阅读说明：本技术 港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统 (Braking torque detection system of potential energy load mechanism for port machinery ) 是由 姜鑫 徐鹏 孟庆龙 赵磊 冀祥 吴庆贺 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统,包括：测试操作终端和主机PLC控制系统；所述测试操作终端包括：远程子站接口模块、DI/DO模块、操作面板；所述操作面板包括：指定制动器设置的参数及测试结果的HMI、选择测试模式的钥匙开关、选择测试的单个机构的机构选择开关、用于激活测试的带灯运行按钮、准备条件指示灯、测试通过指示灯以及测试未通过指示灯。所述测试操作终端将操作指令及参数设置通过以太网的形式,传送至所述主机PLC控制系统。本技术通过在被测试制动器附近设置一个制动器力矩检测操作台,利用机上控制系统已有PLC、变频器、电机等装置,维护人员可以一键检测制动器的制动力矩,系统自动判断检测结果,并归档存储。(The invention provides a potential energy load mechanism braking torque detection system for port machinery, which comprises: testing an operation terminal and a host PLC control system; the test operation terminal includes: the system comprises a remote substation interface module, a DI/DO module and an operation panel; the operation panel includes: an HMI to specify parameters of brake settings and test results, a key switch to select a test mode, a mechanism selection switch to select a single mechanism for testing, a lighted run button to activate testing, a readiness indicator, a test pass indicator, and a test fail indicator. And the test operation terminal transmits the operation instruction and the parameter setting to the host PLC control system in an Ethernet mode. The brake torque detection operation platform is arranged near the tested brake, the devices such as a PLC, a frequency converter and a motor are arranged in the onboard control system, so that a maintainer can detect the brake torque of the brake by one key, and the system automatically judges a detection result and files and stores the detection result.)

港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统

技术领域

本发明涉及港口机械技术领域，具体而言，尤其涉及港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统。

背景技术

港口机械起升、俯仰等势能性负载机构的制动力矩是否达到设计要求直接影响设备的生产作业安全。目前，电梯、汽车等领域通过在制动盘上加装压力检测传感器，可实现监测制动力矩，但由于设备机械结构、使用环境、负载类型的不同，相关检测装置在港口机械上还没有实际应用。港口机械的维护人员普遍通过测量制动盘和制动片之间的间隙大小检测制动力矩，制动力矩是否满足安全生产需求无法准确的判定，如果港口机械在工作过程中出现制动失效，极可能出现负载坠落或设备倾覆等重大安全事故，对人身及财产安全造成极大的威胁。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统。本发明主要利用港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统，其特征在于，包括：测试操作终端和主机PLC控制系统；所述测试操作终端包括：远程子站接口模块、DI/DO模块、操作面板；

所述操作面板包括：指定制动器设置的参数及测试结果的HMI、选择测试模式的钥匙开关、选择测试的单个机构的机构选择开关、用于激活测试的带灯运行按钮、准备条件指示灯、测试通过指示灯以及测试未通过指示灯。

更进一步地，所述测试操作终端将操作指令及参数设置通过以太网的形式，传送至所述主机PLC控制系统。

进一步地，所述主机PLC控制系统包括：CMMS、PLC、以太网模块、交换机、变频器、电机及制动器；

所述交换机将所述测试操作终端传送的操作指令及参数设置，通过所述以太网模块传送至所述PLC；通过所述PLC判断联锁条件是否满足测试条件，检测参数设置是否满足测试范围；

当条件满足要求时，通过所述以太网模块和所述交换机按输入参数调整所述变频器中转矩限幅设定值，并控制所述变频器按照预设的参数驱动所述电机运转，同时抱闸被测试制动器，无关制动器强制打开；

所述PLC接收电机力矩测试时所述变频器反馈至电机的参数，通过以太网将测试结果传送给所述测试操作终端，使用者即可通过所述HMI获取测试结果，并自动存档保存。

更进一步地，起升制动力矩的所述检测参数设置计算公式为：

Tgz1≥Kgz1*Q1*Dj1*η1/(2*Zgz1*m1*i1)；

其中，Tgz1表示起升制动器制动力矩；Kgz1表示起升安全系数；Q1表示起升载荷；Dj1表示起升卷筒直径；η1表示起升传动机构总效率；Zgz1表示制动器数量；m1表示滑轮倍率；i1表示起升减速器传动比；

俯仰制动器制动力矩的所述检测参数设置计算公式为：

Tgz2≥Kgz2*Smax2*Dj2*η2/(Zgzl*i2)；

其中，Tgz2表示俯仰制动器制动力矩；Kgz2表示俯仰制动器安全系数；Smax2表示俯仰钢丝绳最大工作静拉力；Dj2表示俯仰卷筒计算直径；η2表示俯仰电动机到卷筒机械效率；Zgz2表示俯仰制动器数量；i2表示俯仰减速器传动比。

进一步地，所述HMI集成于所述CMMS中。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术通过在被测试制动器附近设置一个制动器力矩检测操作台，利用机上控制系统已有PLC、变频器、电机等装置，维护人员可以一键检测制动器的制动力矩，系统自动判断检测结果，并归档存储。投资成本低，操作简单，测试结果清晰，可查询历史检测记录，及时排除制动力矩不足的安全隐患，保障设备、财产及人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明控制系统网络图。

图2为本发明操作面板图。

图3为本发明操作面板内部图。

图4为本发明DI模块接线图。

图5为本发明DO模块接线图。

图6为本发明整体测试流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明提供了一种港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统，包括：测试操作终端11和主机PLC控制系统12。

作为优选的实施方式，在本申请中，测试操作终端11包括远程子站接口模块1、DI/DO模块2以及操作面板3。操作面板3如图2所示，包括HMI 301、钥匙开关302、机构选择开关303以及带灯运行按钮304、准备条件指示灯305、测试通过指示灯306以及测试未通过指示灯307。

在本实施方式中，HMI 301用于指定制动器设置对应的电机转速、转矩限制等参数及测试结果显示；钥匙开关302用于选择测试模式，测试模式选择后主机便不能正常操作设备运行，避免多地操作，确保安全；机构选择开关303用于选择测试的机构，起升或者臂架，测试只能单个机构进行；带灯运行按钮304用于激活测试，自带指示灯在HMI 301参数设置成功后会常亮，提示参数设置完成，可以运行测试，此时按下带灯运行按钮304才会给出运行命令；准备条件指示灯305用于显示测试准备条件是否满足，只有安全联锁条件满足，准备条件指示灯才会亮，才允许进入测试模式；测试通过指示灯306用于测试通过指示，测试通过后指示灯会常亮，指示灯为绿色；测试未通过指示灯307用于测试未通过指示，测试未通过后，指示灯会常亮，指示灯为红灯。

作为优选的，在本申请中，远程子站接口模块1、DI/DO模块2的布置如图3所示，操作面板内部布置图。操作面板3与DI/DO模块2的连接方式如图4和图5所示，通过硬线，点对点的形式连接。

作为优选的实施方式，测试操作终端11将操作指令及参数设置通过以太网的形式，传送至主机PLC控制系统12。主机PLC控制系统12如图1所示，包括CMMS 4、PLC 5、以太网模块6、交换机7、变频器8、电机及制动器9。交换机7将测试操作终端11传送的操作指令及参数设置，通过以太网模块6传送至PLC 5。经过PLC 5判断联锁条件是否满足测试条件，检测参数设置是否满足测试范围，在这里起升制动力矩参数设定值计算公式为：

Tgz1≥Kgz1*Q1*Dj1*η1/(2*Zgz1*m1*i1)，

其中，Tgz1表示起升制动器制动力矩、Kgz1表示起升安全系数、Q1表示起升载荷、Dj1表示起升卷筒直径、η1表示起升传动机构总效率、Zgz1表示制动器数量、m1表示滑轮倍率、i1表示起升减速器传动比。

作为优选的实施方式，俯仰制动器制动力矩参数设定值计算公式为：

Tgz2≥Kgz2*Smax2*Dj2*η2/(Zgzl*i2)，

其中，Tgz2表示俯仰制动器制动力矩、Kgz2表示俯仰制动器安全系数、Smax2表示俯仰钢丝绳最大工作静拉力、Dj2表示俯仰卷筒计算直径、η2表示俯仰电动机到卷筒机械效率、Zgz2表示俯仰制动器数量、i2表示俯仰减速器传动比。

当条件满足要求后，通过以太网模块6和交换机7按输入参数调整变频器8中转矩限幅设定值，并控制变频器8按照设定的转矩、方向、速度大小等参数驱动电机9运转，同时抱闸被测试制动器，无关制动器强制打开。PLC 5接收电机力矩测试时变频器8反馈的电机9的参数，通过以太网将测试结果传送给测试操作终端11，维护人员即可通过HMI 301观测到测试结果，测试结果与曲线自动存档保存。

作为本申请一种优选的实施方式，可将HMI 301相关功能集成于CMMS 4中，采用相同的方法也可实现一键测试制动器转矩的要求。

这样，维护人员便可通过港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统判断制动器的抱闸能力，验证制动力矩能否满足安全要求，从而提高设备的安全可靠性，操作简单便捷，降低维护人员劳动强度，并在一定程度降低人工成本。

实施例1

以港口机械用势能性负载机构制动力矩检测系统测试岸桥起升机构液压制动器为例进行说明。测试流程如图6所示：当系统确认当前设备小车已锚定、起升钢丝绳处于松绳状态后，操作终端11中操作面板3的准备条件指示灯305会常亮，否则需检查并调整设备进入维护位置；维护人员通过钥匙开关302选择进入测试模式，将机构选择开关303指向起升机构，然后在HMI301上选择起升安全制动器，并设定电机转矩限制，电机转速等参数。参数数据通过以太网传输至主机PLC控制系统12，即PLC 5通过交换机7和以太网模块6接收来自操作终端11的参数数据，并按照参数数据修改起升液压制动器所对应变频器中转矩限幅设定值。参数设定完成后按下HMI 301右下端确认按键，PLC5验证参数设定成功后，通过以太网控制带灯运行按钮304的指示灯常亮，提示维护人员参数设定成功可以运行测试，并且此时起升高速制动器会自动打开，起升液压制动器会保持抱闸。维护人员按下带灯运行按钮304，PLC 5通过以太网接收到来自操作终端11的运行命令，并通过以太网控制变频器8按照设定的转矩、方向、速度大小等参数驱动起升电机9运转3秒。若测试3秒内液压制动器能够抱住电机9，表示测试通过，PLC 5通过以太网控制操作面板3上的测试通过指示灯306常亮，指示灯为绿色，提示维护人员测试通过；若测试3秒内制动器不能抱住电机，电机转动，表示测试未通过，PLC 5通过以太网控制操作面板3上的测试未通过指示灯307常亮，指示灯为红色，提示维护人员测试未通过，需要调整起升液压制动器。测试过程中电机电流，转矩，转速等参数会实时通过变频器8经以太网传送给PLC 5，PLC 5处理完成后，经以太网传送给测试终端11中HMI 301用于显示，维护人员即可通过HMI 301观测到测试结果。测试完成后，按下HMI 301右下端退出按键，PLC 5通过以太网接收到命令会自动将起升液压制动器的参数修改为默认设定值，并控制起升高速制动器抱闸。维护人员通过HMI 301观测到参数已恢复设定值，然后将钥匙开关302选择正常模式，整个测试过程结束。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。