[发明专利]一种抓斗起重机的升降电机与开闭电机快速跟随控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及抓斗起重机，特别是其防止开闭电机过载的均衡控制系统及方法。

背景技术

随着变频技术的不断普及，其拥有的各种优点被大家逐步认可了，所以近几年来变频控制在抓斗起重机上也得到了应用。但是在使用中存在一个问题，那就是由于抓斗起重机的工作效率都比较高，过去的操作中抓取物料后，将开闭电机停止，然后两个手柄一起工作，对于提高效率有很大的影响，所以很多场合都是抓斗的开闭机构完成抓取工作后，并不停机，直接将升降电机启动，从而来提高效率。

但是现有控制方法，开闭电机及其机械传动链长时间处于过载状态，对起重机的安全运行带来了很大的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种抓斗起重机的升降电机与开闭电机快速跟随控制方法，用以解决现有技术开闭电机在升降过程中处于过载状态不利于安全运行的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种抓斗起重机的升降电机与开闭电机快速跟随控制方法，升降变频器和开闭变频器分别驱动控制升降电机和开闭电机，该方法步骤如下：1）抓斗下降到物料面后，使升降电机关闭，使开闭电机工作在速度控制模式，驱动抓斗抓取物料；2）抓斗抓满物料，抓斗闭合时，将开闭电机切换到定转矩的力矩控制模式，使开闭电机以设定转矩减速运行；同时使升降电机工作在定转速的速度控制模式，使升降电机加速运行到设定速度；3）当升降电机的拉绳与开闭电机的拉绳运行距离相等时，将开闭电机切换到速度控制模式，将升降电机切换到跟随开闭电机转矩的力矩控制模式。

所述抓斗闭合的时间是通过计算开闭电机拉绳的运行距离确定的。 

为了解决上述问题，本发明通过控制开闭电机和升降电机的工作模式，在升降电机拉绳为拉直以承担负载时，使得开闭电机处于力矩限制状态，确保开闭电机不过载，并且使开闭电机减速运行，同时升降电机处于快速加速状态（比正常状态更快），当二台电机（拉绳）的运行距离达到一致时，立即恢复正常运行状态，即使升降电机的输出力矩跟随开闭电机的输出力矩，达到二者的负载完全一致。

附图说明

图1是本发明的抓斗起重机控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

整个抓斗的取料放料过程详细介绍如下：

1）抓斗下降到物料面时，开闭电机拉绳拉紧，抓斗闭合以抓取物料，此时开闭电机处于速度控制模式；升降电机关闭，但其制动器打开，随着物料增加，升降拉绳随重力下降，抓斗在重力的作用下自动抓取物料。

2）抓满物料，抓斗闭合时，开始起升过程。此时由于升降电机拉绳松弛，所以使升降电机工作在定转速的速度控制模式，升降电机迅速加速到设定速度，该设定速度应当尽量大；同时使开闭电机处于定转矩控制状态（力矩限制状态），开闭电机减速运行，确保开闭电机不过载。

3）当开闭电机与升降电机的拉绳运行距离相等时，升降电机拉绳达到拉直状态，开闭电机拉绳与升降电机拉绳同时承担负载，此时进行负载均衡控制：使开闭电机切换到速度控制模式，而升降电机切换到跟随开闭电机转矩的力矩控制模式。此时开闭电机的速度属于正常速度。

4）当抓斗上升到适当的高度，两电机同时反转，抓斗降到合适位置时，升降电机停转并且制动器抱闸，抓斗停在空中。开闭电机继续反转，抓斗开斗放物。放完物后，开闭电机关闭，抓斗保持开斗的开闭程度，停在空中。而后升降电机再次反转达到物料面时停转，准备下一个抓取循环。

上述步骤是基于如图1所示的控制系统完成的，该控制系统的主控为PLC，通过PLC控制电机的变频器。控制系统包括：开闭电机与升降电机及对应驱动控制它们的开闭变频器与升降变频器，开闭变频器与升降变频器与PLC控制连接，PLC接收抓斗开闭主令控制器以及抓斗升降主令控制器的命令（电机起动与停止控制命令），并将控制信号输出给开闭变频器与升降变频器。另外，升降变频器的力矩信号输入端与开闭变频器的力矩信号输出端相连，使得开闭电机的实时力矩信号能够输送给升降变频器，以便在上述步骤3）中，升降电机根据开闭电机的转矩运行。上述电机的拉绳运行距离通过相应电机输出轴上的编码器测量取得。

当需要抓取物料后，首先操作抓斗开闭主令控制器打开抓斗，然后同时操作抓斗开闭主令控制器与抓斗升降主令控制器，将抓斗下到物料堆上面，停下来。然后操作抓斗开闭主令控制器闭合抓斗抓取物料，当抓取完毕后，不必停止开闭电机，直接操作抓斗升降主令控制器提升抓斗。

抓取完毕，即抓斗闭合，是通过PLC计算开闭电机拉绳的运行距离得到的，然后PLC发出力矩限制命令和减速命令给开闭变频器，开闭变频器处于力矩限制状态，到达设定力矩，开闭电机减速运行，其速度根据开闭的时机不同，最大降幅可以达到100%的额定速度；同时PLC发出控制命令（设定速度，该速度很大）给升降变频器，升降电机处于快速加速过程。当PLC计算出开闭电机与升级电机的拉绳运行距离相同时，发出控制命令给两台变频器，使开闭变频器恢复正常的速度控制状态，使升降变频器处于力矩控制状态，其力矩跟随开闭变频器，保证了两电机的负载相同。