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1、起重机吊重智能防摇CAN控制系统的设计西南交通大学机械工程研究所钟斌程文明唐连生摘要:基于CAN总线控制的特点和优点,设计了起重机吊重的智能防摇CAN控制系统,各传感器采集数据以CAN总线形式发送给主控DSP,主控DSP做出防摇和衰减摆幅的智能决策。吊重摆角的测量是防摇控制系统的关键和难点,文中给出了有效的测量方法。关键词:起重机;吊重;智能防摇;CAN总线Abstract:BasedoncharacteristicsandadvantagesofCANbuscontrol,thepapercovers
2、howtodesigntheintelligentCANoverheadtravelingcraneloadanti-swingcontrolsystem,howtocollectthedatafromsensorsandsendthemtotheDSPmaincontrollerbyCANbus,howtoperformanti-swingandreduceswingbyDSP.Theload-swinganglemeasuringiskeyanddiff-icult.Thepaperintroducesaneff
3、ectivemeasuringway.Keywords:overheadtravelingcrane;load;intelligentanti-swing;CANbus桥门式起重机(以下简称起重机)广泛用于车1控制系统总体设计站、码头、仓库、工厂等场所吊运货物。起重机的小车和吊重之间通常采用柔性钢绳连结,可以减少根据起重机小车吊重系统的动力学特点和实际起重机的动载荷,提高起重机吊运货物的灵活性,操作经验,大小车速度和加速度是影响吊重摆角大[1~3]降低系统的功率消耗。但由于大车、小车的加小的主要因素。电子防摇控
4、制采用吊重摆角、(减)速运行,会产生起重机吊重在大车和小车2摆角角速度或角加速度反馈控制小车或大车的速度[4~6]个运行方向不同程度的摇摆。吊重的摇摆一方面增和加速度的方式,主动防止吊重的摇摆和被动加了起重机小车准确定位的难度,降低了系统工作衰减吊重的摆幅。效率;另一方面由于靠人工操作控制摇摆会增加操图1是控制系统采用CAN总线形式的原理框作人员的劳动强度。起重机加装吊重防摇控制系统图。各传感器采集系统工况信号输出模拟量,模拟能迅速衰减吊重的摆动,以利于吊具在工作空间准信号经A/D转换后,其数字量由CAN总线控制器确
5、定位和吊重的准确码放,从而提高起重机的作业和CAN总线驱动器发送到总线,主控数字信号处效率,减轻操作人员的工作强度,消除操作人员之理器(DSP)接收CAN总线数据进行运算判断,并间的经验差别,明显改善装卸作业安全状态。所根据预先编制好的智能算法程序适时做出控制决以,防摇控制技术是起重机现代控制的关键技术之策,控制小车、大车和起升电机的变频器,进而控一,防摇控制系统是起重机作为现代物流装备所必制3个电机的转速,防止或尽快衰减吊重的摇摆。须的系统。通过人机交互模块显示各传感器和DSP的工作状在众多的防摇、减摇控制系统(装
6、置)中,电况以及进行系统必要参数的设置。通信模块可以与子防摇控制系统机构简单,控制效果较好,易于实控制系统外界通信,实现系统的远程控制和中央控现系统的智能化控制。采用CAN(控制器局域网,制室集中管理。每个传感器、A/D转换器、CANControllerAreaNetwork)的现场总线拓扑结构设计控制器和CAN驱动器构成CAN总线的1个数据接的电子智能防摇控制系统可以实现吊重的智能防摇收和发送节点;3个电机变频器、CAN控制器和和在短时间内衰减吊重的摆幅,系统抗干扰能力CAN驱动器构成CAN总线的3个控制节点。PC
7、/强,智能化程度高,系统结构简单,有良好的硬件CAN适配卡用于将CAN总线上的某个时间段、某可扩展性。个节点的数据传输给上位机PC,以便作理论分析。38起重运输机械2007(6)性。(2)由于采集起重机大小车速度及加速度信号、大小车运行电机和起升电机转速信号的各种传感器位置分散,数据传输距离较远,而CAN的直接通信距离最远可达10km(传输速率5kbps以下),通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)可以满足数据远距离、稳定传输的要求。(3)CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆,选择灵活,可以
8、减少传感器或变频器到主控DSP之间的传输线,降低了干扰的概率。(4)CAN的各个节点(各个传感器部分、变频器控制部分)在错误严重的情况下,具有自动关闭输出的功能,以使总线图1起重机吊重智能防摇CAN控制系统原理框图上其他节点的操作不受影响。(选用摆角测量是本系统信号采集的难点,由于处理角Philips公司的TJA1050驱动器)度、角速度和角
