一种港口起重机自动回锚对位系统

摘要

本发明涉及一种港口起重机自动回锚对位系统，其包括自动定位机构、操控机构、通信机构，自动定位机构与操控机构通过通信机构实现无线通信；其中，自动定位机构包括安装在门腿处锚定销上的光电对射开关、安装在锚定坑中心位置的FLAG板、安装在门腿处从动轮轮轴上的绝对值编码器、安装在门腿处的控制PLC；操控机构包括安装在司机室内的触摸屏和安装在电气房内的主控PLC；通信机构包括安装在中心滑环室的中线滑环处下、上两处的无线信号发射端和无线信号接收端。本港口起重机自动回锚对位系统能够辅助司机回到指定锚定位，并自动完成精确锚定对位，在提高了作业效率和准确率的基础上，还显著减少了人员投入和司机的劳动强度。

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种港口起重机自动回锚对位系统。

背景技术

现有港口起重机设备回锚定位的具体过程，需要靠司机手动操作设备实现，且到达锚定位时，需要机下有人员指挥才能准确对准锚对位，然后进行锚定。这种锚定作业不仅操作复杂、费时费力，而且效率和准确率低、人员投入多、工作量大。伴随着港口起重机对设备自动化要求越来越高，为提高锚定作业效率、减少人员投入和降低工作量，需要一种能够快速、自动的实现精准回锚定的控制技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有起重机设备回锚定位技术的效率低、工作量大等缺陷，提供一种能够快速、自动的实现精准回锚定的港口起重机自动回锚对位系统。

本港口起重机自动回锚对位系统包括设置在起重机的门腿处的自动定位机构；设置在起重机的司机室及电气房内的操控机构；设置在起重机的中心滑环室内的通信机构，所述自动定位机构与操控机构通过所述通信机构实现无线通信；其中，所述自动定位机构包括安装在门腿处锚定销上的光电对射开关、安装在锚定坑中心位置的FLAG板、安装在门腿处从动轮轮轴上的绝对值编码器、安装在门腿处的控制PLC；所述操控机构包括安装在司机室内的触摸屏和安装在电气房内的主控PLC；所述通信机构包括安装在中心滑环室的中线滑环处下、上两处的无线信号发射端和无线信号接收端。如此设计，光电对射开关安装在锚定销结构上，绝对值编码器安装在从动轮同轴的轴上，跟随从动轮一起转动，与控制PLC通过profibus-DP或串口通讯，信号都接入控制PLC，控制PLC通过绝对值编码器转动的圈数及转动的角度，结合车轮的直径可以计算出大车运行的距离，从而得出大车在轨道上的位置，控制PLC将位置信息传输给主控PLC，从而有主控PLC判断控制大车运行方向和运行速度；在接近锚定位置时会发出指令通知主电控控制起重机的大车变频器进行减速，考虑到轮子打滑等因素会对绝对值编码器的定位精度造成影响，利用对射开关及FLAG板实现最终精准定位，同时可对绝对值编码器的数据进行校准，光电对射开关感应地面上的flag板，实现锚定销与锚定坑的精准对位，确保后续锚定顺利完成。

为实现中心滑环两侧的通信，所述光电对射开关和绝对值编码器经所述控制PLC连接所述无线信号发射端，所述无线信号接收端经所述主控PLC连接所述触摸屏。如此设计，由于从门腿到电气房和司机室的信号传输要过中心滑环，因此无法直接布设通讯线缆或信号线上行，而中心滑环处的备用环有限，无法满足传输全部信号的要求，故于中心滑环处利用串口无线对射的方式实现数据的通讯。

为确保通信效果、消除通信延时，进而提升控制精度，所述光电对射开关通过信号线接入所述控制PLC的输入端，所述绝对值编码器通过编码器通信线接入所述控制PLC的输入端，所述控制PLC的串口通过串口通信线连接所述无线信号发射端，所述无线信号接收端通过串口通信线连接所述主控PLC的串口，所述主控PLC通过触摸屏通信线连接所述触摸屏。即门腿处的控制PLC串口通讯线(RS485)直接布设到中线滑环处的下方并接入串口对射的发射端，电气房中的PLC串口通讯线(可利用CMS PLC的串口)直接布设到中心滑环处的上方并接入串口对射的接收端，中间通过无线传输完成。由于发射端和接收端的距离非常近，门机即使做360度旋转也不会对通讯造成影响。考虑通讯存在延时，为保证控制精度，再使用一到两个中心滑环的备用环，将控制大车停止的信号直接接入到主控PLC中，进而实现快速停车响应。

为实现一次性精准对位，所述光电对射开关包括水平设置的三组开关，三组开关的布置宽度与所述FLAG板宽度一致。采用三组开关是因为方便精确对位，使系统判断指定对位的位置是偏左还是偏右，三组开关全部感应到flag板判定系统对位准确，从而实现锚定精准的一次性对位成功，确保后续锚定顺利完成。

具体的，所述绝对值编码器采用P+F、BEI或者HUBNER的多圈高分辨率绝对值编码器。

具体的，所述控制PLC采用德国西门子S7-200SMART可编程控制器，所述主控PLC采用日本安川CP316H可编程控制器。

具体的，所述触摸屏采用日本ProFace触摸屏。门腿自动运行到锚定位及一键锚定功能全部在司机室的触摸屏上进行操作即可。

具体的，所述无线信号发射端和无线信号接收端采用研华EKI-1361无线信号收发器或者汉枫HF2211无线信号收发器。

本港口起重机自动回锚对位系统应用于采用锚定销直插锚定的门式起重机械。

本发明一种港口起重机自动回锚对位系统，结构原理简单实用、便于实施，其克服了现有起重机设备回锚定位技术所存在的效率低、工作量大等缺陷，在无额外现场人员进行指挥的情况下，系统能够辅助司机回到指定锚定位，并自动完成精确锚定对位，在提高了作业效率和准确率的基础上，还显著减少了人员投入和司机的劳动强度，广泛适用于各类采用锚定销直插锚定的门式起重机械。

附图说明

下面结合附图对本发明一种港口起重机自动回锚对位系统作进一步说明：

图1是本港口起重机自动回锚对位系统的主视平面结构示意图；

图2是本港口起重机自动回锚对位系统的侧视平面结构示意图；

图3是图1中A部位的局部放大图；

图4是图2中B部位的局部放大图；；

图5是本港口起重机自动回锚对位系统的系统线框图；

图6是本港口起重机自动回锚对位系统的触摸屏应用参考图；

图7是本港口起重机自动回锚对位系统的光电对射应用参考图。

图中：

1-自动定位机构；11-光电对射开关、12-FLAG板、13-绝对值编码器、14-控制PLC。

2-操控机构；21-触摸屏、22-主控PLC。

3-通信机构；31-无线信号发射端、32-无线信号接收端。

具体实施方式

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施方式1：如图1至4所示，本港口起重机自动回锚对位系统应用于采用锚定销直插锚定的门式起重机械，其包括设置在起重机的门腿处的自动定位机构1；设置在起重机的司机室及电气房内的操控机构2；设置在起重机的中心滑环室内的通信机构3，所述自动定位机构1与操控机构2通过所述通信机构3实现无线通信；其中，所述自动定位机构1包括安装在门腿处锚定销上的光电对射开关11、安装在锚定坑中心位置的FLAG板12、安装在门腿处从动轮轮轴上的绝对值编码器13、安装在门腿处的控制PLC14；所述操控机构2包括安装在司机室内的触摸屏21和安装在电气房内的主控PLC22；所述通信机构3包括安装在中心滑环室的中线滑环处下、上两处的无线信号发射端31和无线信号接收端32。光电对射开关安装在锚定销结构上，绝对值编码器安装在从动轮同轴的轴上，跟随从动轮一起转动，与控制PLC通过profibus-DP或串口通讯，信号都接入控制PLC，控制PLC通过绝对值编码器转动的圈数及转动的角度，结合车轮的直径可以计算出大车运行的距离，从而得出大车在轨道上的位置，控制PLC将位置信息传输给主控PLC，从而有主控PLC判断控制大车运行方向和运行速度；在接近锚定位置时会发出指令通知主电控控制起重机的大车变频器进行减速，考虑到轮子打滑等因素会对绝对值编码器的定位精度造成影响，利用对射开关及FLAG板实现最终精准定位，同时可对绝对值编码器的数据进行校准，光电对射开关感应地面上的flag板，实现锚定销与锚定坑的精准对位，确保后续锚定顺利完成。

所述光电对射开关11和绝对值编码器13经所述控制PLC14连接所述无线信号发射端31，所述无线信号接收端32经所述主控PLC22连接所述触摸屏21。用于实现中心滑环两侧的通信，由于从门腿到电气房和司机室的信号传输要过中心滑环，因此无法直接布设通讯线缆或信号线上行，而中心滑环处的备用环有限，无法满足传输全部信号的要求，故于中心滑环处利用串口无线对射的方式实现数据的通讯。

所述绝对值编码器13采用P+F、BEI或者HUBNER的多圈高分辨率绝对值编码器。所述控制PLC14采用德国西门子S7-200SMART可编程控制器，所述主控PLC22采用日本安川CP316H可编程控制器。所述触摸屏21采用日本ProFace触摸屏。门腿自动运行到锚定位及一键锚定功能全部在司机室的触摸屏上进行操作即可。所述无线信号发射端31和无线信号接收端32采用研华EKI-1361无线信号收发器或者汉枫HF2211无线信号收发器。

实施方式2：如图5所示，本港口起重机自动回锚对位系统所述光电对射开关11通过信号线接入所述控制PLC14的输入端，所述绝对值编码器12通过编码器通信线接入所述控制PLC14的输入端，所述控制PLC14的串口通过串口通信线连接所述无线信号发射端31，所述无线信号接收端32通过串口通信线连接所述主控PLC22的串口，所述主控PLC22通过触摸屏通信线连接所述触摸屏21。用于确保通信效果、消除通信延时，进而提升控制精度，门腿处的控制PLC串口通讯线(RS485)直接布设到中线滑环处的下方并接入串口对射的发射端，电气房中的PLC串口通讯线(可利用CMS PLC的串口)直接布设到中心滑环处的上方并接入串口对射的接收端，中间通过无线传输完成。由于发射端和接收端的距离非常近，门机即使做360度旋转也不会对通讯造成影响。考虑通讯存在延时，为保证控制精度，再使用一到两个中心滑环的备用环，将控制大车停止的信号直接接入到主控PLC中，进而实现快速停车响应。

实施方式3：如图6所示，本港口起重机自动回锚对位系统所述光电对射开关11包括水平设置的三组开关，三组开关的布置宽度与所述FLAG板12宽度一致。用于实现一次性精准对位，采用三组开关是因为方便精确对位，使系统判断指定对位的位置是偏左还是偏右，三组开关全部感应到flag板判定系统对位准确，从而实现锚定精准的一次性对位成功，确保后续锚定顺利完成。

操作时：起重机门腿自动运行到锚定位及一键锚定功能，全部在司机室的触摸屏上进行操作，如图6所示，具体为：

左上角为电动锚定控制功能，司机可选择全部锚定控制、或对海侧锚定及陆侧锚定进行分别控制，选择后司机按下锚定抬起或锚定落下即可，司机可根据限位指示灯判断锚定当前的状态。右上角为自动到锚定位的控制功能，司机选择要到的锚定位后，点击启动按钮，门机则自动向锚定位置运行，如此过程中，司机可看到门机当前的位置和距离目标的位置实时数据，同时可根据指示灯查看限位状态和系统状态。自动运行过程中，司机可按下停止按钮使大车停下来，也可以操作手柄人工接入，当手柄动作后自动运行过程自动解除。在画面的下方，司机可直接选择锚定坑位，也能够直观的查看门机在码头前沿的相对位置及当前运行状态。锚定完成后，自动锚定过程结束，相关控制参数恢复到初始状态。

运行时：光电对射开关安装在锚定结构上，绝对值编码器安装在从动轮同轴的轴上，跟随从动轮一起转动，信号都接入控制PLC，控制PLC通过绝对值编码器跟随从动轮的转动计算出大车运行的绝对位置，在接近锚定位置时会发出指令通知主电控控制大车变频器进行减速，光电对射开关感应地面上的FLAG板，如图7所示，圆点为光电对射开关，方框为FLAG板，每一个点有一组对射开关，所述光电对射开关可在确保开关的动作精度的基础上，以激光开关、磁性开关等替代。绝对值编码器通过通讯线与控制PLC进行通信，光电对射开关的动作信号进入控制PLC的输入点，然后通过串口通信连接在中心滑环室的无线通信模块，无线通信模块再传输给主控制系统PLC。主电控所在的设备上半部分与控制PLC所在的下半部分可以无限制的自由旋转，采用所述无线通信方式，能够在保证通信质量的基础上，解决活动连接部位通信问题。主电控PLC得到信号后会发送指令给大车机构变频器，大车机构变频器控制大车电机进行大车减速、向左、向右、停止动作(绝对值编码器计算出大车位置接近锚定位置时，则大车减速，光电对射开关检测偏左时则大车向右运行，光电对射开关检测偏右时则大车向左运行，光电对射开关检测对正时则大车停止)。

本港口起重机自动回锚对位系统结构原理简单实用、便于实施，其克服了现有起重机设备回锚定位技术所存在的效率低、工作量大等缺陷，在无额外现场人员进行指挥的情况下，系统能够辅助司机回到指定锚定位，并自动完成精确锚定对位，在提高了作业效率和准确率的基础上，还显著减少了人员投入和司机的劳动强度，广泛适用于各类采用锚定销直插锚定的门式起重机械。

以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。