CN112645218A - 一种起重机制动器电气控制回路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机制动器电气控制回路及其控制方法，控制回路中三相电接入三相断路器后依次串联的第一接触器、第二接触器、并联的两套电力液压制动器上的两个驱动电机；中间继电器接收PLC控制器输出的控制信号后控制接触器的线圈是否通电；操作手柄的信号传输至PLC控制器；三相断路器将状态信号发送至PLC控制器；第一第二接触器将触点是否吸合信号传输至PLC控制器；电力液压制动器上的开闸限位信号传输至PLC控制器；PLC控制器输出端输出控制指令至中间继电器后控制第一第二接触器的线圈是否通电，从而实现控制电力液压制动器上的驱动电机是否通电，实现对起升机构的电机或者变幅机构的电机的松闸或者抱闸。本发明设计简单，实用性强，成本低。

Description

一种起重机制动器电气控制回路及其控制方法

技术领域

本发明涉及起重机安全电气设计领域，具体涉及一种起重机制动器电气控制回路及其控制方法。

背景技术

制动器是起重机设备上必不可少的重要部件，其制动器能否正常工作直接影响着各机构运行的准确性和工作的安全性。起重机制动器安装在电动机的转轴上，用来制动电动机的运转，使其运行或起升机构能够准备可靠的停在预定的位置上。尤其是起升机构和变幅机构的制动器的制动性能必须绝对可靠，而且起升机构、变幅机构的制动器必须是常闭的。目前制动器的电气设计上一般通过一个接触器触点的吸合或断开，来控制制动器上的驱动电机启动或者停止，即制动器通电打开，断电抱闸。因为没有采用多重保护设计，一旦一个接触器发生损坏，就会造成制动器不能正常工作，发生危险情况。

现有技术中，起重机制动器电气控制回路，一般是在380V动力回路上设置一个三相断路器，如附图1所示，在断路器下面设置一个三相接触器，接触器下端线路连接制动器上的驱动电机，通过中间继电器控制接触器吸合或断开，以控制接触器触点的通断从而控制制动器工作。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种起重机制动器安全控制方法，采用多重保护设计，能够提高起重机制动安全。

2.技术方案：

一种起重机制动器电气控制回路，其特征在于：包括操作手柄及手柄数据采集电路、三相断路器、接触器、PLC控制器、第一第二中间继电器以及两套电力液压制动器上的驱动电机和开闸限位装置；三相电接入三相断路器后依次串联的第一接触器、第二接触器、并联的两套电力液压制动器上的两个驱动电机；其中中间继电器接收PLC控制器输出的控制信号并发布相应的控制信号至接触器用以控制接触器的线圈是否通电，具体为第一中间继电器控制第一接触器的线圈是否通电，第二中间继电器控制第二接触器的线圈是否通电；所述操作手柄的信号采集电路将手柄的状态信号转换为电信号后传输至PLC控制器的输入端，所述手柄的状态信号包括上升信号或者下降信号或者没有信号；三相断路器将该断路器是否合闸的状态信号转换为电信号后发送至PLC控制器的输入端；第一第二接触器将该接触器的触点是否吸合的状态信号转换为电信号传输至PLC控制器的输入端；电力液压制动器上的开闸限位用于检测制动器是否处在开闸状态，并将采集的开闸限位信号传输至PLC控制器的输入端；所述PLC控制器包括PLC输入端、CPU以及PLC控制器输出端；所述CPU接收PLC输入端采集的信号并根据预设的程序计算处理接收的信号并发送控制信号至PLC控制器输出端；所述PLC控制器输出端输出控制指令至第一第二中间继电器；第一第二中间继电器接收控制信号并相应的控制第一第二接触器的线圈是否通电，从而实现控制电力液压制动器上的驱动电机是否通电，实现对起升机构的电机或者变幅机构的电机的松闸或者抱闸。

进一步地，所述电力液压制动器还包括电力液压推动器、制动瓦、制动弹簧组件、制动拉杆；所述电力液压推动器的推动液压电机推动制动瓦实现对起升机构或者变幅机构的电机的制动。

一种起重机制动器电气控制回路的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：操作手柄信号采集电路将该操作手柄对应的上升或者下降信号或者无动作信号传输至PLC控制器；PLC控制器输入端如果检测到有上升或者下降信号，CPU发布启动命令至变频器；变频器控制起升电机或者变幅电机执行相应的命令，电机正向旋转或者反向旋转；变频器检测电机的运行状态，并将运行状态信号发送至PLC的CPU；所述电机的运行状态包括电机速度、电流、力矩；当CPU接收到变频器控制电机启动命令反馈信号后，立即发布命令至第一第二中间继电器；如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时；第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机启动，电力液压制动器为通电松闸状态；如果中间继电器接收到PLC输出模块代表抱闸的信号“0”时，第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机停止动作，电力液压制动器为断电抱闸状态。

步骤二：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电的指令，第一第二接触器的触点吸合，电力液压制动器通电松闸，PLC控制器按照预设的延时时间进行检测制动器的开闸限位信号；如果制动器的开闸限位信号从代表制动器抱闸状态“0”变成代表制动器松闸状态“1”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已松闸，制动器限位正常；如果此时制动器的开闸限位信号还是保持原来代表制动器抱闸“0”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅电机无法动作直到故障解决。

步骤三：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测制动器的开闸限位信号，如果此时制动器开闸限位信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已抱闸，制动器限位正常；如果制动器开闸限位信号还是保持原来代表制动器松闸“1”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决。

步骤四：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电，第一第二接触器的触点吸合的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测第一第二接触器的状态信号；如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点断开“0”变成代表接触器触点吸合“1”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经吸合，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点断开“0”的状态不变时，说明接触器触点没有吸合，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，提示该接触器出现故障，电力液压制动器无法松闸。

步骤五：如果第一第二中间继电器接收到PLC控制器输出端的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器的输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指；PLC控制器按照延时预设的时间检测第一第二接触器的状态信号，如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点吸合“1”变成代表接触器触点断开“0”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经断开，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点吸合“1”的状态不变时，说明接触器触点没有断开，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车，零速时另外一个正常的接触器可以断开触点控制电力液压制动器安全抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决。

3.有益效果：

（1）本发明中在制动器电气控制回路中采用双接触器的设计，当其中一个接触器出现故障时，该与之连接的起升机构或者变幅机构能够继续工作，从而大大提高了整机的稳定性；并且在使用的过程中能够对两个接触器的信号进行检测从而大大提高其安全性。

（2）本发明通过PLC采集制动器电气控制回路的多种状态信号，参与PLC编程控制，实现制动器安全工作的多重保护。

综上所述，本发明设计简单，实用性强，成本低；该冗余式设计理念在其它涉及安全性要求高的方面可适用性广；同时极大的提高了起重机上制动器的安全性和稳定性。

附图说明

图1为现有技术的起重机制动器电气控制回路的电气图；

图2为本发明的起重机制动器电气控制回路的电气图；

图3为本发明的起重机制动器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图2至附图3所示一种起重机制动器电气控制回路，其特征在于：包括操作手柄及手柄数据采集电路、三相断路器、接触器、PLC控制器、第一第二中间继电器以及两套电力液压制动器上的驱动电机和开闸限位装置；三相电接入三相断路器后依次串联的第一接触器、第二接触器、并联的两套电力液压制动器上的两个驱动电机；其中中间继电器接收PLC控制器输出的控制信号并发布相应的控制信号至接触器用以控制接触器的线圈是否通电，具体为第一中间继电器控制第一接触器的线圈是否通电，第二中间继电器控制第二接触器的线圈是否通电；所述操作手柄的信号采集电路将手柄的状态信号转换为电信号后传输至PLC控制器的输入端，所述手柄的状态信号包括上升信号或者下降信号或者没有信号；三相断路器将该断路器是否合闸的状态信号转换为电信号后发送至PLC控制器的输入端；第一第二接触器将该接触器的触点是否吸合的状态信号转换为电信号传输至PLC控制器的输入端；电力液压制动器上的开闸限位用于检测制动器是否处在开闸状态，并将采集的开闸限位信号传输至PLC控制器的输入端；所述PLC控制器包括PLC输入端、CPU以及PLC控制器输出端；所述CPU接收PLC输入端采集的信号并根据预设的程序计算处理接收的信号并发送控制信号至PLC控制器输出端；所述PLC控制器输出端输出控制指令至第一第二中间继电器；第一第二中间继电器接收控制信号并相应的控制第一第二接触器的线圈是否通电，从而实现控制电力液压制动器上的驱动电机是否通电，实现对起升机构的电机或者变幅机构的电机的松闸或者抱闸。

进一步地，所述电力液压制动器还包括电力液压推动器、制动瓦、制动弹簧组件、制动拉杆；所述电力液压推动器的推动液压电机推动制动瓦实现对起升机构或者变幅机构的电机的制动。

一种起重机制动器电气控制回路的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：操作手柄信号采集电路将该操作手柄对应的上升或者下降信号或者无动作信号传输至PLC控制器；PLC控制器输入端如果检测到有上升或者下降信号，CPU发布启动命令至变频器；变频器控制起升电机或者变幅电机执行相应的命令，电机正向旋转或者反向旋转；变频器检测电机的运行状态，并将运行状态信号发送至PLC的CPU；所述电机的运行状态包括电机速度、电流、力矩；当CPU接收到变频器控制电机启动命令反馈信号后，立即发布命令至第一第二中间继电器；如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时；第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机启动，电力液压制动器为通电松闸状态；如果中间继电器接收到PLC输出模块代表抱闸的信号“0”时，第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机停止动作，电力液压制动器为断电抱闸状态。

步骤二：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电的指令，第一第二接触器的触点吸合，电力液压制动器通电松闸，PLC控制器按照预设的延时时间进行检测制动器的开闸限位信号；如果制动器的开闸限位信号从代表制动器抱闸状态“0”变成代表制动器松闸状态“1”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已松闸，制动器限位正常；如果此时制动器的开闸限位信号还是保持原来代表制动器抱闸“0”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅电机无法动作直到故障解决。

步骤三：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测制动器的开闸限位信号，如果此时制动器开闸限位信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已抱闸，制动器限位正常；如果制动器开闸限位信号还是保持原来代表制动器松闸“1”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决。

步骤四：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电，第一第二接触器的触点吸合的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测第一第二接触器的状态信号；如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点断开“0”变成代表接触器触点吸合“1”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经吸合，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点断开“0”的状态不变时，说明接触器触点没有吸合，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，提示该接触器出现故障，电力液压制动器无法松闸。

步骤五：如果第一第二中间继电器接收到PLC控制器输出端的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器的输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指；PLC控制器按照延时预设的时间检测第一第二接触器的状态信号，如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点吸合“1”变成代表接触器触点断开“0”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经断开，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点吸合“1”的状态不变时，说明接触器触点没有断开，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车，零速时另外一个正常的接触器可以断开触点控制电力液压制动器安全抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决。

具体实施例：

本发明通过硬件上的电气控制回路和软件上的PLC信号采集编程的方式实现制动器电气控制的多重保护，在原来的硬件制动器电气控制回路中再串联一个接触器，通过PLC控制器的两个输出端输出指令至两个中间继电器实现控制两个串联的接触器触点吸合或断开来控制制动器液压推杆电机的工作从而实现起升机构或者变幅机构制动器报闸或者松闸，同时本发明在软件保护方面将两个接触器的触点是否吸合的状态信号辅助 触点进PLC控制器输入端，用来检测接触器的状态。一旦发现其中一个接触器或PLC输出中间继电器出现故障，会在司机室故障显示器上提示操作人员，同时另外一个接触器能保证制动器正常工作，不会造成制动器控制失效，极大的保证了制动器的工作稳定性和安全性。

如附图2所示，在AC380V三相电源起升制动器动力回路中，Q1为三相断路器，对电力液压制动器的驱动电机实行保护作用，当发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路。在断路器的下端动力回路中串联两个接触器H1KMY1和HIKMY2，通过中间继电器C12K4和C12K5控制H1KMY1和H1KMY2两个接触器触点吸合或断开，从而控制电力液压制动器的驱动电机通电或断电。

如附图3所示，电力液压制动器上的开闸检测状态限位信号、接触器状态信号进PLC输入模块，通过PLC编程，对制动器电气控制实施多重保护。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.一种起重机制动器电气控制回路，其特征在于：包括操作手柄及手柄数据采集电路、三相断路器、接触器、PLC控制器、第一第二中间继电器以及两套电力液压制动器上的驱动电机和开闸限位装置；三相电接入三相断路器后依次串联的第一接触器、第二接触器、并联的两套电力液压制动器上的两个驱动电机；其中中间继电器接收PLC控制器输出的控制信号并发布相应的控制信号至接触器用以控制接触器的线圈是否通电，具体为第一中间继电器控制第一接触器的线圈是否通电，第二中间继电器控制第二接触器的线圈是否通电；所述操作手柄的信号采集电路将手柄的状态信号转换为电信号后传输至PLC控制器的输入端，所述手柄的状态信号包括上升信号或者下降信号或者没有信号；三相断路器将该断路器是否合闸的状态信号转换为电信号后发送至PLC控制器的输入端；第一第二接触器将该接触器的触点是否吸合的状态信号转换为电信号传输至PLC控制器的输入端；电力液压制动器上的开闸限位用于检测制动器是否处在开闸状态，并将采集的开闸限位信号传输至PLC控制器的输入端；所述PLC控制器包括PLC输入端、CPU以及PLC控制器输出端；所述CPU接收PLC输入端采集的信号并根据预设的程序计算处理接收的信号并发送控制信号至PLC控制器输出端；所述PLC控制器输出端输出控制指令至第一第二中间继电器；第一第二中间继电器接收控制信号并相应的控制第一第二接触器的线圈是否通电，从而实现控制电力液压制动器上的驱动电机是否通电，实现对起升机构的电机或者变幅机构的电机的松闸或者抱闸。

2.根据权利要求1所述的一种起重机制动器电气控制回路，其特征在于：所述电力液压制动器还包括电力液压推动器、制动瓦、制动弹簧组件、制动拉杆；所述电力液压推动器的推动液压电机推动制动瓦实现对起升机构或者变幅机构的电机的制动。

3.一种起重机制动器电气控制回路的控制方法，用于控制如权利要求1至2任一权利要求所述的一种起重机制动器电气控制回路，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：操作手柄信号采集电路将该操作手柄对应的上升或者下降信号或者无动作信号传输至PLC控制器；PLC控制器输入端如果检测到有上升或者下降信号，CPU发布启动命令至变频器；变频器控制起升电机或者变幅电机执行相应的命令，电机正向旋转或者反向旋转；变频器检测电机的运行状态，并将运行状态信号发送至PLC的CPU；所述电机的运行状态包括电机速度、电流、力矩；当CPU接收到变频器控制电机启动命令反馈信号后，立即发布命令至第一第二中间继电器；如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时；第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机启动，电力液压制动器为通电松闸状态；如果中间继电器接收到PLC输出模块代表抱闸的信号“0”时，第一第二中间继电器控制电力液压制动器上的驱动电机停止动作，电力液压制动器为断电抱闸状态；

步骤二：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电的指令，第一第二接触器的触点吸合，电力液压制动器通电松闸，PLC控制器按照预设的延时时间进行检测制动器的开闸限位信号；如果制动器的开闸限位信号从代表制动器抱闸状态“0”变成代表制动器松闸状态“1”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已松闸，制动器限位正常；如果此时制动器的开闸限位信号还是保持原来代表制动器抱闸“0”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅电机无法动作直到故障解决；

步骤三：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测制动器的开闸限位信号，如果此时制动器开闸限位信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，PLC控制器判断此时电力液压制动器已抱闸，制动器限位正常；如果制动器开闸限位信号还是保持原来代表制动器松闸“1”的状态不变时，说明制动器限位出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车零速时制动器抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决；

步骤四：如果第一第二中间继电器接收到PLC输出模块代表松闸的信号“1”时，即PLC控制器输出端发布控制第一第二接触器线圈均得电，第一第二接触器的触点吸合的指令；PLC控制器按照预设的延时时间检测第一第二接触器的状态信号；如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点断开“0”变成代表接触器触点吸合“1”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经吸合，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点断开“0”的状态不变时，说明接触器触点没有吸合，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，提示该接触器出现故障，电力液压制动器无法松闸；

步骤五：如果第一第二中间继电器接收到PLC控制器输出端的信号从代表制动器松闸“1”变成代表制动器抱闸“0”时，即PLC控制器的输出端发布控制第一第二接触器线圈失电、第一第二接触器触点断开、电力液压制动器失电自动抱闸的指令；PLC控制器按照延时预设的时间检测第一第二接触器的状态信号，如果此时电力液压制动器的接触器状态信号均从代表接触器触点吸合“1”变成代表接触器触点断开“0”时，则PLC控制器判断此时两个接触器触点已经断开，两个接触器状态正常；如果此时有且只有一个制动器的接触器状态信号还是保持原来代表接触器触点吸合“1”的状态不变时，说明接触器触点没有断开，该接触器出现故障，PLC控制器将通过司机室故障显示屏作故障报警提示，同时PLC控制器将自动进行安全保护，发送停止信号至变频器，起升电机或者变幅电机减速停车，零速时另外一个正常的接触器可以断开触点控制电力液压制动器安全抱闸，使起升机构或者变幅机构无法动作直到故障解决。

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