用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：處理器、電源系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；所述處理器分別與所述電源系統(tǒng)、所述檢測(cè)系統(tǒng)和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器和伺服油缸驅(qū)動(dòng)器。優(yōu)點(diǎn)為：由于處理器與多個(gè)檢測(cè)設(shè)備以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接，可全面對(duì)補(bǔ)給過(guò)程進(jìn)行控制，補(bǔ)給過(guò)程不需人工參與，提高了補(bǔ)給效率。
【專利說(shuō)明】
用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于海上補(bǔ)給技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋開發(fā)戰(zhàn)略的逐步深入，由于港口、航道、海況等多方面因素限制，船舶往往不能進(jìn)港靠岸補(bǔ)給，因此，需要對(duì)艦船、海洋平臺(tái)進(jìn)行海上補(bǔ)給，從而延長(zhǎng)艦船續(xù)航力。
[0003]海上補(bǔ)給是指:利用補(bǔ)給船上的補(bǔ)給裝置對(duì)接受船進(jìn)行海上物資補(bǔ)給，及時(shí)補(bǔ)充接受船所需的食品、燃油、淡水、備件、材料等物料儲(chǔ)備，延長(zhǎng)接受船在海上的停留時(shí)間和活動(dòng)范圍，滿足長(zhǎng)時(shí)間大范圍的海上活動(dòng)。
[0004]我國(guó)海上補(bǔ)給起始于20世紀(jì)80年代，海上補(bǔ)給技術(shù)的研究起步晚，但借鑒國(guó)外的補(bǔ)給技術(shù)，發(fā)展迅速。最初的補(bǔ)給范圍僅限于液貨，如燃油和淡水等液態(tài)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)近10年的不斷探索與實(shí)踐，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，90年代的海上補(bǔ)給技術(shù)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了橫向、縱向以及垂向的全面立體式補(bǔ)給模式，補(bǔ)給范圍擴(kuò)展到食品、彈藥、物資等干貨補(bǔ)給，補(bǔ)給距離也向遠(yuǎn)程發(fā)展。
[0005]然而，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0006]現(xiàn)有海上補(bǔ)給系統(tǒng)的自動(dòng)化水平不高，補(bǔ)給過(guò)程需要人工參與才能完成，補(bǔ)給效率低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可有效解決上述問(wèn)題。
[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0009]本實(shí)用新型提供一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:處理器、電源系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);所述處理器分別與所述電源系統(tǒng)、所述檢測(cè)系統(tǒng)和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接；
[0010]其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括:
[0011]高架索張力傳感器，用于檢測(cè)高架索的張力值；
[0012]高架索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)高架索的長(zhǎng)度和速度值；
[0013]外牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)外牽索的長(zhǎng)度和速度值；
[0014]內(nèi)牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)內(nèi)牽索的長(zhǎng)度和速度值；
[0015]伺服油缸行程檢測(cè)器，用于檢測(cè)伺服油缸實(shí)際伸縮行程值；
[0016]船舶升降加速度傳感器，用于檢測(cè)船體的升降運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
[0017]制動(dòng)器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、離合器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、棘輪棘爪止定裝置開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備；
[0018]所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器和伺服油缸驅(qū)動(dòng)器。
[0019]優(yōu)選的，所述高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器和所述伺服油缸驅(qū)動(dòng)器采用共直流母線結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選的，所述升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器與升降絞車伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)，用于通過(guò)驅(qū)動(dòng)升降絞車動(dòng)作而控制升降機(jī)(13)的升降運(yùn)動(dòng)。
[0021]優(yōu)選的，所述升降機(jī)(13)用于貨物自動(dòng)供給系統(tǒng);所述貨物自動(dòng)供給系統(tǒng)還包括自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(12)以及傳送車(14);
[0022]其中，所述自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(I2)包括:高層立體貨架、貨物存取設(shè)備、出入庫(kù)輸送設(shè)備以及倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)；
[0023]所述高層立體貨架為用于存放貨物的貨架，包括單元貨架、活動(dòng)貨架和揀選式倉(cāng)庫(kù)；
[0024]所述貨物存取設(shè)備為用于穿梭于貨架之間進(jìn)行存取貨物的設(shè)備；
[0025]所述出入庫(kù)輸送設(shè)備為配合裝運(yùn)、收發(fā)作業(yè)的設(shè)置，用于將貨物放置到貨物存取設(shè)備，或者，從貨物存取設(shè)備取出貨物并轉(zhuǎn)移到所述高層立體貨架。
[0026]本實(shí)用新型提供的用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]由于處理器與多個(gè)檢測(cè)設(shè)備以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接，可全面對(duì)補(bǔ)給過(guò)程進(jìn)行控制，補(bǔ)給過(guò)程不需人工參與，提高了補(bǔ)給效率。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型提供的高架索補(bǔ)給裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型提供的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型提供的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)公共直流母線系統(tǒng)單線圖；
[0031 ]圖4為本實(shí)用新型提供的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為本實(shí)用新型提供的恒張力高架索海上自適應(yīng)控制補(bǔ)給方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0034]海上補(bǔ)給是遠(yuǎn)洋艦船、海洋平臺(tái)重要的后勤保障，世界各國(guó)海軍都非常重視海上補(bǔ)給技術(shù)，成為決定是海洋平臺(tái)工作和艦船續(xù)航力的關(guān)鍵因素。本實(shí)用新型的目的是提供一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可應(yīng)用于圖1所示的高架索補(bǔ)給裝置中，為方便對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行理解，首先介紹圖1高架索補(bǔ)給裝置的具體結(jié)構(gòu):
[0035]高架索補(bǔ)給裝置包括第I支撐柱1、第2支撐柱2、外索引絞車3、內(nèi)索引絞車4、高架索絞車5、波浪補(bǔ)償裝置6、導(dǎo)向滑輪組以及吊車裝置7;
[0036]其中，外索引絞車3、內(nèi)索引絞車4、高架索絞車5、波浪補(bǔ)償裝置6和第I支撐柱I均布置于補(bǔ)給船，第2支撐柱2布置于接受船；吊車裝置7布置于第I支撐柱I和第2支撐柱2之間；
[0037]導(dǎo)向滑輪組包括第I導(dǎo)向滑輪8-1、第2導(dǎo)向滑輪8-2、第3導(dǎo)向滑輪8-3和第4導(dǎo)向滑輪8-4;第I導(dǎo)向滑輪8-1、第2導(dǎo)向滑輪8-2和第3導(dǎo)向滑輪8-3按由上而下方向，依次固定于第I支撐柱I的上部;第4導(dǎo)向滑輪8-4固定于第2支撐柱2;
[0038]外索引絞車3的外牽索9依次繞過(guò)第I導(dǎo)向滑輪8-1和第4導(dǎo)向滑輪8-4后，固定到吊車裝置7的第I固定端7-1;內(nèi)索引絞車4的內(nèi)牽索10繞過(guò)第3導(dǎo)向滑輪8-3后，固定到吊車裝置7的第2固定端7-2;高架索絞車5的高架索11依次繞過(guò)波浪補(bǔ)償裝置6、第2導(dǎo)向滑輪8-2、吊車裝置7的第3固定端7-3后，固定到第4導(dǎo)向滑輪8-4的支撐架上。
[0039]在圖1的基礎(chǔ)上，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括:處理器、電源系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);所述處理器分別與所述電源系統(tǒng)、所述檢測(cè)系統(tǒng)和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。
[0040](— )檢測(cè)系統(tǒng)
[0041]所述檢測(cè)系統(tǒng)包括:
[0042]高架索張力傳感器，用于檢測(cè)高架索的張力值；
[0043]高架索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)高架索的長(zhǎng)度和速度值；
[0044]外牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)外牽索的長(zhǎng)度和速度值；
[0045]內(nèi)牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)內(nèi)牽索的長(zhǎng)度和速度值；
[0046]伺服油缸行程檢測(cè)器，用于檢測(cè)伺服油缸實(shí)際伸縮行程值；
[0047]船舶升降加速度傳感器，用于檢測(cè)船體的升降運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
[0048]制動(dòng)器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、離合器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、棘輪棘爪止定裝置開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備。
[0049]其中，對(duì)于制動(dòng)器，可采用高速級(jí)制動(dòng)器、氣動(dòng)水冷式動(dòng)態(tài)制動(dòng)器，因此，可同時(shí)配置氣動(dòng)水冷式動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的氣源壓力傳感器、氣動(dòng)水冷式動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的冷卻水壓力傳感器和氣動(dòng)水冷式動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的冷卻水溫度傳感器。
[0050]通過(guò)張力傳感器檢測(cè)牽引纜繩和張緊纜繩的張力值;編碼器測(cè)量纜繩的速度和長(zhǎng)度;接近開關(guān)檢測(cè)制動(dòng)器、棘輪棘爪打開/關(guān)閉位置;預(yù)留液壓站和氣動(dòng)系統(tǒng)的傳感器信號(hào)接口，采集壓力、溫度、液位、流量等信息，將采集到的信息經(jīng)過(guò)處理，進(jìn)行顯示和記錄，超過(guò)設(shè)定值發(fā)出報(bào)警信息并進(jìn)行保護(hù)。
[0051](二)處理器
[0052]處理器作為控制系統(tǒng)的核心，控制外索引絞車、內(nèi)牽引絞車、高架索絞車、伺服油缸、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、液壓和氣壓站系統(tǒng)、升降機(jī)等其他輔助系統(tǒng)；同時(shí)CPU采集處理伺服油缸行程、張力、長(zhǎng)度、以及系統(tǒng)其他輔助系統(tǒng)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海上補(bǔ)給過(guò)程的全程自動(dòng)化控制。
[0053]實(shí)際應(yīng)用中，外索引絞車3、內(nèi)索引絞車4和高架索絞車5均包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)以及絞車附加裝置;伺服電機(jī)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器與卷?yè)P(yáng)機(jī)聯(lián)動(dòng);絞車附加裝置包括棘輪棘爪止定裝置、制動(dòng)器、離合器以及壓繩器。
[0054](三)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0055](3.1)伺服驅(qū)動(dòng)器
[0056]伺服驅(qū)動(dòng)器，其動(dòng)態(tài)特性高，驅(qū)動(dòng)力和動(dòng)態(tài)特性的平衡達(dá)到最佳狀態(tài)，體積緊湊，具有高等級(jí)的防護(hù)、耐用的軸承設(shè)計(jì)和抗振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。伺服電機(jī)既使在惡劣環(huán)境下依然是理想的解決方案。內(nèi)部集成的KTY84溫度傳感器可額外保護(hù)伺服電機(jī)絕緣繞組。永磁伺服電機(jī)利用最新的磁體技術(shù)，比傳統(tǒng)的三相電機(jī)具有更高的效率，伺服電機(jī)調(diào)速時(shí)沒(méi)有勵(lì)磁損耗。
[0057]伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制性能參數(shù):控制器循環(huán)周期為125ys，總加速時(shí)間
[0058]為0.5ms，頻率范圍為650Hz，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)0.6%,轉(zhuǎn)矩精度±1.5%。
[0059]伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度控制性能參數(shù):控制器循環(huán)周期為125ys，總加速時(shí)間為2.3ms，頻率范圍為250Hz，速度波動(dòng)0.5%,速度精度< 0.001 %。
[0060]伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧波:THD(I)<2.6%，THD(V)<2.3%，THD(Total)<5%。
[0061]伺服驅(qū)動(dòng)器包括外索引絞車驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)索引絞車驅(qū)動(dòng)器、高架索絞車驅(qū)動(dòng)器和升降絞車驅(qū)動(dòng)器:
[0062](3.1.1)外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器
[0063]處理器通過(guò)對(duì)外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器控制，最終控制外索引絞車電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外牽引絞車恒張力控制功能。傳送貨物時(shí)，外牽引絞車主動(dòng)牽引，拉動(dòng)傳送小車從補(bǔ)給船向接受船移動(dòng)；回程時(shí)，外牽引絞車工作在恒張力控制模式，保持外牽引索張力恒定。
[0064]外牽引絞車恒張力控制數(shù)學(xué)模型為:CPU根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定數(shù)學(xué)模型控制外牽引絞車，使其工作在牽引模式或者恒張力模式下，CPU根據(jù)不同工況通過(guò)控制伺服電機(jī)控制外牽引絞車的方向、速度和加速度，保證貨物快速、平穩(wěn)、安全的傳輸。
[0065](3.1.2)內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器
[0066]處理器通過(guò)對(duì)內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器控制，最終控制內(nèi)索引絞車電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)牽引絞車恒張力控制功能。傳送貨物時(shí)，內(nèi)牽引絞車工作在恒張力控制模式，可保證內(nèi)牽引索張力恒定；回程時(shí)，內(nèi)牽引絞車主動(dòng)牽引，拉動(dòng)小車從接受船牽引到補(bǔ)給船上。
[0067]內(nèi)牽引絞車恒張力控制數(shù)學(xué)模型為:CPU根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定數(shù)學(xué)模型控制內(nèi)牽引絞車，使其工作在牽引模式或者恒張力模式下，CPU根據(jù)不同工況通過(guò)控制伺服電機(jī)來(lái)控制絞車的方向、速度、加速度和拉力，保證貨物快速、平穩(wěn)、安全的傳輸。
[0068]可見，內(nèi)外牽引絞車均具備恒張力功能:傳送貨物時(shí)，內(nèi)牽引絞車實(shí)施恒張力控制，基于運(yùn)動(dòng)控制的CPU計(jì)算出的調(diào)整量輸出控制信號(hào)到伺服驅(qū)動(dòng)器，來(lái)整定內(nèi)牽引絞車電機(jī)轉(zhuǎn)矩限制輸入值。當(dāng)外牽引絞車啟動(dòng)后，聯(lián)鎖松開內(nèi)牽引絞車制動(dòng)器，內(nèi)牽引絞車即在該轉(zhuǎn)矩限制模式中運(yùn)行，當(dāng)外力小于轉(zhuǎn)矩限制值，內(nèi)牽引絞車正轉(zhuǎn)電動(dòng)收纜，鋼索張力達(dá)到轉(zhuǎn)矩整定谷值時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行位置伺服狀態(tài)；當(dāng)外力大于轉(zhuǎn)矩限制值，內(nèi)絞車反轉(zhuǎn)自動(dòng)放纜，鋼索張力達(dá)到轉(zhuǎn)矩整定峰值時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行位置伺服狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒張力控制。
[0069]回程時(shí)，外牽引絞車實(shí)施恒張力控制，基于運(yùn)動(dòng)控制的CPU計(jì)算出的調(diào)整量輸出控制信號(hào)到伺服驅(qū)動(dòng)器，來(lái)整定外牽引絞車電機(jī)轉(zhuǎn)矩限制輸入值。當(dāng)內(nèi)牽引絞車啟動(dòng)后，聯(lián)鎖松開外牽引絞車制動(dòng)器，外牽引絞車即在該轉(zhuǎn)矩限制模式中運(yùn)行，當(dāng)外力小于轉(zhuǎn)矩限制值，外牽引絞車正轉(zhuǎn)電動(dòng)收纜，鋼索張力達(dá)到轉(zhuǎn)矩整定谷值時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入位置伺服狀態(tài)；當(dāng)外力大于轉(zhuǎn)矩限制值，外絞車反轉(zhuǎn)自動(dòng)放纜，鋼索張力達(dá)到轉(zhuǎn)矩整定峰值時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入位置伺服狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒張力控制。
[0070](3.1.3)高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器
[0071]處理器通過(guò)對(duì)高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器控制，最終控制高架索絞車電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高架索絞車恒張力控制功能。
[0072]高架索絞車恒張力控制數(shù)學(xué)模型為:CPU根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定數(shù)學(xué)模型配合伺服油缸，使其工作在恒張力模式下，具體的:CPU對(duì)檢測(cè)到高架索的長(zhǎng)度、高架索的速度、船體的升降運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、高架索張力值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)不同工況通過(guò)控制伺服電機(jī)控制絞車的方向、速度、加速度和拉力，保證高架索張力維持在設(shè)定范圍內(nèi)。
[0073](3.1.4)升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器
[0074]升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于貨物自動(dòng)供給系統(tǒng)中，處理器通過(guò)對(duì)升降絞車驅(qū)動(dòng)器和貨物自動(dòng)供給系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)貨物自動(dòng)供給和傳輸。
[0075]貨物自動(dòng)供給系統(tǒng)包括自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)12、升降機(jī)13以及傳送車14;
[0076]對(duì)于自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)12，其主要設(shè)計(jì)原理參考圖4，:在內(nèi)部布置和貨艙設(shè)計(jì)上，盡量使補(bǔ)給品能夠在船內(nèi)迅速提取和移動(dòng)，并且采用自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)CHJ控制與管理傳送裝置和補(bǔ)給物資。自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)記憶貨物存放位置，利用無(wú)人搬運(yùn)車系統(tǒng)、自動(dòng)存取叉車與條形碼掃描設(shè)備，可以自動(dòng)存取貨物。
[0077]自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是由高層立體貨架、貨物存取設(shè)備、出入庫(kù)輸送設(shè)備、控制系統(tǒng)及周邊設(shè)備組成的自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)能充分利用存儲(chǔ)空間，通過(guò)計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)機(jī)控制，以先入先出的原則，迅速準(zhǔn)確地存、取物品。
[0078]具體的，包括:高層立體貨架、貨物存取設(shè)備、出入庫(kù)輸送設(shè)備以及倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)；
[0079]高層立體貨架是自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要是存放貨物的貨架組成機(jī)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，貨架都比較高，能夠充分的利用倉(cāng)庫(kù)空間。在設(shè)計(jì)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要考慮到貨物存取的便利度，還要考慮到防火、防潮、防傾斜的要求。主要由單元貨架、活動(dòng)貨架、揀選式倉(cāng)庫(kù)組成，單元貨架用來(lái)存放貨物，活動(dòng)貨架主要是可以進(jìn)行合并和拆分的貨架，能夠節(jié)省出大量的空間，揀選式貨架主要是方便人員揀選而設(shè)計(jì)的。
[0080]貨物存取設(shè)備主要是穿梭于貨架之間用來(lái)存取貨物的設(shè)備，也叫堆垛機(jī)，具有準(zhǔn)確、安全、高效的優(yōu)點(diǎn)，能夠在各種巷道之間來(lái)回穿梭，能夠適應(yīng)各種貨物的裝載量和作業(yè)量，能夠根據(jù)具體的要求設(shè)計(jì)成不同尺寸大小以適應(yīng)存取需求。
[0081]出入庫(kù)輸送設(shè)備主要是將貨物輸送進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)的設(shè)備，與貨物存取設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備連接成一個(gè)系統(tǒng)整體，根據(jù)輸送量的大小，選擇合適規(guī)格皮帶輸送機(jī)或者升降機(jī)等設(shè)備以配合裝運(yùn)、收發(fā)等一系列作業(yè)流程。
[0082]倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)主要用于控制所有設(shè)備，采用計(jì)算機(jī)控制方式顯示，能夠提高設(shè)備控制的精度，能夠幫助實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
[0083]本實(shí)用新型中，補(bǔ)給船上配備了在軌道上行走的鏟車、皮帶輸送機(jī)、升降機(jī)等機(jī)械化搬運(yùn)設(shè)備，在內(nèi)部布置和貨艙設(shè)計(jì)上，采用自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，使補(bǔ)給物品能夠在船內(nèi)迅速提取和移動(dòng)，系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)控制與管理傳送裝置和補(bǔ)給物資，能夠?qū)⒇浳飶难a(bǔ)給船的儲(chǔ)存艙直接補(bǔ)給到接收艦的接收艙。因此，本實(shí)用新型提高了艙內(nèi)物資的快速傳輸效率和補(bǔ)給過(guò)程的自動(dòng)化程度，提高補(bǔ)給速度、縮短補(bǔ)給時(shí)間、增強(qiáng)海上補(bǔ)給的安全性和可靠性。
[0084]本實(shí)用新型針對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制及工藝控制功能集成化，為多軸復(fù)雜運(yùn)動(dòng)提供了完整的解決方案。高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制復(fù)雜，對(duì)速度及精度的要求很高，本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)解決高架索補(bǔ)給裝置的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，由一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)完成所有的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，適用于具有許多運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)備。
[0085]本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有三個(gè)組成部分:
[0086]①工程開發(fā)系統(tǒng)
[0087]實(shí)現(xiàn)由一個(gè)系統(tǒng)解決所有運(yùn)動(dòng)控制、邏輯及工藝控制的問(wèn)題，并且還能夠提供所有必要的工具，從編程到參數(shù)設(shè)定，從測(cè)試調(diào)試到故障診斷。
[0088]②實(shí)時(shí)軟件模塊
[0089]實(shí)時(shí)軟件模塊提供了眾多的運(yùn)動(dòng)控制及工藝控制功能，針對(duì)某一特定的設(shè)備所需的功能，靈活地選擇相關(guān)的模塊。
[0090]③硬件平臺(tái)
[0091]作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由工程開發(fā)系統(tǒng)所開發(fā)且使用了實(shí)時(shí)軟件，模塊的應(yīng)用程序可以運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)上，可根據(jù)高架索補(bǔ)給裝置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇最適合的硬件平臺(tái)。
[0092]本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集V/F、矢量和伺服控制于一體、多軸資源共享、模塊化設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)高效而又復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部有電流反饋環(huán)節(jié)，起動(dòng)性能良好，反應(yīng)靈敏，根據(jù)負(fù)載大小能快速輸出相應(yīng)起動(dòng)電流，不會(huì)超出額定電流，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，具有適應(yīng)于電動(dòng)機(jī)能力的短時(shí)過(guò)載功能及電源缺相、輸出缺相、電源過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、接地、變頻器過(guò)熱等保護(hù)功能。
[0093]該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用多軸控制的共直流母線DC/AC驅(qū)動(dòng)器用于高架索補(bǔ)給裝置的驅(qū)動(dòng)控制，高架索補(bǔ)給裝置在工作過(guò)程中，有些機(jī)構(gòu)工作在電動(dòng)狀態(tài)，有些機(jī)構(gòu)工作在發(fā)電狀態(tài);工作在發(fā)電狀態(tài)的機(jī)構(gòu)將電能反饋到直流母線上，由工作在電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)構(gòu)將其消耗掉，不同于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器通過(guò)外接制動(dòng)電阻將反饋的電能消耗掉，這樣既節(jié)能環(huán)保又提高了系統(tǒng)電能的利用率，同時(shí)減少了制動(dòng)電阻的投資，避免了制動(dòng)電阻散熱的問(wèn)題；當(dāng)工作在電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)構(gòu)無(wú)法將反饋的電能消耗掉時(shí)可以根據(jù)具體情況選擇通過(guò)制動(dòng)電阻消耗或則直接反饋至電網(wǎng)。
[0094]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù):IPO時(shí)鐘周期為0.25-0.5ms，伺服時(shí)鐘周期為0.25ms，插補(bǔ)時(shí)鐘周期為0.25ms，Profibus時(shí)鐘周期為Ims ,Profinet時(shí)鐘周期為0.25ms，運(yùn)行內(nèi)存為128MB。
[0095]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還有以下優(yōu)點(diǎn):功率因數(shù)高，可達(dá)95%以上;通過(guò)12脈整流變壓器和整流單元大大降低電網(wǎng)諧波;系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)高，允許高架索補(bǔ)給裝置頻繁動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)公共直流母線系統(tǒng)單線圖如圖3所示:包括:包括:12脈整流變壓器、整流器、第I逆變器、第2逆變器、第3逆變器、第4逆變器、高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻以及直流母線;整流器的輸入端通過(guò)12脈整流變壓器連接到電網(wǎng)；整流器的輸出端并聯(lián)到直流母線;直流母線還并聯(lián)連接到第I逆變器的一端，第I逆變器的另一端用于與高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器連接;直流母線還并聯(lián)連接到第2逆變器的一端，第2逆變器的另一端用于與外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器連接;直流母線還并聯(lián)連接到第3逆變器的一端，第3逆變器的另一端用于與內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器連接;直流母線還并聯(lián)連接到第4逆變器的一端，第4逆變器的另一端用于與升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器連接;直流母線還并聯(lián)連接到制動(dòng)單元的一端，制動(dòng)單元的另一端與制動(dòng)電阻連接。
[0096]應(yīng)用本實(shí)用新型提供的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行海上補(bǔ)給的過(guò)程，如圖5所示，包括以下步驟:
[0097]步驟I，系統(tǒng)上電初始化并自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)自檢，HMI界面上自動(dòng)顯示自檢信息；
[0098]需要補(bǔ)給時(shí)，補(bǔ)給船與接受船需要先進(jìn)行信息對(duì)接，船舶運(yùn)動(dòng)信息檢測(cè)與共享、海上補(bǔ)給裝置的鋼絲繩恒張力控制與檢測(cè)、絞車動(dòng)態(tài)平衡信息傳輸及反饋、離合器精確運(yùn)動(dòng)及伺服驅(qū)動(dòng)信息，進(jìn)行兩船之間的協(xié)同控制。然后將補(bǔ)給船上的外牽引索、內(nèi)牽引索和高架索聯(lián)接到接受船上，兩船進(jìn)入補(bǔ)給啟動(dòng)狀態(tài)。
[0099]步驟2，補(bǔ)給船的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)工作，準(zhǔn)備補(bǔ)給貨物;接受船上的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)工作，準(zhǔn)備接收貨物；
[0100]即:控制補(bǔ)給船自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)12動(dòng)作，使補(bǔ)給船貨物存取設(shè)備自動(dòng)從高層立體貨架的對(duì)應(yīng)位置取出需補(bǔ)給的補(bǔ)給貨物，并將補(bǔ)給貨物運(yùn)輸?shù)轿挥谘a(bǔ)給船升降機(jī)13內(nèi)部的傳送車14上；
[0101]步驟3，控制補(bǔ)給船升降機(jī)13進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，使補(bǔ)給船升降機(jī)13將傳送車14提升到預(yù)先制定的位置;同時(shí)，控制接受船升降機(jī)13到達(dá)預(yù)先制定的接收貨物位置；
[0102]步驟4，補(bǔ)給船升降機(jī)上的傳送車14被固定到吊車裝置7后，自動(dòng)啟動(dòng)外索引絞車
3、內(nèi)索引絞車4、高架索絞車5和波浪補(bǔ)償裝置6;其中，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定數(shù)學(xué)模型控制外索引絞車3工作在牽引模式下，控制內(nèi)索引絞車4工作在恒張力模式下，控制高架索絞車5配合波浪補(bǔ)償裝置6工作在恒張力模式下，最終實(shí)現(xiàn)傳送車14快速、平穩(wěn)、安全的從補(bǔ)給船向接受船傳輸；
[0103]具體的，傳送車和吊車裝置位于高架索上，由內(nèi)、外牽索牽引做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩臺(tái)牽引絞車同步運(yùn)轉(zhuǎn)，保持牽索張力和速度在設(shè)定范圍內(nèi)，牽引吊車裝置從補(bǔ)給船向接受船運(yùn)動(dòng);波浪補(bǔ)償裝置和張力測(cè)量裝置對(duì)高架索進(jìn)行波浪補(bǔ)償和高架索張力恒定控制，適應(yīng)船舶搖擺和偏航對(duì)傳送作業(yè)的影響。
[0104]本步驟中，控制高架索絞車5配合波浪補(bǔ)償裝置6工作在恒張力模式下，具體為:
[0105]步驟4.1，設(shè)定高架索長(zhǎng)度給定值，高架索長(zhǎng)度給定值為常數(shù);設(shè)定高架索張力給定值，高架索張力給定值為常數(shù)；
[0106]步驟4.2，實(shí)時(shí)檢測(cè)高架索實(shí)際長(zhǎng)度值;實(shí)時(shí)通過(guò)船舶升降加速度傳感器獲得船舶實(shí)時(shí)位置偏差值；
[0107]高架索長(zhǎng)度給定值作為第I比較器的正向輸入，高架索實(shí)際長(zhǎng)度值作為第I比較器的負(fù)向輸入，船舶實(shí)時(shí)位置偏差值作為第I比較器的正向輸入，第I比較器對(duì)各輸入進(jìn)行運(yùn)算后，第I比較器的輸出值輸入到第I高架索PID，經(jīng)運(yùn)算后，輸入到第2比較器的正向輸入，同時(shí)，高架索張力傳感器檢測(cè)到的高架索實(shí)際張力值作為第2比較器的負(fù)向輸入，高架索張力給定值作為第2比較器的正向輸入;經(jīng)第2比較器運(yùn)算后輸入到第2高架索PID;
[0108]第2高架索PID的輸出作為第3比較器的正向輸入，船舶升降加速度傳感器所獲得的船舶實(shí)時(shí)位置偏差值作為第3比較器的正向輸入，第3比較器的輸出作用于高架索伺服驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而調(diào)整高架索絞車轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)高架索恒張力；
[0109]或者:
[0110]控制高架索絞車5配合波浪補(bǔ)償裝置6工作在恒張力模式下，具體為:
[0111]步驟4.a，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得高架索實(shí)際張力值，并判斷高架索實(shí)際張力值是否超出設(shè)定張力范圍，如果是，則執(zhí)行步驟4.b;
[0112]步驟4.b，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)學(xué)模型控制伺服油缸的伸縮行程，伺服油缸調(diào)整為一級(jí)補(bǔ)償，反應(yīng)迅速補(bǔ)償幅度小，并在控制伺服油缸伸縮行程的過(guò)程中，實(shí)時(shí)判斷以下兩個(gè)條件是否發(fā)生，當(dāng)發(fā)生條件I時(shí)，執(zhí)行步驟4.c;當(dāng)發(fā)生條件2時(shí)，結(jié)束本流程；
[0113]條件1:伺服油缸行程超出設(shè)定行程范圍；
[0114]條件2，高架索實(shí)際張力值位于設(shè)定張力范圍之內(nèi)；
[0115]步驟4.c，停止伺服油缸行程調(diào)整，對(duì)高架索絞車進(jìn)行控制，高架索絞車調(diào)整為二級(jí)補(bǔ)償，反應(yīng)滯后，但補(bǔ)償幅度大，具體控制方法為:
[0116]系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定數(shù)學(xué)模型對(duì)高架索絞車的方向、速度、加速度和拉力進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)判斷以下兩個(gè)條件是否發(fā)生，當(dāng)發(fā)生條件3時(shí)，執(zhí)行步驟4.d;當(dāng)發(fā)生條件4時(shí)，結(jié)束本流程；
[0117]條件3，高架索長(zhǎng)度超出了允許范圍；
[0118]條件4，高架索張力恢復(fù)調(diào)整在設(shè)定張力范圍內(nèi)；
[0119]步驟4.d，此時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整沒(méi)能達(dá)到要求且超出自動(dòng)調(diào)整范圍，則切換為手動(dòng)調(diào)整模式，由操作員通過(guò)微動(dòng)方法調(diào)整，直到使高架索張力恢復(fù)調(diào)整在設(shè)定張力范圍內(nèi)。其中，手動(dòng)模式也是應(yīng)急操作模式，任何自動(dòng)系統(tǒng)中必須保留手動(dòng)模式。
[0120]步驟5，在傳送車14從補(bǔ)給船向接受船傳輸過(guò)程中，通過(guò)對(duì)外牽索9和內(nèi)牽索10長(zhǎng)度的檢測(cè)，判斷傳送車14是否送到接受船，若貨物到達(dá)接受船的預(yù)先制定位置處，則將傳送車14內(nèi)的貨物自動(dòng)卸載到接受船升降機(jī)的內(nèi)部，然后，控制接受船升降機(jī)進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，使接受船升降機(jī)將貨物下降運(yùn)輸?shù)筋A(yù)先制定的位置；
[0121 ]控制接受船自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)作，使接收船貨物存取設(shè)備自動(dòng)從升降機(jī)取下貨物，并輸送到接受船高層立體貨架的對(duì)應(yīng)位置。
[0122]傳送車回程控制過(guò)程為:
[0123]補(bǔ)給船的絞車反轉(zhuǎn)，傳送吊車返回補(bǔ)給船預(yù)先制定的位置，此時(shí)補(bǔ)給船上的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和升降機(jī)已將貨物準(zhǔn)備在預(yù)先制定的位置等待傳送吊車裝載貨物。接受船的升降機(jī)將貨物下放到自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行貨物傳輸與碼垛。
[0124]需要強(qiáng)調(diào)的是，以上描述的海上補(bǔ)給過(guò)程，僅為一種具體實(shí)現(xiàn)方式，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其他補(bǔ)給控制流程，本實(shí)用新型對(duì)此并不限制。
[0125]本實(shí)用新型提供的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0126](I)由于處理器與多個(gè)檢測(cè)設(shè)備以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接，可全面對(duì)補(bǔ)給過(guò)程進(jìn)行控制，補(bǔ)給過(guò)程不需人工參與，提高了補(bǔ)給效率。
[0127](2)各個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)器共直流母線，因此，工作在發(fā)電狀態(tài)的機(jī)構(gòu)將電能反饋到直流母線上，由工作在電動(dòng)狀態(tài)的機(jī)構(gòu)將其消耗掉，既節(jié)能環(huán)保又提高了系統(tǒng)電能的利用率，同時(shí)減少了制動(dòng)電阻的投資，避免了制動(dòng)電阻散熱的問(wèn)題。
[0128]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:處理器、電源系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);所述處理器分別與所述電源系統(tǒng)、所述檢測(cè)系統(tǒng)和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接； 其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括: 高架索張力傳感器，用于檢測(cè)高架索的張力值； 高架索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)高架索的長(zhǎng)度和速度值； 外牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)外牽索的長(zhǎng)度和速度值； 內(nèi)牽索卷筒軸編碼器，用于檢測(cè)內(nèi)牽索的長(zhǎng)度和速度值； 伺服油缸行程檢測(cè)器，用于檢測(cè)伺服油缸實(shí)際伸縮行程值； 船舶升降加速度傳感器，用于檢測(cè)船體的升降運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 制動(dòng)器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、離合器開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備、棘輪棘爪止定裝置開/關(guān)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器和伺服油缸驅(qū)動(dòng)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高架索絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述外索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述內(nèi)索引絞車變頻驅(qū)動(dòng)器、所述升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器和所述伺服油缸驅(qū)動(dòng)器采用共直流母線結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述升降絞車變頻驅(qū)動(dòng)器與升降絞車伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)，用于通過(guò)驅(qū)動(dòng)升降絞車動(dòng)作而控制升降機(jī)(13)的升降運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高架索補(bǔ)給裝置的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述升降機(jī)(13)用于貨物自動(dòng)供給系統(tǒng);所述貨物自動(dòng)供給系統(tǒng)還包括自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(12)以及傳送車(14); 其中，所述自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(12)包括:高層立體貨架、貨物存取設(shè)備、出入庫(kù)輸送設(shè)備以及倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)； 所述高層立體貨架為用于存放貨物的貨架，包括單元貨架、活動(dòng)貨架和揀選式倉(cāng)庫(kù)； 所述貨物存取設(shè)備為用于穿梭于貨架之間進(jìn)行存取貨物的設(shè)備； 所述出入庫(kù)輸送設(shè)備為配合裝運(yùn)、收發(fā)作業(yè)的設(shè)置，用于將貨物放置到貨物存取設(shè)備，或者，從貨物存取設(shè)備取出貨物并轉(zhuǎn)移到所述高層立體貨架。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205507452SQ201620244780
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】樊成
【申請(qǐng)人】上海阜有海洋科技有限公司