起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，包括反饋接收單元、閉環(huán)控制單元及開環(huán)控制單元，其中：所述反饋接收單元，用于接收并監(jiān)測來自編碼器的反饋信號，并在所述反饋信號異常時使開環(huán)控制單元運行、否則使閉環(huán)控制單元運行；所述閉環(huán)控制單元，用于使用所述反饋信號閉環(huán)控制所述提升電動機運行；所述開環(huán)控制單元，用于開環(huán)控制所述提升電動機運行。本發(fā)明還提供一種起重設(shè)備提升保護方法。本發(fā)明通過在編碼器反饋信號異常時，將提升電動機由閉環(huán)控制模式自動切換到開環(huán)控制模式，從而使起重設(shè)備在編碼器反饋信號異常時不停機，滿足特定應用場合的需求。
【專利說明】起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)及方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及起重設(shè)備控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)及 方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]起重設(shè)備作為一種運輸機械被廣泛應用于港口碼頭、冶金工業(yè)、建筑工程等方面。 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，工業(yè)生產(chǎn)對起重設(shè)備的位置控制精度要求越來越高， 起重設(shè)備的提升控制已成為提高工業(yè)生產(chǎn)效率的重要途徑。目前國內(nèi)外的大型起重設(shè)備的 提升機構(gòu)一般都使用閉環(huán)控制。在閉環(huán)控制時，變頻器必須得到電動機側(cè)的編碼器反饋脈 沖才能進行正確控制。[0003]然而對于某些大型設(shè)備或特殊應用場合(例如鋼鐵冶煉、建筑工程現(xiàn)場等)，其外 圍電氣環(huán)境異常復雜，往往存在以下情形:(1)編碼器接線很長，往往達到100米以上，從而 編碼器反饋信號在線路上的衰減嚴重；(2)外圍干擾信號嚴重，導致變頻器接收到的編碼 器反饋信號不穩(wěn)定；(3)設(shè)備振動非常嚴重，導致編碼器端子接線松動，連接可靠性下降。[0004]只要出現(xiàn)以上任意一種情況，變頻器都無法正常進行閉環(huán)運行，必須等待維修人 員前來對線路進行檢查后排除故障才能繼續(xù)運行，若不做處理則整個系統(tǒng)癱瘓。倘若在閉 環(huán)運行過程中突然出現(xiàn)以上情況則更加危險:在閉環(huán)控制運行時，若編碼器信號受到干擾、 編碼器信號突然斷線等意外情況，變頻器立即停止輸出、關(guān)閉制動器，從而導致負載重物有 一個嚴重下滑，且系統(tǒng)不能繼續(xù)運行。上述操作方式在大多數(shù)現(xiàn)場不會有問題，但對有連續(xù) 工作工藝要求的現(xiàn)場是不能接受的，例如:煉鋼、水泥等，否則會造成鋼水冷卻、水泥凝固等 重大生產(chǎn)事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述起重設(shè)備在閉環(huán)控制中編碼器信號異常 時系統(tǒng)無法運行的問題，提供一種起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)及方法。[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，所述 起重設(shè)備包括由提升變頻器驅(qū)動的提升電動機且所述提升電動機上安裝有編碼器，所述保 護系統(tǒng)包括反饋接收單元、閉環(huán)控制單元及開環(huán)控制單元，其中:所述反饋接收單元，用于 接收并監(jiān)測來自編碼器的反饋信號，并在所述反饋信號異常時使開環(huán)控制單元運行、否則 使閉環(huán)控制單元運行；所述閉環(huán)控制單元，用于使用所述反饋信號閉環(huán)控制所述提升電動 機運行；所述開環(huán)控制單元，用于開環(huán)控制所述提升電動機運行。[0007]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)中，所述起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)還包括計 時器，用于在反饋接收單元判斷接收的反饋信號不正常時啟動計時；所述反饋接收單元在 判斷接收的反饋信號不正常且計時器達到預定時間時確認反饋信號異常。[0008]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)中，所述起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)還包括故 障提示單元，用于在反饋接收單元確認反饋信號異常時創(chuàng)建編碼器異常的提示信息。[0009]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)中，所述閉環(huán)控制單元通過速度閉環(huán)控制 提升電動機運行[0010]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)中，所述開環(huán)控制單元和閉環(huán)控制單元集 成到提升變頻器。[0011]本發(fā)明還提供一種起重設(shè)備提升保護方法，所述起重設(shè)備包括由提升變頻器驅(qū)動 的提升電動機且所述提升電動機上安裝有編碼器，所述保護方法包括以下步驟:[0012](a)監(jiān)測來自編碼器的反饋信號，并在所述反饋信號異常時執(zhí)行步驟(C)，否則執(zhí) 行步驟(b);[0013](b)使用所述反饋信號閉環(huán)控制所述提升電動機運行，并返回步驟(a)；[0014](c)開環(huán)控制所述提升電動機運行。[0015]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護方法中，所述步驟(a)包括:[0016](al)接收來自編碼器的反饋信號；[0017](a2)判斷所述反饋信號是否正常，并在所述反饋信號正常時執(zhí)行步驟(b)，否則執(zhí) 行步驟(a3)；[0018](a3)在所述反饋信號不正常，并達到預定時間時確認反饋信號異常并執(zhí)行步驟(C)。[0019]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護方法中，所述步驟(a3)包括:[0020](a31)啟動計時器；[0021](a32)接收來自編碼器的反饋信號；[0022](a33)判斷所述反饋信號是否正常，并在所述反饋信號正常時執(zhí)行步驟(b)，否則 執(zhí)行步驟(a34)；[0023](a34)判斷所述計時器是否達到預定時間，并在所述計時器達到預定時間時執(zhí)行 步驟(C)，否則執(zhí)行步驟(a35);[0024](a35)使所述計時器增加一個計時周期，并執(zhí)行步驟(a32)。[0025]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護方法中，所述步驟(b)中的閉環(huán)控制為速度閉 環(huán)控制。[0026]在本發(fā)明所述的起重設(shè)備提升保護方法中，所述步驟(C)還包括:創(chuàng)建編碼器異 常的提示信息。[0027]本發(fā)明的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)及方法，通過在編碼器反饋信號異常時，將提升 電動機由閉環(huán)控制模式自動切換到開環(huán)控制模式，從而使起重設(shè)備在編碼器反饋信號異常 時不停機，滿足特定應用場合的需求?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0028]圖1是本發(fā)明起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)實施例的示意圖。[0029]圖2是本發(fā)明起重設(shè)備提升保護方法實施例的流程示意圖。【具體實施方式】[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0031]如圖1所示，是本發(fā)明起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)實施例的示意圖，上述起重設(shè)備包 括由提升變頻器驅(qū)動的提升電動機且該提升電動機上安裝有編碼器。本實施例中的起重設(shè) 備提升保護系統(tǒng)包括反饋接收單元11、閉環(huán)控制單元12及開環(huán)控制單元13，其中上述閉環(huán) 控制單元12及開環(huán)控制單元13可集成到提升變頻器，而反饋接收單元11既可集成到提升 變頻器，也可采用獨立于提升變頻器的硬件。[0032]反饋接收單元11用于接收來自編碼器(該編碼器安裝到提升電動機的轉(zhuǎn)軸)的反 饋信號并監(jiān)測上述來自編碼器的反饋信號。該反饋接收單元11在接收的反饋信號異常時 使開環(huán)控制單元13運行、否則使閉環(huán)控制單元12運行。反饋信號異常是指接收的反饋信 號非正常(例如在某一時間周期內(nèi)未接收到反饋信號、反饋信號過弱、反饋信號跳變等)，且 持續(xù)時間達到預定時間(例如0.5秒)。特別地，該反饋接收單元11也可通過兩個獨立的模 塊實現(xiàn)，即信號接收模塊和信號判斷模塊，分別用于實現(xiàn)反饋信號的接收以及判斷接收的 反饋信號是否異常。[0033]閉環(huán)控制單元12用于在反饋信號正常(即反饋信號在時間上連續(xù)、信號強度穩(wěn)定 和/或變化在預定范圍內(nèi)等)或反饋信號非正常未超過預定時間時，使用反饋接收單元11 從編碼器接收的反饋信號閉環(huán)控制提升電動機運行，從而實現(xiàn)起重設(shè)備的提升操作。通過 閉環(huán)控制單元12，可實現(xiàn)提升操作的精確控制。特別地，該閉環(huán)控制單元12以速度閉環(huán)模 式控制提升電動機運行。[0034]開環(huán)控制單元13用于開環(huán)控制提升電動機運行。在開環(huán)控制時，無需編碼器反饋 信號，而直接根據(jù)輸入的控制指令控制變頻器運行以進行提升操作，但控制精度較閉環(huán)控 制低。[0035]上述起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，通過在編碼器信號異常時，將變頻器從閉環(huán)控制模 式切換到開環(huán)控制模式，雖然降低了控制精度，但可保證提升操作不中止，從而避免了特殊 應用場合的安全隱患。[0036]特別地，上述起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)還包括計時器，用于在反饋接收單元11判斷 接收的反饋信號不正常時啟動計時。并且反饋接收單元11在判斷接收的反饋信號不正常 且計時器達到預定時間時確認反饋信號異常，從而將變頻器從閉環(huán)控制模式切換到開環(huán)控 制模式。[0037]此外，上述起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)還可包括一個故障提示單元，用于在反饋接收 單元11確認反饋信號異常時創(chuàng)建編碼器異常的提示信息，以提示相關(guān)人員進行設(shè)備維護。 該故障提示單元可通過聲、光等方式輸出提示信息，也可同時向指定手機發(fā)送短消息或在 監(jiān)控終端上顯示提示信息。[0038]如圖2所示，是本發(fā)明起重設(shè)備提升保護方法實施例的示意圖，其中起重設(shè)備包 括由提升變頻器驅(qū)動的提升電動機且該提升電動機上安裝有編碼器，該方法包括以下步 驟:[0039]步驟S21:監(jiān)測來自編碼器的反饋信號，并在反饋信號異常時執(zhí)行步驟S23，否則 執(zhí)行步驟S22。反饋信號異常是指接收的反饋信號非正常(例如在某一時間周期內(nèi)未接收到 反饋信號、反饋信號過弱、反饋信號跳變等)，且持續(xù)時間達到預定時間(例如0.5秒)。[0040]在具體實現(xiàn)時，該步驟可包括:接收來自編碼器的反饋信號；判斷接收的反饋信號是否正常(即反饋信號在時間上連續(xù)、信號強度穩(wěn)定和/或變化在預定范圍內(nèi)等)，并在反 饋信號正常時執(zhí)行步驟S22，否則執(zhí)行判斷反饋信號不正常是否達到預定時間，并在反饋信 號不正常達到預定時間時確認反饋信號異常并執(zhí)行步驟S23。[0041]在判斷反饋信號不正常是否達到預定時間時，可通過一個計時器實現(xiàn):在首次確 認接收的反饋信號不正常時啟動該計時器，且在每一反饋信號采樣周期判斷反饋信號仍然 不正常時使計時器自動增加一個計時周期，若在計時器達到預定時間后反饋信號仍然不正 常，則確認反饋信號異常。[0042]步驟S22:使用步驟S21中接收的反饋信號閉環(huán)控制提升電動機運行，從而實現(xiàn)起 重設(shè)備的提升操作。在執(zhí)行閉環(huán)控制的同時，返回步驟S21，繼續(xù)接收并監(jiān)測來自編碼器的 反饋信號。通過閉環(huán)控制，可實現(xiàn)起重設(shè)備提升操作的精確控制。特別地，該步驟中的閉環(huán) 控制可以為速度閉環(huán)控制。[0043]步驟S23:開環(huán)控制提升電動機運行。在開環(huán)控制時，無需編碼器反饋信號，而直 接根據(jù)輸入的控制指令控制變頻器運行以進行提升操作，但控制精度較閉環(huán)控制低。[0044]在該步驟執(zhí)行的同時，也可返回步驟S21，繼續(xù)接收并監(jiān)測來自編碼器的反饋信號 (例如在反饋信號干擾消除后繼續(xù)閉環(huán)控制電動機運行)。也可保持開環(huán)控制模式，直到起 重設(shè)備關(guān)閉后重新啟動。[0045]在該步驟中，還可包括:創(chuàng)建編碼器異常的提示信息，以提示相關(guān)人員進行設(shè)備維 護。特別地，上述提示信息可通過聲、光等方式輸出，也可同時向指定手機發(fā)送短消息或在 監(jiān)控終端上顯示提示信息。[0046]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍 為準。
【權(quán)利要求】
1.一種起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，所述起重設(shè)備包括由提升變頻器驅(qū)動的提升電動機且 所述提升電動機上安裝有編碼器，其特征在于:所述保護系統(tǒng)包括反饋接收單元、閉環(huán)控制 單元及開環(huán)控制單元，其中:所述反饋接收單元，用于接收并監(jiān)測來自編碼器的反饋信號， 并在所述反饋信號異常時使開環(huán)控制單元運行、否則使閉環(huán)控制單元運行；所述閉環(huán)控制 單元，用于使用所述反饋信號閉環(huán)控制所述提升電動機運行；所述開環(huán)控制單元，用于開環(huán) 控制所述提升電動機運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，其特征在于:所述起重設(shè)備提升保 護系統(tǒng)還包括計時器，用于在反饋接收單元判斷接收的反饋信號不正常時啟動計時；所述 反饋接收單元在判斷接收的反饋信號不正常且計時器達到預定時間時確認反饋信號異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，其特征在于:所述起重設(shè)備提升保 護系統(tǒng)還包括故障提示單元，用于在反饋接收單元確認反饋信號異常時創(chuàng)建編碼器異常的 提示信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，其特征在于:所述閉環(huán) 控制單元通過速度閉環(huán)控制提升電動機運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的起重設(shè)備提升保護系統(tǒng)，其特征在于:所述開環(huán) 控制單元和閉環(huán)控制單元集成到提升變頻器。
6.一種起重設(shè)備提升保護方法，所述起重設(shè)備包括由提升變頻器驅(qū)動的提升電動機且 所述提升電動機上安裝有編碼器，其特征在于:所述保護方法包括以下步驟:(a)監(jiān)測來自編碼器的反饋信號，并在所述反饋信號異常時執(zhí)行步驟(C)，否則執(zhí)行步 驟(b)；(b)使用所述反饋信號閉環(huán)控制所述提升電動機運行，并返回步驟(a)；(c)開環(huán)控制所述提升電動機運行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的起重設(shè)備提升保護方法，其特征在于:所述步驟(a)包括: (al)接收來自編碼器的反饋信號；(a2)判斷所述反饋信號是否正常，并在所述反饋信號正常時執(zhí)行步驟(b)，否則執(zhí)行步 驟(a3)；(a3)在所述反饋信號不正常，并達到預定時間時確認反饋信號異常并執(zhí)行步驟(C)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的起重設(shè)備提升保護方法，其特征在于:所述步驟(a3)包括: (a31)啟動計時器；(a32)接收來自編碼器的反饋信號；(a33)判斷所述反饋信號是否正常，并在所述反饋信號正常時執(zhí)行步驟(b)，否則執(zhí)行 步驟(a34)；(a34)判斷所述計時器是否達到預定時間，并在所述計時器達到預定時間時執(zhí)行步驟 (c)，否則執(zhí)行步驟U35);(a35)使所述計時器增加一個計時周期，并執(zhí)行步驟(a32 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的起重設(shè)備提升保護方法，其特征在于:所述步驟(b)中的閉環(huán)控制為速度閉環(huán)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的起重設(shè)備提升保護方法，其特征在于:所述步驟(c)還包括:創(chuàng)建編碼器異常的提示信息。
【文檔編號】B66C13/48GK103496638SQ201310445991
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】殷杰, 邱志紅 申請人:蘇州匯川技術(shù)有限公司