用于操作绞盘系统的方法以及绞盘系统与流程

1.本发明涉及用于操作绞盘系统的方法以及绞盘系统。


背景技术：

2.绞盘可以用于例如系泊船只，船只比如为设计成用于水上运输的船舰、轮船或通常的船舶。
3.用于系泊的这种绞盘可以包括能够旋转的绞盘卷筒，并且该绞盘卷筒可以用于缠绕可缠绕的介质，该可缠绕的介质可以连接至系泊点。可缠绕的介质例如可以包括线缆、绳索、线材或链。系泊点例如可以是船只能够被系泊的任何地点、比如船只卸货地点例如港口或码头的系泊柱，或者锚或浮标。用于系泊的绞盘还可以包括例如电动马达，该电动马达构造成在将可缠绕的介质绕入或绕出期间使绞盘卷筒旋转。
4.在船只中，用于系泊的绞盘的系泊功能可以控制可缠绕的介质，该可缠绕的介质借助于电动马达在系泊点处将船只保持就位。当船只被系泊时，通过对用于系泊的绞盘的电动马达进行适当控制可以自动地调节船只与系泊点之间的可缠绕的介质的张力。优选地将船只与系泊点之间的可缠绕的介质的张力保持在适当的水平。例如，如果船只与系泊点之间的可缠绕的介质太松，则船只可能不会停留在原位，并且如果可缠绕的介质太紧，则可缠绕的介质可能会断裂或操作可能会变得不稳定。
5.绞盘的电动马达可以被控制成使得当船只与系泊点之间的可缠绕的介质的张力不同于预定的张力设定点时——该预定的张力设定点可以是例如单个值或值范围——可缠绕的介质被朝向预定的张力设定点拉紧(绕入)或放松(绕出)。并且当达到预定的张力设定点时，例如可以立即或在预定的延迟之后停止拉紧或放松。因此，绞盘可以主动地连续监测船只与系泊点之间的可缠绕的介质的张力，并且在该张力不同于预定的张力设定点时对该张力进行调节。用于船只的绞盘系统可以包括多个这样的绞盘，其中，两个或更多个绞盘可以同时主动地用于系泊。在这样的系统中，每个绞盘可以各自以独立的方式进行系泊。
6.与以上解决方案有关的问题在于，在包括多个绞盘的这种绞盘系统中，由绞盘的系泊操作引起的应力和磨损可能相当不均匀地分布在各个绞盘之间。


技术实现要素：

7.因此，本发明的目的是提供一种方法和用于实现该方法的装置以解决以上问题或至少减轻以上问题。本发明的目的通过根据本发明的各方面的方法、计算机程序产品、装置和绞盘系统来实现。在本发明的各方面中公开了各优选实施方式。
8.本发明基于以下思想：操作至少两个绞盘以用于系泊船只，使得在一个时间段内，所述至少两个绞盘中的每个绞盘在其主动状态下操作所述时间段的一部分，并且使得在相同的时间段内，所述至少两个绞盘中的每个绞盘在其非主动状态、即被动状态下操作所述时间段的一部分。
9.本发明的解决方案的优点在于，由绞盘的系泊操作引起的应力和磨损可以在各个
绞盘之间更均匀地分布，这可以延长绞盘或其部件的寿命。
附图说明
10.在下文中，将参照附图借助于优选实施方式对本发明进行更详细地描述，在附图中：
11.图1图示了根据实施方式的绞盘装置；
12.图2图示了根据实施方式的绞盘系统；以及
13.图3图示了根据实施方式的绞盘系统。
具体实施方式
14.图1图示了根据实施方式的绞盘装置的简化图。图1的示例性绞盘装置例如可以用于系泊船只。这种船只例如可以是设计成用于在海、洋、湖、江、河、水道或其任何部分中进行水上运输的船舰、轮船或通常的船舶。该图仅示出了理解各种实施方式所必需的部件。示例性绞盘装置包括下述绞盘：该绞盘包括用于使可缠绕的介质10缠绕的绞盘卷筒20，该绞盘卷筒能够围绕旋转轴线21旋转。可缠绕的介质10可以包括例如线缆、绳索、线材、链或其任何组合。在图1的示例中，绞盘还包括电动马达30，电动马达30以可操作的方式联接至绞盘卷筒20，使得绞盘卷筒可以与电动马达30一起旋转。电动马达30可以直接连接至绞盘卷筒20或经由一个或更多个其他部件或装置比如齿轮箱(图中未示出)连接至绞盘卷筒20。驱动绞盘卷筒20的示例性电动马达30可以是任何类型的电动马达，比如异步ac马达例如感应马达、同步ac马达或dc马达。例如，同步ac马达的可能示例包括非励磁马达比如磁阻马达、磁滞马达和永磁马达以及dc励磁马达。应当注意的是，本文中描述的实施方式的使用例如不限于采用任何特定基频或任何特定电压电平的系统。
15.图1的示例性绞盘还包括电驱动器40。术语“电驱动器”在本文中通常是指可以用于调节电动马达的性能的电子设备。例如，电驱动器可以控制供应给马达的功率、频率和/或电流。电驱动器和由电驱动器控制的电动马达可以形成电驱动系统。电驱动器例如可以包括一个或更多个电功率转换器单元或模块，比如整流器、逆变器或频率转换器。在图1的示例中，电驱动器包括用于从dc电源50供给电动马达30的逆变器42和控制装置41。在本文中，术语“逆变器”通常是指能够将直流电转换为交流电的电子设备或电路系统。逆变器的示例是借助于可控制的半导体开关、比如根据所使用的调制或控制方案而进行控制的igbt(绝缘栅双极晶体管)或fet(场效应晶体管)实施的半导体桥。电动马达30的控制可以借助于电驱动器40实现成使得马达30实施例如期望的速度和/或扭矩指令。用于电驱动器的控制方法的示例包括例如频率控制、磁通矢量控制和直接扭矩控制。示例性电驱动器40例如也可以包括频率转换器。电驱动器40的示例性控制装置41可以用于控制电驱动器及其部件、例如逆变器42并且因此控制电动马达30以及绞盘的操作。控制装置41可以例如是单独的单元或者是一些其他单元或逆变器42的一部分。控制装置41可以包括可以以有线和/或无线方式连接至控制装置41的合适的i/o(输入
‑
输出)装置、比如键盘和显示单元或另一单独的终端单元。因此，绞盘装置的操作者或使用者可以通过例如这样的i/o装置来操作绞盘。电驱动器40可以在物理上定位成与相应的电动马达30和绞盘卷筒20分开。
16.图1还图示了用于可缠绕的介质10的固定点210，其中，可缠绕的介质10的端部例
如在船只的系泊期间被固定至固定点210。根据实施方式，绞盘20、30、40可以用于船只的系泊，并且可以如图1的示例中图示的那样位于船只100中。在示例性情况下，用于可缠绕的介质10的固定点210位于系泊点200处。系泊点200例如可以是船只卸货地点比如港口或码头的系泊柱，或者锚或浮标。根据替代性实施方式，绞盘可以用于系泊船只，并且可以位于系泊点中、即位于待系泊的船只的外部。在这种情况下，用于可缠绕的介质10的固定点210可以位于船只100中，并且示例性绞盘20、30、40可以位于例如系泊点200内。
17.根据实施方式，绞盘20、30、40可以具有主动状态和被动状态，在主动状态下，绞盘的绞盘卷筒20根据预定的张力设定点值或值范围以及所监测的船只与系泊点之间的可缠绕的介质10的张力而驱动，在被动状态下，绞盘卷筒20被防止旋转。
18.根据实施方式，在绞盘的主动状态下，绞盘卷筒20可以被驱动成使得船只与系泊点之间的可缠绕的介质10的张力达到预定的张力设定点值或预定的张力设定点值范围、并且/或者使得船只与系泊点之间的可缠绕的介质10的张力例如维持在预定的张力设定点值或维持在预定的张力设定点值范围内。根据实施方式，至少在绞盘的主动状态下，可以在绞盘的操作期间基本连续地监测可缠绕的介质10的张力。根据实施方式，可以通过对电动马达30的扭矩进行监测或通过指示电动马达30的扭矩的量来监测可缠绕的介质10的张力。根据实施方式，可以通过监测电动马达的电流来监测电动马达30的扭矩。还可以通过利用指示可缠绕的介质10的张力的某个其他量或某些其他量来监测可缠绕的介质10的张力。可以通过电驱动器40例如通过其控制单元41或某些其他可能的单独的设备或系统来执行可缠绕的介质10的张力的监测。然后可以借助于由电驱动器40控制的电动马达30来驱动绞盘卷筒20，使得可缠绕的介质10的被监测的张力达到预定的张力设定点值或值范围，并且响应于可缠绕的介质10的被监测的张力达到预定的张力设定点值或值范围，电动马达30的驱动速度可以被设定至零。然后，电动马达30的扭矩可以保持基本恒定，使得可缠绕的介质10的被监测的张力例如维持在预定的张力设定点值或维持在预定的张力设定点值范围内。
19.根据实施方式，在绞盘的被动状态下，可以通过电动马达30防止绞盘卷筒20旋转。根据实施方式，绞盘可以包括用于制动绞盘卷筒20的制动器。然后，根据实施方式，在绞盘的被动状态下，可以替代性地或附加地通过制动器防止绞盘卷筒20旋转。根据实施方式，在绞盘的被动状态下，可以在被动状态的持续时间内永久地防止绞盘卷筒20旋转。然而，即使在这种情况下，如果超过了电动马达30和/或用于制动绞盘卷筒20的制动器的最大能力，则绞盘卷筒20也能够旋转。
20.根据实施方式，用于系泊船只并且包括多个绞盘的绞盘系统可以在船只的系泊期间被操作成使得所述多个绞盘中的至少两个绞盘被操作以用于船只的系泊。因此，这种绞盘系统的所述多个绞盘中每一次只有一部分绞盘可以用于系泊。根据实施方式，在船只的系泊期间，对所述至少两个绞盘的这种操作可以包括：在一个时间段内，所述至少两个绞盘中的每个绞盘在其主动状态下操作该时间段的一部分，并且在相同的时间段内，所述至少两个绞盘中的每个绞盘在其被动状态下操作该时间段的一部分。因此，用于系泊的至少两个绞盘中的每个绞盘在所述时间段期间将既处于其主动状态，也处于其被动状态。根据实施方式，在所述时间段期间的任何给定时间，所述至少两个绞盘中的至少一个绞盘在其主动状态下操作。因此，根据该实施方式，用于系泊的至少两个绞盘中的至少一个绞盘在该时间段期间始终处于其主动状态。该时间段可以是预定的，并且可以是固定长度或可变长度
的时间段。该时间段例如可以是1至60秒、1至60分钟、1至24小时或一天或更多天。根据实施方式，所述至少两个绞盘的这种操作可以在船只的系泊期间在两个或更多个连续的时间段内连续重复。这样的两个或更多个连续的时间段可以是相同长度或不同长度的时间段。根据实施方式，所述至少两个绞盘的这种操作可以在船只的系泊期间在两个或更多个连续的时间段内连续重复，使得这种操作在系泊或系泊中的至少一部分期间一直保持连续。作为示例，船只的系泊可以包括初始阶段，在该初始阶段中，手动或自动地控制用于系泊的绞盘，以便例如对这些绞盘的可缠绕的介质的长度和/或张力进行预设定。在这种可能的初始阶段期间，绞盘的操作例如可以是至少部分同时的。然后，所述至少两个绞盘在所述一个或更多个时间段内的所描述的操作例如可以在这种可能的初始阶段之后开始。并且在所述至少两个绞盘在所述一个或更多个时间段内的所描述的操作开始之后，所述操作可以继续进行直至例如系泊结束为止或直至期望或需要其他种类的绞盘控制为止。根据实施方式，在所述时间段期间，所述至少两个绞盘根据预定的顺序轮流操作。因此，根据该实施方式，用于系泊的所述至少两个绞盘可以根据预定的顺序轮流操作，例如使得所述至少两个绞盘中的每个绞盘具有其各自的转向，在该转向期间，所述至少两个绞盘中的每个绞盘在其主动状态下操作，或者使得除了用于系泊的所述至少两个绞盘之外的预定绞盘组具有针对组的特定转向，在该转向期间，预定绞盘组在其主动状态下操作。根据实施方式，对于所有的绞盘或绞盘组而言，这样的绞盘特定转向和/或绞盘组特定转向的持续时间可以相同，或者这样的绞盘特定转向和/或绞盘组特定转向可以具有不同的持续时间。持续时间例如可以根据绞盘特性预先确定。根据实施方式，可以在连续的时间段中重复预定的顺序。也可以在连续的时间段之间改变预定的顺序。
21.图2图示了根据实施方式的绞盘系统的示例。示例性绞盘系统包括位于船只100中的十个绞盘w1至w10。绞盘w1至w10的数量可以与示例不同。为了清楚起见，在示例性图2中，绞盘w1至w10由船只100内的绞盘w1至w10的绞盘卷筒的相应位置表示。绞盘w1至w10的至少一些其他绞盘元件在物理上可以定位成与绞盘卷筒的位置分开，并且因此未在图中示出。在该示例中，绞盘w1、w2、w3、w4和w5的绞盘卷筒安装在船只100的右舷侧，即安装在船只100的右侧，并且绞盘w6、w7、w8、w9和w10的绞盘卷筒安装在船只100的左舷侧，即，安装在船只100的左侧。此外，在示例中，绞盘w1和w10的绞盘卷筒最靠近船只100的船头，并且绞盘w5和w6的绞盘卷筒最靠近船只100的船尾。在图2的示例中，通过使用绞盘系统的绞盘w1、w2、w3、w4和w5将船只100系泊至系泊点200。可以设置附加的用于系泊的其他绞盘，比如弹簧绞盘(图中未示出)。在示例性情况下，绞盘系统的绞盘w6至w10不用于系泊。根据实施方式，在船只100的系泊期间并且在一个时间段内，绞盘w1至w5中的每个绞盘在其主动状态下操作所述时间段的一部分，并且在其被动状态下操作所述时间段的另一部分。作为示例，如果时间段为t，那么用于系泊的绞盘w1至w5在时间段t内可以在其主动状态下一个接一个地操作。这可以实现为例如使得第一绞盘w1在其主动状态下操作t/5的时长，同时绞盘w2、w3、w4和w5在其被动状态下操作。然后，绞盘w2在其主动状态下操作t/5的时长，同时绞盘w1、w3、w4和w5在其被动状态下操作。此后，绞盘w3在其主动状态下操作t/5的时长，同时绞盘w1、w2、w4和w5在其被动状态下操作。此后，绞盘w4在其主动状态下操作t/5的时长，同时绞盘w1、w2、w3和w5在其被动状态下操作。最终，绞盘w5在其主动状态下操作t/5的时长，同时绞盘w1、w2、w3和w4在其被动状态下操作。因此，在时间段t、即t/5 t/5 t/5 t/5 t/5期间，用于
系泊的绞盘w1至w5中的每一者已经在其主动状态下操作了时间段t中的一部分(t/5)，并且用于系泊的绞盘w1至w5中的每一者已经在其被动状态下操作了时间段t的中的一部分(4*t/5)。此后，可以从绞盘w1开始再次重复相同的顺序。也可以在上述顺序中更改绞盘的次序和/或使用于系泊的绞盘w1至w5以例如由两个或三个绞盘组成的组的形式在其主动状态下操作。
22.根据实施方式，可以以集中的方式、以分布的方式或以其组合的方式来实现根据所描述的实施方式中的任何一个实施方式的对绞盘的操作的协调控制。如果以集中的方式实施对绞盘的操作的协调控制，则绞盘系统的绞盘中的一个绞盘可以作为主单元并且对作为从属单元的其余的绞盘的操作进行协调。然而，即使在这种情况下，各个绞盘也可以控制其自身的操作。例如，替代性地或附加地，除了绞盘之外，还可以设置有另外的控制实体来控制各绞盘的操作的协调。图3图示了根据实施方式的绞盘系统的示例。示例性绞盘系统包括十个绞盘w1至w10。然而，绞盘系统中的绞盘的数量可以有所不同。在该示例中，电驱动器40或更具体地其控制单元41通过网络300连接在一起，以使得能够对根据所描述的实施方式中的任何一个实施方式的绞盘的操作进行控制和相互协调。这样的网络300的形式可以与图示的示例不同。网络300例如可以是有线网络、无线网络或其组合。绞盘w1至w10的电驱动器40之间的通信可以基于任何合适的协议，比如任何现场总线协议。图3的示例还示出了附加控制单元310。附加控制单元310可以控制根据所描述的实施方式中的任何一个实施方式的绞盘w1至w10的操作的协调。替代性地，例如，w1至w10的控制单元中的一个控制单元可以控制根据所描述的实施方式中的任何一个实施方式的绞盘w1至w10的操作的协调。如果以分布的方式实施对绞盘的操作进行协调控制，则绞盘系统的绞盘中的两个或更多个绞盘可以以分布的方式参与对绞盘的操作的控制的协调。根据实施方式，可以将使绞盘系统中的绞盘协调的控制职责从一个绞盘转移至另一绞盘，例如使得在其主动状态下操作的绞盘始终具有协调职责，然后接下来将协调职责传递至下一个将在其主动状态下操作的绞盘。作为示例，如果在系泊中一个接一个(或一组接一组)地依次使用多个绞盘，在此期间绞盘在其主动状态下操作，则这可以实现为使得依次在其主动状态下操作的绞盘在其转向结束时或在其转向结束之后始终按依次顺序启用下一个绞盘以开始下一个绞盘自身的转向。绞盘例如可以经由绞盘之间的网络300通过合适的信号传输依次执行下一个绞盘的启用。这样，在主动状态下的操作转向可以根据预定顺序从一个绞盘传递至另一绞盘。实现根据上述实施方式中的任何一个实施方式的任何控制功能或其组合的设备可以被实现为一个单元或者构造成实现各种实施方式的功能的两个或更多个单独的单元。在此，术语“单元”通常是指物理或逻辑实体，比如物理装置或物理装置中的一部分或软件例程。例如，这些单元中的一个或更多个单元比如控制单元41可以驻留在电驱动器40或其部件比如逆变器42中。可能的单独的控制单元310可以例如单独定位。
23.根据各实施方式中的任何一个实施方式的任何装置比如控制单元41、310例如可以至少部分地借助于设置有合适的软件的一个或更多个计算机或相应的数字信号处理(dsp)设备来实现。这种计算机或数字信号处理设备优选地至少包括提供用于算术运算的存储区域的工作存储器(ram)和中央处理单元(cpu)比如一般用途的数字信号处理器。cpu可以包括一组寄存器、算术逻辑单元和cpu控制单元。cpu控制单元由从ram传送至cpu的程序指令序列来控制。cpu控制单元可以包含用于基本操作的多个微指令。微指令的实现可以
根据cpu的设计而变化。程序指令可以由编程语言编码，编程语言可以是比如c、java等的高级编程语言或比如机器语言的低级编程语言或汇编语言。计算机还可以具有操作系统，该操作系统可以向用程序指令编写的计算机程序提供系统服务。实施各实施方式中的任何实施方式的计算机或其它装置或其部件还可以包括用于接收例如测量数据和/或控制数据的合适的输入装置以及用于输出例如控制数据的合适的输出装置。还可以使用一个或多个特定的集成电路或者分立的电气部件和电气设备来实现根据各实施方式中的任一实施方式的功能。
24.本文中描述的各实施方式中的任何一个实施方式或各实施方式的任何组合均可以以现有的系统元件比如电驱动器、或电驱动器的部件比如逆变器或频率转换器或类似的设备来实现，或者通过使用单独的专用元件或设备以集中的方式或分布的方式来实现。目前的用于电驱动器的设备比如逆变器和频率转换器可以包括能够用于根据所描述的实施方式的各功能的处理器和存储器。因此，例如现有设备中的用于实现实施方式所需的至少一些改型和配置都可以执行为软件例程，这些软件例程可以实现为添加的或更新的软件例程。如果实施方式的功能由软件实现，则这种软件可以被设置为下述计算机程序产品：该计算机程序产品包含计算机程序代码，该计算机程序代码在计算机上运行时，使计算机或对应的装置执行根据如上所述的实施方式中的任何一个实施方式的功能。这种计算机程序代码可以存储在计算机可读介质、比如合适的存储器如闪速存储器或盘式存储器上或总体上在计算机可读介质上实施，通过上述计算机可读介质，计算机程序代码能够被加载到执行程序代码的一个或多个单元。另外，实现实施方式的这种计算机程序代码例如可以经由合适的数据网络加载到执行计算机程序代码的一个或多个单元，并且这种计算机程序代码可以代替或更新可能的现有程序代码。
25.对于本领域技术人员将明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本发明的构思。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。