吊具天车防摇系统研究

李启源

摘 要：本文介绍了冲压车间吊具天车的防摇系统，从系统结构、数据传输及自动定位的工作原理进行了分析。

关键词：CATS控制机；PLC；角度传感器；S120变频器

1.系统结构

天车的电子防摇控制系统采用CATS控制机对防摇摆功能进行计算与控制，它可在复杂的工作任务下，实现短周期，高精度控制变频器的调整电机运行速度。系统中的配有西门子DP/DP耦合器，通过耦合器与起重机电控系统的PLC进行数据信息实时交换。

防摇系统采用的红外线角度传感器对起升机构的摇晃度进行测量，同时还配有2个绝对式编码器对大/小车的位置进行测量。并通过PROFIBUS总线将测量数据传输给CATS控制机进行处理。CATS控制机将采集的数据通过专门函数算法进行计算，并将计算的结果转换为速度给定信号通过PROFINET实时的传送给S120变频器，S120变频器根据给定的速度信号快速对运行电机进行加减速调节，最后达到防摇摆的功能。

2.数据传输

如图2所示，行车PLC借助功能块FC65生成数据存储在DB块DB100中，CATS系统通过PN/PN连接器读出该数据并进行内部处理。相反方向上CATS系统再通过PN/PN连接器里输入信号至DB210。PLC再次通过功能块FC66从BD210上读出数据并且接收使用此信号实现变频器的行驶。

3.自动定位

CATS系统的位置数据由起重机PLC进行监控，通过这种系統数据的匹配，可以使起重机在接近任意区域限位及大车运行轨道端部时，实现先减速后停止控制，防止在高速运行情况下突然停止而产生冲击导致所吊负载的晃动。同时自动定位模式下，可以通过采集起重机的实时运行速度以及实际位置与目标位置的距离信息，将采集到的实时速度与实时距离进行运算处理，通过运算结果来控制S120变频器在接近目标定位位置时做最合适的减速曲线，此时防摇系统所带的绝对式编码器只提供用于速度减速曲线计算的实际位置与目标位置的距离数据，定位测量还是通过激光测距仪进行定位控制。这样就可以使PLC与防摇系统都能在实时时间内得到位置数据而做出快速反应，以到达到高精度定位。图3为监控曲线，在第四条角度监控曲线可见，行车在启动和停止瞬间仅有1.1430°的晃动。

结论：模具吊具起重机采用CATS防摇摆系统，在X-Y-Z各方向行走时进行防摇摆，系统提供的作用远远超出了简单的摇摆阻尼，实际使用也验证了在任何驾驶情况下，该系统都能实现完美的负载振荡控制。