行適當調整。
5、 一種基于可編程自動控制器的排繩裝置的排繩方法，其是通過上述的基 于可編程自動控制器的排繩裝置實現(xiàn)的，其特征在于其包括的步驟為所述的排繩電機轉動使所述的排繩滾輪在所述的導向件上直線運動； 所述的巻筒轉速編碼器獲取表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)； 所述的排繩電機轉速編碼器獲得表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y; 計算此時理論的表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y， Y， = ( M2*N*A*X) / (M1*L);所述的Y與所述的Y，進4亍比對，當所述的Y小于所述的Y，時，則增加所 述的排繩電機的轉速；若所述的Y大于所述的Y，時，則降低所述的排繩電機的 轉速；其中，N為所述變速器的減速比；A為所述的巻筒繩槽的寬度；Ml為巻筒 轉數(shù)編碼器一圏輸出脈沖數(shù)；M2為排繩電機轉數(shù)編碼器一圏輸出脈沖數(shù)；X為 表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)；L為絲桿的螺距。
6、 根據(jù)權利要求5所述的基于可編程自動控制器的排繩裝置的排繩方法， 其特征在于，當所述的限位傳感器獲得所述的排繩滾輪處于指定的限位位置時， 則所述的排繩電機反轉轉動并使所述的表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y清 零。
7、 根據(jù)權利要求6所述的基于可編程自動控制器的排繩裝置的排繩方法， 其特征在于，當所述的限位傳感器獲得所述的排繩滾輪處于指定的限位位置時， 判斷表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y以及所述理論的表征所述的排繩電機 轉速的脈沖數(shù)Y，差的絕地值是否不大于巻筒轉四份之三圈時的排繩電機脈沖 數(shù)，則將表征所述的巻筒轉速的脈沖數(shù)X清零；反之則要進行人為調整所述的 巻筒上繩的排列。
全文摘要
本發(fā)明為一種基于可編程自動控制器的排繩裝置及其排繩方法，其是通過一基于可編程自動控制器的排繩裝置實現(xiàn)的，其包括的步驟為所述的排繩電機轉動使所述的排繩滾輪在所述的導向件上直線運動；所述的卷筒轉速編碼器獲取表征所述的卷筒轉速的脈沖數(shù)；所述的排繩電機轉速編碼器獲得表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y；計算此時理論的表征所述的排繩電機轉速的脈沖數(shù)Y’Y’＝(M2*N*A*X)/(M1*L)；所述的Y與所述的Y’進行比對，當所述的Y小于所述的Y’時，則增加所述的排繩電機的轉速；若所述的Y大于所述的Y’時，則降低所述的排繩電機的轉速。
文檔編號B66D1/39GK101214914SQ200810000030
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權日2008年1月3日
發(fā)明者劉繼平, 毅 容, 王光欣, 胡建偉, 錢尚溢, 靈 陳 申請人:中鐵工程機械研究設計院有限公司