起重机起升机构行星传动链实时监控系统

摘要

本发明提供一种起重机起升机构行星传动链实时监控系统，包括设置在电动机轴端的编码器，设置在卷筒轴端的编码器和超速开关，其特征是所述实时监控系统还包括一台系统控制用PLC，通过设置适当取值时间间隔Δt和容错上限b，达到实时监控的目的。清零设置消除了各种误差，容错处理则对故障信息进行识别、分析，既保证正常运行状态下无误动作，又保证事故发生时监控系统的正确动作，从而确保危险载荷的安全，特别适用于钢厂铸造起重机起升机构行星传动链的控制。

说明书

技术领域

本发明属于起重机起升机构控制系统，特别涉及到一种采用行星减速器的起重机起升机构的实时监控系统。

背景技术

行星减速器在铸造起重机上的应用有着很大的优越性，行星减速器本身双自由度的特性决定了其两个输入的独立性。将这一特性应用在铸造起重机起升机构上，当行星减速器的一根高速轴上的电动机或其控制系统损坏时，将此轴闸住，另一轴上的电动机可长期驱动载荷半速运行，机构中任何部位均不过载。对于钢厂繁忙的工作状况，可保障炼钢生产线在任何情况下均不停产。这一优越性得到了多数用户的认可。但行星减速器两个输入相互独立的特性同时决定了其安全性级别较低，故需一套合理、有效的控制手段对整个起升机构的运行进行监控，以保障吊运载荷的安全可靠性。

在我国，70年代就将行星减速器的传动方案运用在铸造起重机的起升机构上了，但由于当时的电控技术满足不了对起升机构运行状态进行监控的要求，事故时有发生，大多数产品被迫退出。直到90年代中期，随着电控技术的进步，行星传动才再次得到应用，但现有控制技术中无编码器清零措施和容错处理，因而其控制系统均达不到实时监控的程度。无清零措施致使一旦出现误差，这个误差将影响整个运行过程，误导计算结果；也可能导致故障发生后监测系统不能实时反映出故障信息而不动作，最终酿成事故；无容错处理则容易因偶然误差造成安全制动器误动作，对起重机的传动机构和承力结构件造成不可恢复的损害。

发明内容

根据如上所述，本发明的目的是提供一种起重机起升机构行星传动链实时监控系统，该系统对起重机起升机构的运行状态进行实时监控，既避免控制系统误动作，又确保在故障发生时控制系统的正确动作。

为实现上述目的，本发明提供一种起重机起升机构行星传动链实时监控系统，包括：

设置在电动机轴端的编码器；

设置在卷筒轴端的编码器和超速开关；

其特征是所述实时监控系统还包括一台系统控制用PLC，该PLC执行如下动作，

对在每个设定的取值时间间隔内采集的各编码器的数据，分别进行比较计算，分析两个卷筒是否同步、传动链的传动比是否符合设计传动比，每次取值计算后均将各编码器计数清零，

当卷筒是否同步的计算值大于等于以百分数表示的设定值或当计算传动比超出设计传动比的以百分数表示的设定值时，则向容错计数容器发出故障信号进行容错处理，

当容错计数值小于给定的容错上限值时，相邻的下一个时间间隔内不向容错计数容器发出故障信号，容错计数容器清零，

当容错计数值大于等于给定的容错上限值时，则确认故障发生，控制工作制动器抱闸，安全制动器延时抱闸，

当卷筒尾部的超速开关发出故障信号或司机按下急停开关或供电系统失电，则不经容错处理，直接控制工作制动器抱闸，安全制动器延时抱闸。

本发明通过设置适当取值时间间隔和编码器计数清零以及容错上限，克服了现有控制技术的不足，达到对起重机起升机构行星传动链的运行状态进行实时监控，清零设置消除了上一取值时间间隔内产生的误差对下一取值时间间隔内的计算造成的不利影响，保证事故发生时监控系统的正确动作，从而确保危险载荷的安全；容错处理则对故障信息进行识别、分析，既保证故障发生时制动系统将载荷下降距离控制在允许的范围内，又避免监控系统得到错误结论以至于安全制动器误动作，对传动机构和承力结构件造成损害。

附图说明

本发明共有3张附图。

图1是采用两台电动机的行星三减速器机构；

图2是采用两台电动机的行星大减速器机构；

图3是实时监控流程图。

图中：1-安全制动器；2-次级减速器；3-高速端编码器；4-工作制动器；5-电动机；6-行星减速器；7-低速端编码器；8-超速开关；9-卷筒。

具体实施方式

图1和图2分别给出在起重机起升机构中对采用两台电动机的行星三减速器机构和采用两台电动机的行星大减速器机构中组成行星传动链实时监控系统。分别在两电动机5的每个轴端设置编码器3，在两卷筒9的每个轴端设置编码器7和超速开关8，并对卷筒轴端的编码器进行增速，以消除编码器自身的计数误差。

在图3所示的实时监控流程图中，取值时间间隔Δt为实数，单位为“秒”，在区间[0.001，2]上取值；容错上限b为整数，在区间[1，100]上取值；y为实数，无量纲，在区间[0.1，10]上取值；x为实数，无量纲，在区间[0.1，10]上取值；安全制动器延时时间a为实数，单位为“秒”，在区间[0.01，2]上取值。通过设置适当的取值时间间隔Δt和容错上限b，达到实时监控的目的。每个Δt取数计算后均将所有编码器计数清零。在每个Δt内，采集编码器的数据，通过PLC进行比较计算，分析两个卷筒是否同步、传动链的传动比是否符合设计传动比，当卷筒是否同步的计算值m1或m2大于等于设定值y％或当计算传动比i1或i2超出设计传动比i的x％时，PLC发出故障信号。同时采用容错处理，设置容错计数容器n，并给定适当的容错上限b，当n大于等于b时，PLC确定故障发生。当n小于b时相邻的下一个Δt内没有故障信号，PLC将n清零。一旦PLC确认故障发生，便控制四个工作制动器4抱闸，延时a秒两个安全制动器1抱闸。

另外，PLC在卷筒9轴端的超速开关8检测到超速状态后发出故障信号或司机按下急停开关或供电系统失电时，均不经容错处理，直接控制工作制动器4抱闸，延时a秒安全制动器1抱闸。