專利名稱：纜索起重機系統(tǒng)計算機控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纜索起重機系統(tǒng)控制領(lǐng)域，分類號B66C13/00。
目前國內(nèi)、外纜索起重機的控制系統(tǒng)均采用接觸器、繼電器組成的機電控制系統(tǒng)，以時間順序控制，由操作者視吊鉤進(jìn)行人工手動換檔調(diào)速，人工手動操作運行，整個運行中操作者要高度集中，與操作者熟練程度、運輸快慢影響極大。近年來美國在人工手動操作的基礎(chǔ)上，增加了無線電遙控操作纜機，但目前其可靠性低、德國在原手動的基礎(chǔ)上增加了無線電遙控和有線遙控的操作纜機的方式，但無線和有線遙控均要工人視吊鉤運行而操作。
本發(fā)明的目的是提供一種對纜索起重機系統(tǒng)進(jìn)行計算機控制的方法，微機控制纜機自動垂直運輸、定點下料;倉面遙控卸料和遙控回程起步;對纜機運行和施工部分現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)測，可靠性高，適于野外惡劣環(huán)境工作。
本發(fā)明的內(nèi)容是這樣實現(xiàn)的一種對包括有纜索起重機及其連接設(shè)備、信號檢測裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示和打印裝置、控制裝置及執(zhí)行機構(gòu)所構(gòu)成的纜索起重機系統(tǒng)進(jìn)行計算機控制的方法，其特征在于采用如下的控制步驟開機后，由選擇開關(guān)選擇進(jìn)入可編程序控制器PLC控制系統(tǒng)或進(jìn)入原機系統(tǒng);
進(jìn)入原機系統(tǒng)，則由自動切換器切換至原機系統(tǒng)，此時纜機由原機系統(tǒng)司機手動操作控制;
由選擇開關(guān)選擇PLC則進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，此時接通系統(tǒng)電源，使吊罐處于裝料平臺位置;判斷電源、吊罐位置是否滿足條件，若不滿足，則調(diào)整，由上位計算機進(jìn)行座標(biāo)運行參數(shù)設(shè)置;
若條件滿足，則進(jìn)入初始化程序，包括對檢測起升、牽引、副塔機構(gòu)的動力電源和控制電源是否投入，檢測起升、牽引機構(gòu)的高壓電機是否已運轉(zhuǎn)，檢測公用部分控制電源是否合上，并使各機構(gòu)輸出復(fù)位，PLC中內(nèi)部繼電器、計時器、計數(shù)器復(fù)位;
初始化完成后，進(jìn)入自動操作，首先發(fā)出自動啟動信號，設(shè)置卸料點座標(biāo)參數(shù)X、Y及高程Z、料罐數(shù)量，同時計算起升、牽引、副塔運距;通過PLC傳輸給上位計算機的纜機運行數(shù)據(jù)在顯示器上動態(tài)顯示纜機的運行軌跡;將運行軌跡分為平臺O、A、B、C、D、E、F、倉位G;
纜機起升啟動，并加速運行，判斷是否到達(dá)A點，若沒到達(dá)，繼續(xù)加速，否則升減速;
若升限位保護(hù)信號動作，則起升報警，保護(hù)動作，升停車，然后切換至手動操作;
起升機構(gòu)上升至A位的同時，啟動牽引機構(gòu)加速運行;
判斷是否到達(dá)B位，若沒到達(dá)，繼續(xù)加速，否則牽引機構(gòu)停止加速，勻速運行;
判斷是否到達(dá)C位，若沒到達(dá)，繼續(xù)勻速運行;否則牽引減速運行;
判斷是否出現(xiàn)牽引限位信號動作，若牽引限位信號動作，則副塔側(cè)牽引報警，并保護(hù)動作，牽引停車，然后切換至手動操作;
若不出現(xiàn)牽引限位信號，判斷是否降至D位，繼續(xù)降加速運行;降至D位時，勻速運行;到達(dá)E位時，降減速;到達(dá)F位時，降停車;
纜機到達(dá)F位時，判斷副塔是否到位，未到位則運行副塔;若副塔到位副塔停止動作，進(jìn)入降啟動。
副塔運行時，判斷副塔是否出現(xiàn)限位信號，若限位動作，則副塔報警，出現(xiàn)保護(hù)動作，副塔停車，進(jìn)入手動操作狀態(tài);若副塔到位，則副塔停止動作，進(jìn)入降啟動;
起升降啟動并低速運行，判斷是否到達(dá)G位，若未到達(dá)G位，繼續(xù)運行;若到達(dá)G位，纜機停車，等待卸料;
判斷是否遙控卸料或手動卸料，并同時卸料;
卸料后，回程啟動，纜機上升啟動并加速運行;
判斷是否到達(dá)D位，若不是，繼續(xù)上升，若是，纜機升減速，同時判斷是否到位，升到位后升停車;
在纜機上升至D位的同時，牽引回程L＝0啟動，牽引運行，加速運行至C位時，牽引勻速運行，到B位時，牽引減速，運行至A位時，牽引停車等待;
在牽引回程運行至B位的同時，纜機降啟動，加速運行至A位時，降減速運行;
判斷是否到O位，若不是，繼續(xù)降減速，若到0位，降停車，等待裝料進(jìn)行下一罐砼自動澆筑運行。
上位計算機進(jìn)行座標(biāo)運行參數(shù)設(shè)置采用了如下的步驟上位計算機啟動后，進(jìn)入封面函數(shù)，該函數(shù)描述系統(tǒng)的名稱，設(shè)計單位;
進(jìn)入口令管理，以阻止外系統(tǒng)人員進(jìn)入本系統(tǒng);若口令回答正確，進(jìn)入主菜單，并可由F1鍵重新熱啟動，F(xiàn)2鍵退出系統(tǒng)到DOS;
主菜單設(shè)置以下子菜單值班登記登記當(dāng)班日期、時間、班號、倉號、澆筑序號;
座標(biāo)設(shè)置設(shè)置澆筑點序號、座標(biāo)值X、Y，澆筑罐數(shù)及修改座標(biāo)序號、澆筑點;根據(jù)倉位高程，輸入座標(biāo)值，計算出起升距離、牽引距離、裝料位置、副塔距離、加速度、復(fù)合運動距離;
高程修正顯示各壩段高程，并進(jìn)行修改;
報表打印顯示打印目錄，選擇、顯示報表內(nèi)容，打印報表;
存盤選擇根據(jù)用戶需要，可將報表存入軟盤;
監(jiān)控顯示動態(tài)監(jiān)控畫面，控制參數(shù)計算及反計算、PLC的通訊、運動參數(shù)記錄、保存、報警、指示;F10鍵回到主菜單，F(xiàn)1鍵重新熱啟動，F(xiàn)2鍵退出本系統(tǒng)到DOS;
吊罐運行軌跡為平臺至A位為升加速區(qū)，A位至B位為升減速及牽引加速區(qū)，B位至C位為牽引勻速運行區(qū)，C位至D位為牽引減速、降加速區(qū)，D位至E位為以D點末速勻速運行區(qū)，E位至F位為降減速區(qū)，F(xiàn)位至G位即倉位為副塔自動運行、料罐低速運行區(qū);返回時G位至D位為升加速區(qū)，D至C位為升減速、牽引加速區(qū)，C位至B位為牽引勻速運行，B位至A位為牽引減速、降加速運行，A位至平臺降減速運行。
纜索起重機控制系統(tǒng)，它包括可編程序控制器PLC，PLC內(nèi)設(shè)置微處理器CPU、存儲器、通訊模塊、計數(shù)器、I/O開關(guān)輸入輸出模;自動切換器;信號處理器;無線電遙控器;上位計算機組成;上位計算機與PLC的通訊模塊連接;傳感器與PLC內(nèi)的高速計數(shù)器連接，計數(shù)器將傳感器送來的距離脈沖信號進(jìn)行計數(shù)和處理，并由CPU處理;與PLC連接的信號處理器，將輸入I/O、輸出I/O點的信號進(jìn)行變換放大處理，通過自動切換器，控制牽引、起升電機及副塔運行。
由于采用微機自動控制纜機，減少了運輸循環(huán)的時間環(huán)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換及其傳遞時間、卸料時間，故運輸速度比人工操作快64%以上，在裝料、各卸料部位省去信號工和卸料工，節(jié)省人力50%。同時提高了砼澆筑質(zhì)量。本系統(tǒng)使用圖、數(shù)顯示，自動運輸，在大霧天、夜間或在地勢狹窄、高深狹谷地段，興建高拱壩，操作人員不能直視運輸?shù)蹉^的情況下，仍能安全、高速可靠運輸，實現(xiàn)垂直運輸、定點下料，倉面遙控卸料的自動運輸過程。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是纜機自動控制系統(tǒng)原理框圖。
圖2是大壩的俯視圖。
圖3是大壩的立面剖視圖。
圖4是接收機原理方框圖。
圖5是發(fā)射機原理方框圖。
圖6是計算機控制的主程序流程圖。
圖7是上位機軟件主框圖。
圖8是座標(biāo)設(shè)置程序。
圖9是監(jiān)控原理框圖。
圖10是報表打印程序框圖。
圖11是系統(tǒng)自動調(diào)速時序圖。
圖12是吊罐運行軌跡圖。
圖13是吊罐運行軌跡各點運行速度。
圖14是倉面卸料點。
圖15是倉面卸料點。
圖16是重載向卸料點運行的牽引復(fù)合運動圖，O點至A點。
圖17是重載向卸料點運行的牽引復(fù)合運動圖，A點至B點。
圖18是重載向卸料點運行的牽引復(fù)合運動圖，B點至C點。
圖19是空載返回起升復(fù)合運動圖，D點。
圖20是空載返回起升復(fù)合運動圖，D點至E點。
圖21是空載返回起升復(fù)合運動圖，E點。
系統(tǒng)的硬件原理方框圖如圖1，PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其余部分大多是整件結(jié)構(gòu)。PLC能進(jìn)行邏輯運算、順序控制、位置控制、數(shù)據(jù)采集和控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作，并通過數(shù)字式或模擬式輸入、輸出控制纜機的各種運行和運輸?shù)淖詣舆^程。
CPU是中央微型處理器，根據(jù)提供的邏輯作出判斷，然后輸出到控制系統(tǒng)的驅(qū)動端口，同時CPU能進(jìn)行內(nèi)部工作檢查，確保其可靠的工作。
輸入、輸出I/O模塊采用晶體管型和繼電器型。輸入I/O部件是將輸入信號加以濾波消除干擾，并驗證電平，使外部信號轉(zhuǎn)換成CPU可以接受的信號，外部輸入開關(guān)、按鈕、限位器、繼電器和接觸器等部件來的信號，直接或經(jīng)信號處理后接到輸入I/O點，經(jīng)其處理后送到CPU。輸出I/O點按邏輯控制順序直接或經(jīng)信號處理后送到被控設(shè)備，如纜機的接觸器線圈、指示燈、電笛等，根據(jù)需要本控制系統(tǒng)設(shè)置了起升、牽引、副塔行走、起動、調(diào)速、停、遙控、手動、故障、監(jiān)測、通訊等I/O點。
為了實現(xiàn)吊罐運行座標(biāo)數(shù)值顯示準(zhǔn)確、可靠而專門設(shè)置了高速計數(shù)器，它將傳感器送來的距離脈沖信號進(jìn)行計數(shù)和處理，以供CPU使用。信號傳送距離經(jīng)線驅(qū)動器輸出達(dá)400米以上。
為了保留原機械手動操作和本控制系統(tǒng)自動控制操作進(jìn)行自動切換而設(shè)置自動切換器，帶動負(fù)載能力為直流220V，0.5A，動作延長在20MS以內(nèi)。
信號處理器是分別將輸入I/O、輸出I/O信號進(jìn)行變換處理，其變換的信號能與輸入、輸出被控設(shè)備中的繼電器、接觸器的線圈、觸點、接近開關(guān)、限位開關(guān)等信號直接相接，使被控設(shè)備、控制臺等與PLC有良好的匹配，從而保證系統(tǒng)的可靠性高、壽命長。
無線電遙控器由發(fā)射機和接收機兩大部分組成，如圖3、圖4。發(fā)射機遙控距離400米，為手持型。接收機分為料罐接收機和主控操作室接收機，分別設(shè)置在料罐和操作室控制柜內(nèi)。遙控發(fā)射機是遙控和調(diào)頻、調(diào)幅的多功能無線電發(fā)射機，共有十二個信道，其中兩個信道供遙控卸料和計數(shù)，其余信道用作對纜機的全方位遙控操作，無線電遙控器設(shè)計時，采用抗環(huán)境干擾和人為無線電同頻或鄰頻干擾電路，保證設(shè)備的運行安全、可靠。
上位計算機包括計算機、彩色顯示器CRT、鍵盤和打印機，計算機與PLC的通訊，通過RS-232C或RS-422串行通訊協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
上位計算機對自動控制過程進(jìn)行實時監(jiān)測和打印各種報表，顯示器實時顯示規(guī)定畫面、打印機打印規(guī)定報表。
顯示畫面上顯示的有吊罐的運行軌跡、纜機主要設(shè)備運行的工藝流程圖，大壩的視面圖和三個窗口。
第一個窗口顯示日歷(年 月 日 時 分)、班號、正在澆筑的倉位號、本班澆筑方量。
第二個窗口顯示吊罐位置的三個座標(biāo)值(當(dāng)前值)。
第三個窗口顯示故障報警信號。
打印機用針式打印機。隨時由工人招喚打印各種管理報表。本系統(tǒng)中要求打印的報表有班、日、月和年報表。
其格式如下
班報表班號年 月日
日報表年 月日
月報表和年報表與日報表相同，這里不再重述。故障打印表格式
編程器是PLC的一個重要的外設(shè)部件，是指令編程器，用來輸入用戶的專用邏輯，對PLC執(zhí)行程序進(jìn)行在線監(jiān)測，對程序進(jìn)行調(diào)試及各種參數(shù)的設(shè)定。它可以聯(lián)到CPU上，也可拿下來，不影響CPU工作。
控制臺、參數(shù)設(shè)置器是為了便于試驗、調(diào)試或不宜使用自動狀態(tài)工作時，而使用手動操作和調(diào)速而設(shè)置。在實際運行中，由于卸料倉位及卸料點不固定，可借助操作臺的參數(shù)設(shè)置器來修改參數(shù)。本控制臺根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的需要安裝28個按鈕、開關(guān)等，另外還設(shè)計三個四位數(shù)的參數(shù)設(shè)置器。
傳感器分別裝于起升卷筒、牽引卷筒、副塔行走輪軸上，并將其各自的轉(zhuǎn)數(shù)記下來，送到PLC的高速計數(shù)器。若將每一個卷筒或輪的圓周均分成200等分，而每個等分給出一個信號，可以推算出每一等分的信號代表該卷筒或輪周的弧長，利用此傳感器將起升、牽引、副塔運行的距離準(zhǔn)確地測出，其精度可達(dá)到厘米、毫米級。系統(tǒng)中設(shè)計的自動調(diào)速時序圖如圖11所示。
料罐立式6立方米，臥式6立方米，吊裝砼用。
水電站筑高砼壩工地及其用纜索起重機運砼施工布置圖如圖2、圖3所示。O′為纜機固定塔頂點，即為承載索O′F的一個固定點，L1L2為以O(shè)為圓心的圓弧，活動塔(副塔)在其上作往返運動。副塔頂F為承載索的另一個固定點。T1T2為裝料平臺。在卸料區(qū)域內(nèi)任選一點Pl，l＝A、B、C……，為卸料點。當(dāng)卸料點設(shè)定后，在T1T2和L1L2上對應(yīng)點Tl和Ll(副塔在L1L2上位置)及Pl′Pl也同時被唯一確定。料罐G置T1T2上對應(yīng)點Tl裝滿后，提升至Kl(m)后沿Fo′運行至Pl′后下降，最終達(dá)到指定卸料區(qū)內(nèi)P1卸料點。然后料罐返回平臺，卸料區(qū)隨著卸料量的增加而升高。
為了實現(xiàn)自動控制吊罐運行，將三個方向的運距離分別劃分為如干個檔速區(qū)段如六區(qū)段，每一個檔速區(qū)段內(nèi)再分為加速段、勻速段、減速段。Pl設(shè)定，則與此對應(yīng)的升降、牽引、副塔運距的檔區(qū)也相應(yīng)設(shè)定。
與Pl對應(yīng)的吊罐升降、牽引、副塔，根據(jù)如下公式計算出運距。
設(shè)在卸料區(qū)內(nèi)卸料點Pl(Xo，Yo，Zo)，承載索O′F的斜率為K＝(Yo-Yo′)/(Xo-Xo′)，T1T2直線斜率Kl＝(YT2-YT1)/(XT2-XT1)由T1T2、O′Tl所在直線方程可求出Tl點座標(biāo)XT1= (K1XT1-YT2+Y0′- KX0′)/(Kl - K)YT1= (Kl)/(Kl-K) (Y0′- ( K)/(Kl) YT2+ KXT1-KX0′)直線O′Tl與以O(shè)為圓心OL2為半徑的圓交點Fl座標(biāo)XFi=2ktx0-2k(y0′-y0)+2x0-4[Rt-(x0-x0′)t]kt+8(y0′-y0)(x0′-x0)k+4[Rt-(y0′-y0)t]2+2kt]]>YFi=2y′0k2+2(x0-x0′)k+2y0′-4[Rt-(x0-x0′)t]kt+8(y0′-y0)(x0′-x0)k+4[Rt-(y0′-y0)t2+2kt]]>
1、L1L2弧長Fl(Xo，Yo，Zo)的表達(dá)式β＝ (YFi-Y0)/(XFI -X0)FL= Raxctgβ = Raxctg (yFi- y0)/(xFI- x0) (1)2、卸料點至固定塔頂點的牽引距離OPl＝Fq(Xo，Yo，Zo)Fp(x0,y0,z0)=(X0.XFi)t+(y0′-yFi)t+(z0′-zF)2·(x0′-x0)2+(y0′-y0)y(x0′-xFi)2+(y0′-yFi)2---(2)]]>3、固定塔頂至平臺的牽引距離|O′T|＝FR(Xo，Yo，Zo)Fp(x0,y0,z0)=(x0′-xFi)t+(y0′-yFi)t+(z0′-zF)t·(x0′-xFi)t+(y0′-yFi)t(x0′-xFi)t+(y0′-yFi)t---(3)]]>4、｜O′Fi｜＝Fr(Xo，Yo，Zo):
Fr=(x0′-xFi)2+(y0′-yFi)2+(z0′-zFi)2---(4)]]>5、|PiPi′|＝Fs(Xo，Yo，Zo)Fs(x0,y0,z0)=3(x0′-x0)2+(y0′-y0)2(x0′-xFi)2+(y0′-yFi)2+(z0′-z0)---(5)]]>6、|TlPl″|＝Fps(Xo，Yo，Zo):
FPS(x0,y0,z0)=3(x0′-xTi)2+(y0′-yTi)2(x0′-xFi)2+(y0′-yFi)2+(z0′-z0)---(6)]]>上述公式中O、O′、T1、T2、L1、L2的座標(biāo)值及F的高程Zf，根據(jù)大壩施工工地的設(shè)計而設(shè)置，不同的大壩其值不同。
復(fù)合運動距離計算公式、條件及變量Sq、Ss的取值范圍詳見圖16、17、18、19、20、21，其中圖16、17、18所示為牽引復(fù)合運動;圖19、20、21所示為起升復(fù)合運動。
公式和圖中各參數(shù)的初始值，可根據(jù)大壩施工工地而設(shè)置。各參數(shù)間關(guān)系如下
SQ0<Sq1<Sq2，Ss0<Ss1<Ss2，B>A，C>B，E>D圖16、17、18中，Sq是理論牽引距離，單位米，下同，Ss是起升運行距離，單位米，Sqf是牽引復(fù)行距，即在Sq上，從復(fù)合運動開始至終點距離(理論值) 圖19、20、21中，Sq是理論牽引距離，Ss是起升運行距離，Ssf是起升復(fù)合運行距離，即在Ss上，從復(fù)合運動開始至終點距離。
一、自動狀態(tài)的運輸過程1、將卸料點的座標(biāo)輸入與計算。
將卸料區(qū)內(nèi)卸料點Pi，如A、B、C、……的座標(biāo)X、Y、Z值及每一點的卸料罐數(shù)N1如NA、NB、NC……依次分別從座標(biāo)設(shè)置器輸入到上位計算機。上位計算機根據(jù)前述公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式計算出每個卸料點的Fl、Fq、Fp、Fr、Fs、Fps。還計算出牽引運行距離Sqy＝Sq其中Sq＝Fp-Fq，為與漲力、溫度等有關(guān)的垂度系數(shù);卸料點升降運距Ss＝Fs-Zc，而Zc為與卸料點對應(yīng)的垂度值，平臺升降運距Sps＝Fps-Zpc，而Zpc為與平臺對應(yīng)處垂度。
根據(jù)(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)式及圖16至21計算出牽引、起升復(fù)合運行距離Sqf、Ssf。
各點的F1、Sqy、Ss、Sps、Sqf、Ssf分兩路輸出其一輸給CRT供其顯;其二輸給通訊模塊，由PLC的CPU進(jìn)行判斷、處理、計算出各點起升、牽引、副塔應(yīng)運行的檔區(qū)。從而計算出各自的加速段、勻速段、減速段距，以此作為相應(yīng)的基準(zhǔn)值儲存到相應(yīng)的寄存器。
2、啟動、運輸過程在控制臺按“起動”或按遙控發(fā)射機的啟動鍵后，則控制信號由控制臺或遙控接收機I送給PLC相應(yīng)的I/O開關(guān)輸入點，PLC被啟動。PLC依程序，將Ss、Sps、Ssf信號送給信號處理器進(jìn)行變換，放大之后經(jīng)自動切換器送給起升控制器，驅(qū)動起升電機。同理，Sqy、Sqf信號和F1信號分別經(jīng)過相應(yīng)的電路處理后驅(qū)動牽引電機和副塔電機。動作的順序吊鉤起升→走副塔→牽引→下降→自動定位到Pl點→停。運行過程中，牽引、升降、副塔分別根據(jù)設(shè)定的檔區(qū)段、加速段、勻速段、減速段進(jìn)行加速、減速和換檔,并且是自動完成的。升降和牽引依據(jù)上述復(fù)合運行條件及其計算值進(jìn)行復(fù)合運行。起升卷筒、牽引卷筒和副塔行走輪分別由其電機帶動而轉(zhuǎn)動。此轉(zhuǎn)動經(jīng)傳動機構(gòu)帶動相應(yīng)的傳感器1、2、3。傳感器將上述卷筒或行走輪轉(zhuǎn)的弧長，經(jīng)過光、電轉(zhuǎn)換之后變?yōu)殡娦盘柤疵}沖信號。此起升、牽引脈沖信號分別送高速計數(shù)器1、2，副塔傳感器的脈沖信號經(jīng)線驅(qū)動器后送給計數(shù)器，各自進(jìn)行計數(shù)。此脈沖數(shù)代表距離，此脈沖控制的時序如圖11所示。傳感器來的距離信號在PLC內(nèi)，分別與相應(yīng)的起升、牽引、副塔運距及其加速段、勻速段、減速段、復(fù)合運距存儲值為基準(zhǔn)進(jìn)行比較。按設(shè)置，將比較的結(jié)果送出控制信號，用于實時控制相應(yīng)電機，從而實現(xiàn)了纜機自動控制吊鉤運行。此外，三個傳感器來的脈沖數(shù)，經(jīng)通訊模塊送給上位計算機實時驅(qū)動如圖12所示吊罐運行軌跡、圖13所示數(shù)據(jù)及起升、牽引、副塔運行的現(xiàn)在值及其速度值，使其實現(xiàn)圖、數(shù)在CRT上顯示。
3、遙控卸料吊鉤帶料罐自動運輸?shù)筋A(yù)定點(如A)停。這時操作無線電遙控自動發(fā)射機的卸料鍵，發(fā)出卸料信號。接收機Ⅱ?qū)⒋诵盘栕儞Q處理、放大之后，控制電液閥，找開料罐門，卸料。完成卸料之后，再次重復(fù)上述操作，方可使料罐關(guān)門。上述遙控發(fā)射機的開門、關(guān)門信號同時被遙控接收機Ⅱ接收，被PLC用來對卸料的計數(shù)和控制臺上“卸料”、“關(guān)門”信號的顯示與否。使控制室掌握卸料情況。
4、遙控回程當(dāng)料罐關(guān)門之后，操縱遙控發(fā)射機或控制臺的“回程”按紐，則料罐空載自動按滿載向卸料點(如A)運輸?shù)哪孢^程，自動返回到裝料平臺，自動穩(wěn)定停到裝料點。回程與正運行不同的是不再走副塔。逆運行的過程中，三個傳感器的作用與正運行一樣。
至此完成了一次自動運輸?shù)娜^程。重載和空載運輸過程中的各種參數(shù)、圖、報表如班明細(xì)表、日報表、月報表、年報表、報警等被上位計算機自動記錄、儲存，同時被CRT顯示。
5、自動換點在卸料點(如A)卸料第NA次，則料罐回程升至某一高度(如9米)時停，走副塔、牽引和自動下降，自動換點如找新點B。之后的運輸過程如同對A點運輸一樣，不再重述。
6、運輸停當(dāng)設(shè)置的座標(biāo)點全部運輸卸料完成之后，纜機自動停機。
二、遙控狀態(tài)運輸控制臺上工作狀態(tài)開關(guān)置“遙控”，CRT上顯示“遙控”字樣。纜機進(jìn)行遙控狀態(tài)。此時，操作無線電遙控發(fā)射機上起升、牽引、副塔運行和換檔信號。由無線電遙控接收機I接收。經(jīng)處理后，輸給PLC，控制纜機運行、其控制過程同自動狀態(tài)。
在此狀態(tài)下，操作人員帶手持無線電遙控發(fā)射機，可以到最方便的地方如裝料平臺、卸料倉或控制室操作，控制纜機運行。
三、手動狀態(tài)運輸控制臺上工作狀態(tài)置“手動”。人操縱控制臺的起升、牽引、副塔控制桿，經(jīng)過PLC控制纜機運行。
四、原機狀態(tài)運輸控制臺上工作狀態(tài)置“原機”，則此時切換器自動將原機的操縱控制信號接入纜機控制器，同時斷開其它三個工作狀態(tài)控制。
自動、遙控、手動、原機狀態(tài)，起升、牽引、副塔運行的檔速被控制臺檔速顯示和CRT顯示。
上位計算機的主要軟件包括1、主菜單。
2、主畫面顯示。
(1)運動的動畫顯示;
(2)固定點的動畫顯示;
(3)數(shù)字顯示;
(4)地形顯示;
(5)開窗口;
(6)料罐不同狀態(tài)顯示;
(7)報警顯示;
(8)日歷顯示。
3、子菜單。
4、單個畫面顯示。
5、打印報表。
6、倉位號的設(shè)置。
7、PC與PLC通訊。
在實施例中，圖12是吊罐運行軌跡圖。
纜機吊罐在裝料平臺裝好砼，在自動工作狀態(tài)下，起動之后，吊罐由PLC控制纜機操縱執(zhí)行O點起升-加速至A位(如設(shè)置為距平臺8m)時，升開始減速、與此同時牽引開始向卸料倉位方向運行并加速，當(dāng)?shù)豕捱\行至B位(設(shè)置距A點高5m時)上升停止，牽引由加速轉(zhuǎn)為勻速運行。在C點，牽引開始減速，至D點或稍提前停止。從C位降開始作加速運行，到D處降加速停止。以其末速作勻速下降，到E處開始減速。在F點下降停。此時副塔自動起動，向需要的方向運行至置位后停。最后料罐以低速向倉面下降至G點停。在G處等待遙控卸料或手動卸料。吊罐卸料之后，遙控或手動回程起步。返回時上升開始加速(可達(dá)最高速度)至D點，到D點開始減速。其余運行按重載運行的逆過程返回。
上述軌跡是假設(shè)裝料平臺內(nèi)均能裝料而設(shè)置的副塔運行時段。若裝料點是固定點(小區(qū)域)，則要增加副塔返回的時段。
2、卸料位置每一倉位設(shè)定一個基點，在首次運行前由外設(shè)來進(jìn)行設(shè)置。其后各車料按設(shè)置好的卸料點，自動控制到位。每一卸料點要卸幾車也事先設(shè)置好。倉面的卸料點暫設(shè)為圖14和圖15所示。卸料依序號1、2、3、4、……進(jìn)行。要指出的是卸料點的布置，只有在倉位座標(biāo)給出后，根據(jù)施工要求而定。
本控制系統(tǒng)運行軌跡是用距離控制為主來實現(xiàn)的。在圖12(吊罐運行軌跡圖)上，A、B、C、D、E、F、G均是用距離來控制，其單位為米。也就是說，以傳感器送來的信號為依據(jù)來實現(xiàn)。
本實施例中，R＝308米，壩的高程為180米拱砼壩，該實施范例實測的結(jié)果是單位厘米FL的誤差△FL＝3.0FQ的誤差△FQmax＝4.8
Fp的誤差△FPmax＝4.9Ss的誤差△Ss＝5.9Sps的誤差△Spp＝5.1由此可見自動控制精度高。FQ、FS為滿載時的誤差，F(xiàn)P、SPS為空罐的控制精度，F(xiàn)L既有空罐又有滿罐的運行精度，滿載時為20噸砼，運輸穩(wěn)定、不搖擺，運輸速度比人工操作快64%以上，節(jié)省人力50%，提高了砼澆筑質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種對包括有纜索起重機及其連接設(shè)備、信號檢測裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示和打印裝置、控制裝置及執(zhí)行機構(gòu)所構(gòu)成的纜索起重機系統(tǒng)進(jìn)行計算機控制的方法，其特征在于采用如下的控制步驟開機后，由選擇開關(guān)選擇進(jìn)入可編程序控制器PLC控制系統(tǒng)或進(jìn)入原機系統(tǒng)；進(jìn)入原機系統(tǒng)，則由自動切換器切換至原機系統(tǒng)，此時纜機由原機系統(tǒng)司機手動操作控制；由選擇開關(guān)選擇PLC則進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，此時接通系統(tǒng)電源，使吊罐處于裝料平臺位置；判斷電源、吊罐位置是否滿足條件，若不滿足，則調(diào)整，由上位計算機進(jìn)行座標(biāo)運行參數(shù)設(shè)置；若條件滿足，則進(jìn)入初始化程序，包括對檢測起升、牽引、副塔機構(gòu)的動力電源和控制電源是否投入，檢測起升、牽引機構(gòu)的高壓電機是否已運轉(zhuǎn)，檢測公用部分控制電源是否合上，并使各機構(gòu)輸出復(fù)位，PLC中內(nèi)部繼電器、計時器、計數(shù)器復(fù)位；初始化完成后，進(jìn)入自動操作，首先發(fā)出自動啟動信號，設(shè)置卸料點座標(biāo)參數(shù)X、Y及高程Z、料罐數(shù)量，同時計算起升、牽引、副塔運距；通過PLC傳輸給上位計算機的纜機運行數(shù)據(jù)在顯示器上動態(tài)顯示纜機的運行軌跡；將運行軌跡分為平臺O、A、B、C、D、E、F、倉位G；纜機起升啟動，并加速運行，判斷是否到達(dá)A點，若沒到達(dá)，繼續(xù)加速，否則升減速；若升限位保護(hù)信號動作，則起升報警，保護(hù)動作，升停車，然后切換至手動操作；起升機構(gòu)上升至A位的同時，啟動牽引機構(gòu)加速運行；判斷是否到達(dá)B位，若沒到達(dá)，繼續(xù)加速，否則牽引機構(gòu)停止加速，勻速運行；判斷是否到達(dá)C位，若沒到達(dá)，繼續(xù)勻速運行；否則牽引減速運行；判斷是否出現(xiàn)牽引限位信號動作，若牽引限位信號動作，則副塔側(cè)牽引報警，并保護(hù)動作，牽引停車，然后切換至手動操作；若不出現(xiàn)牽引限位信號，判斷是否降至D位，若沒到達(dá)D位，繼續(xù)降加速運行；降至D位時，勻速運行；到達(dá)E位時，降減速；到達(dá)F位時，降停車；纜機到達(dá)F位時，判斷副塔是否到位，未到位則運行副塔；若副塔到位，副塔停止動作，進(jìn)入降啟動。副塔運行時，判斷副塔是否出現(xiàn)限位信號，若限位動作，則副塔報警，出現(xiàn)保護(hù)動作，副塔停車，進(jìn)入手動操作狀態(tài)；若副塔到位，則副塔停止動作，進(jìn)入降啟動；起升降啟動并低速運行，判斷是否到達(dá)G位，若未到達(dá)G位，繼續(xù)運行；若到達(dá)G位，纜機停車，等待卸料；判斷是否遙控卸料或手動卸料，并同時卸料；卸料后，回程啟動，纜機上升啟動并加速運行；判斷是否到達(dá)D位，若不是，繼續(xù)上升，若是，纜機升減速，同時判斷是否到位，升到位后升停車；在纜機上升至D位的同時，牽引回程L=O啟動，牽引運行，加速運行至C位時，牽引勻速運行，到B位時，牽引減速，運行對A位時，牽引停車等待；在牽引回程運行至B位的同時，纜機降啟動，加速運行至A位時，降減速運行；判斷是否到0位，若不是，繼續(xù)降減速，若到0位，降停車，等待裝料進(jìn)行下一罐砼自動澆筑運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對纜索起重機系統(tǒng)進(jìn)行計算機控制的方法，其特征在于上位計算機進(jìn)行座標(biāo)運行參數(shù)設(shè)置采用了如下的步驟上位計算機啟動后，進(jìn)入封面函數(shù)，該函數(shù)描述系統(tǒng)的名稱，設(shè)計單位;進(jìn)入口令管理，以阻止外系統(tǒng)人員進(jìn)入本系統(tǒng);若口令回答正確，進(jìn)入主菜單，并可由F1鍵重新熱啟動，F(xiàn)2鍵退出系統(tǒng)到DOS;主菜單設(shè)置以下子菜單值班登記登記當(dāng)班日期、時間、班號、倉號、澆筑序號;座標(biāo)設(shè)置設(shè)置澆筑點序號、座標(biāo)值X、Y，澆筑罐數(shù)及修改座標(biāo)序號、澆筑點;根據(jù)倉位高程，輸入座標(biāo)值，計算出起升距離、牽引距離、裝料位置、副塔距離、加速度、復(fù)合運動距離;高程修正顯示各壩段高程，并進(jìn)行修改;報表打印顯示打印目錄，選擇、顯示報表內(nèi)容，打印報表;存盤選擇根據(jù)用戶需要，可將報表存入軟盤;監(jiān)控顯示動態(tài)監(jiān)控畫面，控制參數(shù)計算及反計算、PLC的通訊、運動參數(shù)記錄、保存、報警、指示;F10鍵回到主菜單，F(xiàn)1鍵重新熱啟動，F(xiàn)2鍵退出本系統(tǒng)到DOS;
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對纜索起重機系統(tǒng)進(jìn)行計算機控制的方法，其特征在于吊罐運行軌跡為平臺至A位為升加速區(qū)，A位至B位為升減速及牽引加速區(qū)，B位至C位為牽引勻速運行區(qū)，C位至D位為牽引減速、降加速區(qū)，D位至E位為以D點末速勻速運行區(qū)，E位至F位為降減速區(qū)，F(xiàn)位至G位即倉位為副塔自動運行、料罐低速運行區(qū);返回時G位至D位為升加速區(qū)，D至C位為升減速、牽引加速區(qū)，C位至B位為牽引勻速運行，B位至A位為牽引減速、降加速運行，A位至平臺降減速運行。
4.一種用權(quán)利要求1所述的方法進(jìn)行控制的纜索起重機控制系統(tǒng)，其特征在于它包括可編程序控制器PLC，PLC內(nèi)設(shè)置微處理器CPU、存儲器、通訊模塊、計數(shù)器、I/O開關(guān)輸入輸出模塊;自動切換器;信號處理器;無線電遙控器;上位計算機組成;上位計算機與PLC的通訊模塊連接;傳感器與PLC內(nèi)的高速計數(shù)器連接，計數(shù)器將傳感器送來的距離脈沖信號進(jìn)行計數(shù)和處理，并由CPU處理;與PLC連接的信號處理器，將輸入I/O、輸出I/O點的信號進(jìn)行變換放大處理，通過自動切換器，控制牽引、起升電機及副塔運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微機控制纜索起重機系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)主要有上位計算機、PLC、自控設(shè)備、自動檢測設(shè)備等組成，PLC以一定的程序自動控制纜機的升降、牽引、副塔運動，用自動檢測設(shè)備取來的距離信號，控制換擋調(diào)速、復(fù)合運動，限位直至吊鉤準(zhǔn)確定位。運輸過程由上位計算機進(jìn)行監(jiān)測。微機控制纜機自動垂直運輸、定點下料；倉面遙控卸料和遙控回程起步；對纜機運行和施工部分現(xiàn)場實時監(jiān)測。它適用于野外的惡劣環(huán)境，可靠性高，適用于高拱壩纜機施工機械。
文檔編號B66C13/48GK1107119SQ9410842
公開日1995年8月23日 申請日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月22日
發(fā)明者毛義永, 陳宏 , 陳玉宇, 夏熙謙, 喻俊杰 申請人:中國水利水電長江葛洲壩工程局施工科研所