自动起升（精选5篇）
自动起升 篇1
1 国内外发展现状
目前国外在钻杆自动起升装置方面技术比较先进的公司是挪威Aker Kvaerner MH公司。该公司的管子传送系统和处理装置主要由龙门起重机、折臂起重机、管子输送机、桥式起重系统和钻台操纵臂等装置[1,2]。其主要缺点是系统结构庞大, 占用较多的井场空间。国内在钻杆自送提升技术尚处于研究阶段, 目前采用的钻杆起升手段主要由两种方式, 一是利用钻台气动绞车, 二是利用吊车[3,4,5]。气动绞车输送管柱时作业稳定性低、设备及人身风险大、效率不高, 而利用吊车输送管柱占用场地大、费用高、稳定性亦差。
2 钻杆自动起升装置的结构
钻杆自动起升装置主要由旋转臂、起升架和竖直桁架组成, 其结构如图1所示。旋转臂臂是钻杆自动起升装置的末端执行器, 是实现钻杆上下钻台和钻杆由水平位置到垂直位置转换的核心部件。旋转臂由钻杆夹具手、旋转手臂、L型臂等零部件组成;起升架由起升架本体、导向机构和液压缸等零部件组成。旋转臂的前部有两个铰支点, 上部的铰支点与液压缸活塞铰接, 下部的铰支点与起升架的铰支点铰接。旋转臂在液压缸的作用下沿着铰接点旋转, 旋转角度范围是0°~90°;同时在起升架的提升下沿着竖直桁架上下移动, 实现钻杆的上下钻台的输送工作。
3 有限元分析
1.旋转臂;2.起升架;3.竖直桁架
3.1 静力学计算
当钻杆位于水平位置时, 旋转臂装配体的中心位于铰接点的左端, 因此整个旋转臂装配体逆时针方向的转动趋势, 这些力最终通过滚轮系统作用在竖直桁架上。因此当钻杆水平时, 滚轮组中左下方滚轮和右上方滚轮和竖直桁架之间的作用力较左上方和右下方的滚轮和竖直桁架之间的作用力大, 故取左下方和右上方滚轮和竖直桁架之间的作用力进行受力计算。把钻杆、旋转臂、起升架看作一个整体进行力学分析, 由力的平衡:
将数据G1=4421.8N, G2=1680.6N, G3=5184.2N, G4=3400N, f1=λF1, f2=λF2, λ=0.15及各个力臂的值代入上式, 解方程组得:
3.2结构分析
对为了保证钻杆自动起升装置安全可靠工作, 对利用ANSYS有限元分析软件将3.1静力学计算的结果分别施加在旋转臂、起升架、竖直桁架上进行结构分析。旋转臂的材料选用16Mn, 材料的屈服极限为240MPa, 许用应力为180MPa。分析结果显示在旋转臂和起升架的铰接部分发生了应力集中, 最大应力为160MPa, 小于许用应力, 满足强度要求。
桁架选用的A3钢焊接而成, 材料的屈服极限为力235MPa, 许用应力为157MPa, 分析结构显示, 整体结构的最大应力为40.1MPa, 发生在桁架底部的固定端, 安全系数是3.9, 因此整个结构是安全的。
3.2 模态分析
对旋转臂结构进行模态分析, 主要是得到结构的频率与振型, 提取结构前三阶固有频率分别为:8.5682、10.822、27.716 Hz。结果显示, 旋转臂整体机构在低阶频率范围内做平面的摆动, 整体变形较小, 刚度储备能量较大, 满足安全使用的要求。
4 结束语
传统的钻杆上下钻台是利用钻台气动绞车和利用吊车提升和摔下, 对钻杆本体和丝扣造成了极大的破坏, 同时威胁到钻井工人的人身安全。钻杆自动起升装置实现了钻杆上下钻台的自动化操作, 保护了钻杆本体和丝扣, 降低了工人的劳动强度, 提高了工作环境的安全系数, 节约了钻井成本;此外该系统结构紧凑, 安全可靠, 占据较小的井场空间, 对钻机井架入口高度要求低, 可在各种钻机中配套使用。
参考文献
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自动起升 篇2
1 轮胎吊主要节能方案
由表1可见，目前轮胎吊主要节能方案包括市电供电、混合动力供电、能量反馈和起升机构配重节能等。市电供电和混合动力供电方案主要针对轮胎吊动力源挖潜；能量反馈方案是轮胎吊的辅助节能方案，其原理是在轮胎吊已实施“油改电”改造的基础上，将吊具和集装箱下降时产生的势能以及大车和小车制动时产生的动能通过电机转换成电能，并将其回馈到供电网加以利用；起升机构配重节能方案也是轮胎吊的辅助节能方案，其原理是在轮胎吊起升机构上加装配重平衡装置，从而减少起升负载，降低起升电机功耗。起升机构配重节能方案与能量反馈方案的节能效果比较见表2。
2 轮胎吊起升机构配重节能方案
2.1 设计原理
在轮胎吊的起升、大车和小车三大机构中，起升机构功率远大于大车和小车机构功率，起升机构的最大载荷决定了发动机和发电机组的功率配置；因此，降低起升机构载荷有利于降低发动机和发电机组的功率配置，进而降低轮胎吊能耗，达到节能效果。
轮胎吊起升机构配重节能方案运用配重平衡原理，在吊具和上架上加装配重平衡装置（见图1），使吊具势能与平衡块势能相互转换，从而减小吊具起升载荷，达到节能效果。假设轮胎吊额定起升质量为，吊具和上架质量为，平衡块质量为。加装配重平衡装置前，轮胎吊起升机构的最大载荷=额定起升质量+吊具和上架质量=+ =；加装配重平衡装置后，轮胎吊起升机构的最大载荷=额定起升质量+吊具和上架质量 平衡块质量= + =，是加装配重平衡装置前起升机构最大载荷的84%，有利于降低发动机和发电机组的功率配置。该装置不仅结构简单，安装简便，而且不受轮胎吊动力源类型的限制，只要轮胎吊起升机构运行，就能达到预期的节能效果。
2.2 节能效果
轮胎吊起升机构作业时的能量传递途径如下：柴油发动机→发电机→系统供电→起升电动机→起升减速箱→起升钢丝绳卷筒→起升钢丝绳→载荷（包括吊具、上架和集装箱）。在上述能量传递过程中，与起升质量无关的固有能耗称为无功能耗，与起升质量有关的能耗称为有功能耗。有功能耗和无功能耗共同构成轮胎吊起升机构的全部能耗。
2.2.1 节能率
2.2.1.1 重载节能率
2.2.1.2 空载节能率
2.2.2 年节油费用
2.2.3 年节电费用
2.2.4 投资回报期
2.2.5 减排效果
加装起升机构配重平衡装置后，轮胎吊二氧化碳减排效果显著：单台柴油轮胎吊年节油约，减排二氧化碳；单台“油改电”轮胎吊年节电约6.5万kW h，减排二氧化碳。
2.2.6 轮胎吊轮压
沪东公司堆场道路最大允许载荷约。以司机视线方向为前方，轮胎吊主要结构布置如下：动力机房安装于前部，质量约；电气房安装于后部，质量约；小车质量约；配重平衡装置安装于电气房侧，总质量约，其中平衡块机构质量约，分别安装在后侧2根立柱上；为简化计算，其他结构质量计入吊具和上架质量。安装配重平衡装置后，计算轮胎吊在最恶劣工况下（即当风速为/s且轮胎吊满载时）的最大轮压，结果如下：电气房侧最大轮压，柴油机房侧最大轮压，均小于堆场道路最大允许载荷，满足原有场地设施要求。
（编辑：张敏 收稿日期：2014-09-02）
自动起升 篇3
关键词：杠杆法,行星齿轮系,制动器,自动换挡装置
0 引言
浮吊属于大型起重机械装备, 广泛应用于海上打捞、深海施工、集装箱搬运等工程领域。在浮吊设计中, 起升机构是决定浮吊性能的关键组成部分, 起升机构在启动、停止及换挡过程中, 会引起强力的动载荷冲击, 造成起升物的不平稳运动和系统的强力振动, 甚至引起起重机破坏等严重事故。浮吊作业中, 重载时需要匀速而缓慢的起升, 而空载时需要较快的起升速度, 因此, 起升机构在满足回转和重载要求的前提下, 还必须设计合适的变速和定位机构。传统浮吊起升速度是通过人工调整来实现的, 或采用单一速度进行起升作业, 起升作业性能差。变速的主要方法有电机调速和离合器调速, 由于电机调速的速比有限 (一般不超过2) , 电磁离合器传递扭矩小且速比变化小, 液压离合器成本高, 所以这些方法不适用于7500t浮吊起升机构的变速[1]。
针对上述问题, 我们采用混合减速机构方案设计自动换挡装置。基于差动行星减速原理, 通过选择不同自由度约束, 可自动实现不同速度的输出, 根据不同吊载选择不同的速度, 使起升作业性能达到最佳。该浮吊具有2个主吊钩, 每个吊钩承载量为3750t。
1 工作原理
7500t浮吊起升机构的自动换挡装置实质是由两个行星传动机构和两个制动器构成的混合减速器, 可以实现两种工况在同一轴上的运动输出, 如图1所示。工作时分低速重载大扭矩和高速空载小扭矩两种工况,
分别通过控制制动器A1或A2的开合实现同一输出轴2的运动输出[2]。该自动换挡装置主要包括电机D、制动器A1、制动器A2、平行轴1、输入轴3、输出轴2、第一级行星传动机构 (太阳轮Za1、内齿圈Zb1、行星轮Zc1和行星架H1) 、第二级行星传动机构 (太阳轮Za2、内齿圈Zb2、行星轮Zc2和行星架H2) 。
2 结构设计
起升浮吊技术的指标如下:最大吊装能力为7500t (3750t×2) ;两只吊重3750t的吊钩的自重约为100t;水上最大起升高度为110m, 起重臂在非回转状态时最大吊重为7500t, 主钩舷外为20m;起升高度为110m时, 总回转能力为4000t, 起重臂回转时单钩承载能力为2000t;起重机吊钩满载时平均起升速度约为1.25m/min, 空载时的平均起升速度约为10m/min;回转时的最大起重量为4000t×40m (舷外为14m) , 带载回转速度约为0.15r/min, 空载回转速度约为0.25r/min。
混合减速机构设计的难点在于同时实现大功率重载平稳起升和空载快速回程。选用电机功率为1000kW×2, 输入转速为750r/min或1500r/min, 电机输入扭矩为12730N·m×2, 确定总传动比快速时为29.583、慢速时为120.205。
2.1 换挡机构设计
换挡装置设计要求:结构紧凑、承载能力大、传递效率高。由于行星轮系需要配合制动器等元件共同运行, 因此其分析过程非常复杂。为了直观实现设计方案的优化, 采用杠杆模拟法进行分析和设计[3]。杠杆模拟法原理如下:将行星机构中各转动轮的角速度模拟为垂直布置杠杆上不同点对应的速度, 将行星机构中各转动轮受到的扭矩模拟为杠杆上对应点受到的力, 从而将行星机构的分析转化为垂直布置的杠杆系统的分析。
由文献[4]可知, 行星轮系各构件的运动学关系和扭矩关系分别为
ωs+p ωr- (1+q) ωh=0 (1)
q=zr/zs
式中, q为行星轮系结构参数;zr为齿圈齿数;zs为太阳轮齿数;ωs、ωr、ωh分别为太阳轮、行星轮和行星架角速度;Ts、Tr、Th分别为太阳轮、行星轮和行星架上受到的扭矩。
则与行星轮系各构件对应的杠杆上各点的运动关系和力平衡关系分别为
式中, vr、vs、vh分别为与太阳轮、行星轮和行星架角速度角速度对应的杠杆上点的速度;Fr、Fs、Fh分别为与太阳轮、行星轮和行星架上扭矩对应的杠杆上点的受力。
根据式 (1) 和式 (3) 、式 (2) 和式 (4) 可知, 杠杆中的速度和力与行星轮系中的角速度和扭矩是一一对应的, 两个系统是相似的, 因此, 可以用杠杆系统来模拟行星轮系, 如图2所示。
(a) 机构简图 (b) 等效杠杆模拟
本装置中换挡机构采用双排、两自由度、同向减速设计方案。为了分析方便, 将两个行星排的杠杆图合并为一个总杠杆图, 设计结果如表1和表2所示。图3为设计制造的自动换挡装置部件。
(b) 第四级大齿轮
2.2 自动换挡的实现
根据电机负载确定换挡条件:变速器低挡启动, 当变速器在低速挡位运行并且检测到电机负载小于等于某一个阈值时, 变速器由低速挡位自动转入高速挡位;当变速器在高速挡位运行并且检测到电机负载大于等于另一个阈值时, 变速器由高速挡位自动转入低速挡位[4,5]。
在换挡时, 自动变速器上的两个换挡制动器必须协调控制, 以减小换挡冲击, 实现平顺换挡。假设自动变速器在换挡前, 制动器A1处于制动状态, A2处于自由状态;换挡之后, 制动器A1处于自由状态, A2处于制动状态。为了使换挡平顺, 必须使制动器各自离合器间的力和传递的扭矩按一定规律变化, 如图4所示。图4中, P1和P2为制动器接触面的力, T1和T2为制动器传递的扭矩。在时间t1之前, 变速器处于稳定状态;在t1和t2及t3和t4之间, 制动器处于死区, 制动器传递的扭矩与摩擦片之间的力无关, 应尽量缩短死区时间;在t2和t3之间, 两个制动器的摩擦片之间有相对运动, 必须协调控制两个制动器摩擦片之间的力, 缩短相对运动时间;在t4之后, 变速器处于另一种稳定状态。
根据制动器工作原理, 制动器摩擦片之间的力为
P=F-pS (5)
式中, F为制动器弹簧, 在整个换挡过程中保持不变, 是一个常量, N;S为制动器中液压缸的等效承载面积, 是一个常量, m2;p为制动器中液压缸的液体压力, Pa。
由式 (5) 可知, 对摩擦片之间的力变化规律的控制可以由液压缸中液体的压力变化来实现。制动缸中的液体压力由比例压力阀、压力传感器以及控制器构成的闭环控制系统控制。实际控制过程中, 某一制动器 (A1) 液压缸中压力变化规律给定, 而另一个制动器液压缸中压力变化规律根据图4曲线和制动器 (A1) 的液压缸实测值以及结构参数计算得到, 这种控制模式可以保证换挡制动器摩擦片间的力协调变化, 达到换挡平顺。
2.3 制动机构设计
制动器采用盘式制动机构, 具有制动力矩平稳、制动衬块上力分布均匀、热稳定性好、维修和更换方便等优点。由于一个衬片上有两个摩擦面, 因此制动器总制动力矩为
M=2ZμReFQ (6)
式中, Z为制动钳个数;μ为摩擦因数, 取0.35;FQ为每个制动钳的压紧力[6];Re为制动盘的等效制动半径。
计算结果如下:低速轴上等效制动力矩为1500kN·m;夹紧力为160kN×3, 制动盘直径为1100mm;高速轴上等效制动力矩为20kN·m×2 (设定值为15kN·m×2) ;制动盘直径为800mm;联轴器公称扭矩为40kN·m (高速轴) 、2000kN·m (卷筒轴) 。图5a所示为动力输出装置和联轴器, 图5b所示为制动盘和制动钳结构。
(b) 低速制动装置
3 设计结果
表3所示为设计自动换挡装置的主要技术参数, 共有四级齿轮传动, 总减速比在快速时为29.583, 在慢速时为120.205。减速箱共有两个自由度, 通过限制其中一个自由度就可以实现高速和低速的切换。根据实测结果, 在两种不同工况下, 两种不同速比实现同一输出轴的运动输出, 高低速之比可以达到2～16;实现的低速制动器制动力矩为1500kN·m, 变速轴制动器制动力矩为150kN·m, 高速轴制动器制动力矩为20kN·m×2, 完全满足预期设计要求。
基于该自动换挡装置, 设计制造了7500t浮吊, 拥有完全自主知识产权。目前, 该机已成功应用于海上作业。经过一年多的使用, 浮吊总成运行可靠, 自动换挡时结合较平稳, 瞬时动载荷冲击较小, 换挡切换时间可以在3～5s内完成, 达到预期设计要求。
4 结论
(1) 自动换挡装置采用混合减速方案, 实质是由两个行星传动机构和两个制动器在内配合构成的混合减速器, 可以实现两种工况在同一轴上的高低速之比在2～16之间的运动输出。
(2) 基于等效杠杆法设计了换挡机构, 采用双排、两自由度、同向减速的设计方案, 极大地提高了低速大负载运行的平稳性和可靠性。
(3) 高低速自动换挡时, 采用由比例压力阀、压力传感器以及控制器构成的闭环液压控制系统控制, 保证换挡制动器摩擦片间的力协调变化, 实现换挡平顺。
(4) 对于电机耦合联轴器力矩输出, 配合采用钳盘制动器结构, 制动平稳可靠, 通过制动器限制换挡机构的一个自由度, 就可以实现高速和低速的切换, 有效实现了浮吊作业的起升和下降功能。
参考文献
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叉车起升油缸下降缓冲技术研究 篇4
1 叉车起升油缸缓冲结构
叉车起升油缸, 在缓冲结构作用发挥重要作用, 活塞杆的作用优于突出。其能够连接上端通孔和底部, 贯穿缸筒, 并在活塞杆端部设置活塞。缸底也应设置同轴的缓冲轴套, 共同分布在缸底部。这种缓冲结构能够有效节省空间, 使油缸结构更加紧凑, 通过更换缓冲套, 对缓冲套和缓冲轴套之间的缝隙进行调整。
常用的缓冲方案有三种:间隙缓冲、可变节流缓冲和可调节缓冲。
间隙缓冲装置, 在封闭油腔中压力作用形成缓冲效果, 通过活塞运动, 减慢整体移动速度。这种缓冲装置有简单的结构, 但无法调节缓冲压力, 实现缓冲效果[1]。移动部件惯性是导致缓冲效果不佳的原因, 这种装置在移动速度要求不高的场合比较实用。
可变节流缓冲, 这种缓冲结构在活塞上设置三角形的轴向斜槽, 如果活塞与缸盖距离较近, 那么油液的流动途径, 在轴向三角形槽到回油腔, 缓冲压力导致活塞制动。这种缓冲装置能够改变自动节流口大小, 增加缓冲作用, 制动效果精确。
可调节缓冲装置的缓冲需要在节流阀和单向阀, 凸台进入凹腔。针对回油腔的油液只能通过针状节流阀流出, 在油缸内形成缓冲压力, 凸显活塞的制动作用。结合负载情况, 可以节流发开口大小, 对缓冲效果进行控制, 其适用范围较大。
在门架提升过程中, 当活塞杆起升到顶时, 叉车门架立即停止, 由于货物惯性对门架有很大冲击, 引起门架及整车的振动, 影响货叉上货物的平稳性, 甚至造成货叉上的货物掉落, 威胁到地面工作人员的人身安全, 针对现有技术的不足, 提供一种结构简单合理、成本低、便于加工安装的叉车门架提升下降缓冲技术方法, 实现对叉车门架提升和下降速度的有效控制, 同时大大提高叉车使用的安全性和稳定性[2]。
2 叉车起升油缸下降缓冲技术
增加液压源流量, 减少油缸工作面积的方法, 能够在一定程度上提升起升速度, 保证叉车整体的运作效果。而此时油缸下降的缓冲技术, 也是操作者需要掌握的重点。针对叉车运动作业的工程机械分析, 动力方面输出会影响发动机效率, 液压系统设定应符合下降规律。通常, 在叉车的驾驶室内设有一升降操作杆, 驾驶员操纵该升降操作杆来控制升降液压缸, 由此提升和下降货物。
现有A、B两个装置, 针对其起升油缸下降缓冲技术进行分析:
驾驶员将操纵手柄由平衡位置抬起, 开始降落门架, 此时手柄连接杆被向下按下。上牵引杠杆、中间连接杆、下牵引杠杆和阀连接杆随其动作, 被向下按下, 这样用于控制门架升降的多路换向阀阀杆按下[3]。多路换向阀被全部打开, 门架在重力作用下加速下降。当门架下降至接近底部一定距离时, 信号采集机构A的滚轮A与缓冲凸轮A接触, 缓冲凸轮A通过滚轮A推动信号采集机构A的摆杆A向下摆动, 进而通过下降缓冲软轴拉动复位装置A的滑座A向下移动。滑座A带动上牵引杠杆向下移动, 由于手柄连接杆此时固定不动, 上牵引杠杆便绕二者的铰结点转动。从而拉动中间连接杆、下牵引杠杆和阀连接杆向上移动, 使多路换向阀阀杆提升一定距离。多路换向阀开口减小, 由于阀口减小带来的节流作用, 门架下降速度逐渐降低到安全范围, 直至货叉降低至最低点时, 摆杆A完全复位, 门架下降完成, 整个过程自动实现。
驾驶员将操纵手柄由平衡位置按下, 开始提升门架, 此时手柄连接杆被向上拉起, 这样用于控制门架升降的多路换向阀阀杆抬起, 多路换向阀被全部打开, 门架全速提升。当门架提升至接近顶部一定距离时, 信号采集机构B的滚轮B与缓冲凸轮B接触。缓冲凸轮B通过滚轮B推动信号采集机构B的摆杆B向上摆动, 进而通过提升缓冲软轴拉动复位装置B的滑座B向上移动。滑座B带动下牵引杠杆向上移动, 由于中间连接杆此时固定不动, 下牵引杠杆便绕二者的铰结点转动, 从而推动阀连接杆向下移动。使多路换向阀阀杆按下一定距离, 阀开口减小, 由于阀口减小带来的节流作用, 门架提升速度逐渐降低到安全范围, 直至门架提升至最高点时, 摆杆B完全复位, 门架提升完成, 整个过程自动实现。
3 结语
叉车起升油缸下降缓冲技术, 实现结构简单, 稳定可靠, 便于加工安装, 利用杠杆原理, 通过简单机械调节多路换向阀的阀口大小, 对叉车门架起升下降油缸节流调速, 从而实现对叉车门架提升和下降速度的有效控制, 能够很好的解决叉车门架上升或下降过程中的冲击问题, 有效防止对工作环境及叉车本身的损伤, 提高了叉车使用的安全性和稳定性。
摘要：基于叉车起升油缸下降缓冲技术分析, 首先要掌握油缸缓冲结构, 然后分析油缸下降缓冲技术的实现, 为之后的设备应用奠定较好的基础。
关键词：叉车,起升油缸,下降缓冲技术
参考文献
[1]磨秋莹, 胡云波, 赵永霞, 刘杰.叉车起升油缸安全阀的设计[J].液压气动与密封, 2014, 09:8-10.
[2]刘光胜.抑制叉车起升油缸切换冲击的应用[J].物流技术与应用, 2016, 01:120-123.
钻柱起升系统控制器设计 篇5
1 控制模型的建立
钻柱起升系统可以用下图表示其控制结构:
直流电机起升时, 直流调速器6RA28 通过可控整流装置改变电枢进线电压大小, 从而改变电机转速。
交流起升时, 调速装置是变频器MM440, 改变交流异步电机电定子供电频率, 供电源频率的改变直接改变了旋转磁场的转速, 从而改变了交流电机转速。
调速机构可以用一个滞后环节来描述, 在工程上, 其传递函数常常可以等效为一个一阶惯性环节。电动机到滚筒之间依靠链传动, 电机转速n 与滚筒转速ng 成比例关系, 比例系数记为KL。滚筒转速ng 与游动系统大钩的位移成积分关系。
额定励磁下的直流电动机是一个二阶环节。游动系统大钩, 通过钢丝绳与滚筒直接相连, 滚筒动则大钩移动, 因此可以采用在滚筒上安装编码器, 间接计算游动系统大钩位移的方式来进行位移反馈计算, 位移反馈环节可以简化为一个比例环节。整个直流定位控制系统的等效开环传递函数为
其中:undefined为控制器要设计的PID校正环节。等效开环传递函数是一个Ι 型系统, 闭环控制下其阶跃响应的稳态误差为“0”, 在系统稳定的条件下可以获得良好的定位精度。
交流异步电动机的动态过程是由一组非线性方程微分方程描述的, 其动态数学模型是一个高阶的、非线性、强耦合的多变量系统, 要用一个传递函数来准确描述它的输入输出关系没有可能。异步电动机经过坐标变化可以等效为直流电动机, 磁动势 (电流) 通过坐标变换的矢量化, 产生励磁电流、电枢电流等虚拟信号量。这种进行坐标变化的控制系统称为矢量控制系统, 其控制的交流变压变频系统在静态、动态特性上完全能够和直流调速系统媲美。
2 控制器程序设计
2.1 直流电机控制
直流调速器6RA28 是西门子早期的产品, 不支持Profibus 现场总线技术, 其提供给计算机、PLC 等控制设备的数字接口仅有串口, 可以支持西门子USS 协议。钻机起升系统系统采用全数字化控制方案, 只有通过这一串口来扩展通信功能。
2.2 程序设计
西门子 S7-300 系列的CPU 314C-2DP 并不支持ASCII 驱动方式的USS 通信, 必需通过扩展标准串行通讯模块CP341 来实现。而所有的S7-200 系统CPU 均支持USS 协议。在综合考虑S7-200 的多功能性及价格因素后, 确立了以现有S7-200PLC (CPU:224 XP CN) 来驱动6RA28。6RA28 通过Em277 Profibus-DP 模块 (订货号:6ES7 341-1CH01-0AE0) 连接到S7-300 的DP 总线。信号的传递途径为:
314C-2DP?Em277 S7-200 6RA28
314C-2DP 控制器DP 总线的传输速率可以达到12Mbit/s, S7-200 与6RA28 之间共同支持的异步传输速率最大为38.4Kbit/s, 常用的有4.8、9.6、9.2Kbit/s。
S7-200 没有专门的USS 库指令来支持6RA28 的USS 通信。S7-200 CPU 的通讯口可以在自由端口模式下使用用户定义的通讯协议来实现与多种类型的智能设备的通讯。S7-200自由端口模式支持ASCII 和二进制协议。因此可以利用S7-200 的通讯口来实现ACCII 驱动的USS 协议。
6RA28 短报文共14 个字节内容, 前13 个直接为固定内容 (有用信息10 个字节, 当任务确定时, 内容就确定了) , 而最后一个字节则要根据前13 个字节的信息通过编程来实现对其以前的13 个字节的异或校验码。
至于是否可以利用支持MICROMASTER 通信的USS 指令库来实现对6RA28 的控制, 经比较两者的控制字、状态字等的差异, 笔者认为不能通用。但可以根据这种差异, 把相关控制位的信息调换, 也可以实现对6RA28 的控制。而其他如状态字, 参数字可以不去管它。
在6RA28 控制中, 主要使用的命令有:正向点动、反向电动、正向运转、反向运转、停车、快速停车等六种, 它们的命令一致, 尽管6RA28 闭环运行没有正向、反向控制, 但可以通过速度参数值的正负来区别。再仔细比较两者任务和响应的PNU 码, 6RA28 有的内容和MM440 一致, 话句话说, 6RA28 的任务通过MICROMASTER 驱动器的USS 指令都能够被识别和响应, 因此可以使用USS 协议库中的“USS_INIT”、“USS_CTRL”来控制6RA28直流调速装置运行。
3 结语
21世纪科学技术日新月异, 在提高钻井效率、降低钻井成本的技术要求不断推动下, 电动钻机大量的吸收了信息技术和材料科学发展的新成果, 正在朝自动化、智能化、高适应性、高经济效益、高可靠性、大型化方面发展。
摘要：钻柱起升系统由直流电机驱动, 经过减速器、盘式气动离合器带动滚筒进行起升。应用S7-200 PLC及其编程软件、6RA28直流调速器、光电编码器组成闭环, 对直流电机参数进行反馈控制。
关键词：钻柱,直流电机,编程,S7-200PLC
参考文献
[1]胡学林.可编程控制器 (基础篇) [M].北京:电子工业出版社, 2003.