CN203021195U - 一种起重机用智能控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种起重机用智能控制器，包括用于控制智能控制器工作的微电脑处理器、用于为智能控制器提供合适工作电压的电源模块、用于实现该智能控制器与起重机主驱动设备之间进行隔离通讯的隔离通讯模块和与起重机控制端相连接的触点输出模块；电源模块、隔离通讯模块和触点输出模块分别连接到微电脑处理器的相应接口，微电脑处理器通过隔离通讯模块采集起重机的工作状态数据，基于采集到的工作状态数据判断起重机是否正常运行，并通过触点输出模块控制起重机启动或者停止。本实用新型能够根据起重机的运行数据信息判断出起重机的运行状态，并对起重机进行非正常运行保护，使起重机始终处在实时监控状态下，保证起重机安全、可靠地运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及起重机，具体地说是一种起重机用智能控制器。
背景技术
目前起重机设备的控制***绝大部分是由PLC作为主控制器的，控制要求大多集中在控制逻辑的正确性上，保护性措施大多集中在大小车的位移和起吊的高度上，在一般的应用领域，由熟练操作人员操作的情况下是可以满足要求的，但在实际的起重机设备使用现场，经常会出现对起重机设备长时间、多周期的过载运行，或者由非熟练操作人员临时性操作使用的情况，这就可能给起重机设备在正常使用生命周期内造成破坏性的后果，也会使现场环境产生非常不安全的因素。因此，起重机主控***就需要有更加完善的保护措施，以在非正常使用的情况下及时的进行保护，使起重机设备的使用更加安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种起重机用智能控制器，能够根据起重机的运行数据信息判断出起重机的运行状态，并对起重机进行非正常运行保护。
本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的：
一种起重机用智能控制器，其特征在于包括用于控制智能控制器工作的微电脑处理器、用于为智能控制器提供合适工作电压的电源模块、用于实现该智能控制器与起重机主驱动设备之间进行隔离通讯的隔离通讯模块和与起重机控制端相连接的触点输出模块；所述电源模块、隔离通讯模块和触点输出模块分别连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器通过隔离通讯模块采集起重机的工作状态数据，基于采集到的工作状态数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
作为实施新型的一种改进，所述的起重机用智能控制器还包括用于采集起重机主电源工作时的电量参数的电量数据采集模块；所述电量数据采集模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于电量数据采集模块输入的数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
作为实施新型的一种改进，所述的起重机用智能控制器还包括用于采集起重机***设备启动状态的开关量输入模块；所述开关量输入模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于开关量输入模块输入的数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
作为实施新型的一种实施方式，所述的起重机用智能控制器还包括用于连接外部按键设备的按键显示模块；所述按键显示模块连接到所述微电脑处理器的相应接口。
作为实施新型的一种实施方式，所述的起重机用智能控制器还包括报警提示模块，所述报警提示模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于起重机是否正常运行，控制报警提示模块停止鸣叫或者发出鸣叫。
作为实施新型的一种实施方式，所述的起重机用智能控制器还包括用于手动复位起重机用智能控制器的复位电路模块，所述复位电路模块连接到所述微电脑处理器的相应接口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型设有隔离通讯模块、电量数据采集模块和开关量输入模块，从多方面充分采集起重机的运行数据信息，根据所采集到的数据进行计算分析后得到***要求的显示数据、触点输出量、以及起重机***保护数据等，从而更准确的判断起重机的状态，并在起重机处于非正常运行状态时，通过触点输出模块控制起重机及时停机，实现了对起重机的非正常运行保护，使起重机始终处在实时监控状态下，保证起重机安全、可靠地运行。
其中，本实用新型的隔离通讯模块采用了具有完全电气隔离的通讯电路，能方便的与起重机主控设备进行通讯，并进行数据采集传输。
本实用新型的电量数据采集模块对***主电源电量参数信息的采集，可以非常清楚的得到各相的电压、电流、功率、功率因数、电量等实时数据，***可以根据这些参数做电容补偿、过欠压保护、电压不平衡保护等。
本实用新型的电量数据采集模块能够采集到******的开关状态、接触器状态、位置信号、故障信号等，为***对起重机主驱动设备的控制和保护提供了必要的信号输入。
另外，本实用新型的起重机用智能控制器在与上位机软件的控制配合下，用户可以根据需求，通过计算机实时监控起重机设备的运行情况，可获得非常详细的起重机运行动作、状态、故障等各方面的信息，方便起重机设备厂家或用户对所起重机设备进行必要的设置调整和保养。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型起重机智能控制器的原理框图；
图2为本实用新型具体实施例中微电脑处理器的电路原理图；
图3为本实用新型具体实施例中电源模块的电路原理图；
图4为本实用新型具体实施例中隔离通讯模块的电路原理图；
图5为本实用新型具体实施例中电量数据采集模块的电路原理框图；
图6为本实用新型具体实施例中开关量输入模块的电路原理图；
图7为本实用新型具体实施例中触点输出模块的电路原理图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型起重机用智能控制器的一种具体实施方式，包括用于控制智能控制器工作的微电脑处理器、用于为智能控制器提供合适工作电压的电源模块、用于实现该智能控制器与起重机主驱动设备之间进行隔离通讯的隔离通讯模块、与起重机控制端相连接的触点输出模块、用于采集起重机主电源工作时的电量参数的电量数据采集模块、用于采集起重机***设备启动状态的开关量输入模块、用于连接外部按键设备的按键显示模块、报警提示模块和用于手动复位起重机用智能控制器的复位电路模块。电源模块、隔离通讯模块、触点输出模块、电量数据采集模块、开关量输入模块、按键显示模块、报警提示模块和复位电路模块分别连接到微电脑处理器的相应接口。微电脑处理器通过隔离通讯模块采集起重机的工作状态数据，包括起重机电源的电压、电流、功率、功率因数、转速、转矩，***开关、接触器、位置的信号量，和故障信息等。微电脑处理器基于隔离通讯模块输入的工作状态数据、电量数据采集模块输入的电量参数数据，包括起重机电源的电压、电流、功率、功率因数、电量等相关参数，以及开关量输入模块输入的数据，包括起重机***设备的开关状态、接触器状态、位置信号、故障信号等，判断起重机是否正常运行，并通过触点输出模块输出相应的状态量或控制量，以控制起重机启动或者停止，并且在起重机处于非正常运行状态时，控制报警提示模块发出鸣叫。其中，上述按键显示模块、报警提示模块和复位电路模块均采用现有的电路形式。
图2示出了本实用新型具体实施例中的微电脑处理器，本实施例中的微电脑处理器采用型号为LPC1766FBD100的高性能COTEX-M3内核主控芯片U201A，其具有高速的处理能力，用于控制本实用新型起重机用智能控制器中各功能模块的工作，能够支持具有高速处理能力的微电脑控制***，其相应的引脚引出为隔离通讯模块接口、电量数据采集模块接口、触点输出模块接口、开关量输入模块接口、报警提示模块接口和复位接口。
图3示出了本实用新型具体实施例中的电源模块，包括型号为LM1117-3.3V的稳压芯片U26、稳压芯片U27和外部电路，稳压芯片U26和稳压芯片U27组成的电源电路分别提供一路3.3V的电压输出，该电路中由上述器件组成线性稳压电源电路；即，本实施例中的电源模块有两路独立的稳压电源电路，这两个不同的电压输出端分别连接到本实用新型起重机用智能控制器中的相应模块的电源输入端，用于对硬件***中各种不同电压等级的器件提供电源，满足了本实用新型起重机用智能控制器内各模块对电源电压的不同要求。
图4示出了本实用新型具体实施例中的隔离通讯模块，为隔离RS485通讯电路，包括型号为ADM2483的磁隔离电平转换芯片U16、型号为RS485的总线防雷击TVS和型号为IB0505的隔离电源芯片U11及其外部电路，磁隔离电平转换芯片U16原边侧的引脚RXD1、引脚RIS1和引脚TXD1连接到本实施例中主控芯片U4A的隔离通讯模块接口，即隔离通讯模块的输入、输出端接微电脑处理器通讯口的输出、输入端，磁隔离电平转换芯片U16副边侧的引脚BB0和引脚AA0分别通过电阻R52和电阻R53接入外部通讯总线，外部通讯总线为隔离通讯模块的外部通讯接口，用于与受采集的起重机主控设备实现通讯连接，总线防雷击TVS的屏蔽线地引脚FGND和收发器地引脚GND2与外部通讯总线相连接；隔离电源芯片U11能实现电压的高隔离转换，提供隔离通讯所需的隔离电源电压，即为磁隔离电平转换芯片U16提供5.2V的隔离电源电压，由磁隔离电平转换芯片U16实现通讯信号的隔离传输和信号电平转换，从而实现从主控芯片U4A到本实施例起重机用智能控制器所接起重机主控设备之间的通讯隔离，并由总线防雷击TVS对外部通讯总线进行防雷击保护，实现本实施例起重机用智能控制器与起重机主控设备之间完全电气隔离的通讯方式，以适应实施例起重机用智能控制器对不同类型的起重机设备进行数据采集。
图5示出了本实用新型具体实施例中的电量数据采集模块，模块框图主要由三部分组成，包括：(1)由电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3与电流信号输入调理单元组成的电流信号输入部分，(2)由电压互感器TV1、电压互感器TV2、电压互感器TV3与电压信号输入调理单元组成的电压信号输入部分，(3)专用电量采集芯片单元。起重机主电源相线分别由U、V、W表示，U相大电流通过电流互感器TA1感应得到小电流信号，然后由电流信号输入调理单元将小电流信号调理成电量采集芯片单元所要求的电压信号，再由电量采集芯片单元将该电压信号转换成数字量信号，从而可提供给微电脑单元做响应的分析处理，同理可获得V相和W相电源线上的电流数据提供给***进行分析处理；电源U相电压通过电压互感器TV3感应得到小电压信号，然后由电压信号输入调理单元将小电压信号调理成电量采集芯片单元所要求的电压信号，再由电量采集芯片单元将该电压信号转换成数字量信号，从而可提供给微电脑单元做响应的分析处理，同理可获得V相和W相电源线上的电压数据提供给***进行分析处理。其中，上述电流信号输入调理单元、电压信号输入调理单元和专用电量采集芯片均从市面上现有的型号中选用。
图6示出了本实用新型具体实施例中的开关量输入模块，为开关量隔离输入电路，包括隔离光耦芯片U601、状态指示灯L_600、状态指示灯L_601、状态指示灯L_602、状态指示灯L_603、滤波电容C602、滤波电容C603、滤波电容C604、滤波电容C605、电阻器R600、电阻器R601、电阻器R602、电阻器R603、电阻器R604、电阻器R605、电阻器R606、电阻器R607、电阻器R616、电阻器R617、电阻器R618、电阻器R619等，图中由电阻器R603、电阻器R616、电容C602、状态指示灯L_600和隔离光耦芯片U601中的信号输入端共同组成了一路开关量信号输入的前端部分，该前端部分与***输入信号INV1相连，由电阻器R607和隔离光耦芯片U601中的信号输出端组成了开关量信号输入的后端部分，该后端部分输出信号DI0与***微电脑处理器相连，电路中PW为电源电压，当输入信号INV1为低电平信号时，前端部分电路中的状态指示灯L_600亮，隔离光耦芯片U601中的发光管也亮，此时隔离光耦芯片U601中的光敏三极管导通，后端部分电路中的输出信号DI0即为低电平，而当输入信号INV1为高电平时，隔离光耦芯片U601中发光管灭，此时隔离光耦芯片U601中光敏三极管关断，后端部分电路中的输出信号DI0即为高电平，由此可见以上前端部分和后端部分共同组成了一路开关量信号输入的完整通道，同理可分析图中其它三路开关量信号输入的通道电路。本实施例的开关量输入模块用于***对***开关量信号的采集，***中微电脑处理器对所采集到的信号做逻辑运算和分析。
图7示出了本实用新型具体实例中的触点输出模块，为***开关量隔离触点输出电路，包括隔离光耦芯片U703、三极管Q700、继电器HT708、状态指示灯L_708、续流二极管D700、电阻器R724、电阻器R725、电阻器R726、电阻器R727、电阻器R728等，以上各器件相连组成带有隔离功能的继电器触点输出电路。图中DO0为***微电脑处理器输出的控制信号，当DO0为低电平时，隔离光耦芯片U703中的发光管亮，同时其中光敏三极管导通，电路三极管Q700的基极电压升高，其集电极和发射极之间导通，此时继电器HT708的线圈导通，触点闭合；同理当DO0为高电平时，隔离光耦芯片U703中的发光管灭，同时其中光敏三极管关断，电路三极管Q700的基极电压被电阻R727拉低，其集电极和发射极之间关断，此时继电器HT708的线圈不导通，触点释放。以上电路即组成了一个完整的可控开关量触点输出电路。将继电器HT708的输出端子O1和G1连接到起重机的控制端，本实用新型的控制器即可根据开关量输入模块、电量数据采集模块和隔离通讯模块输入的数据，判断判断起重机是否正常运行，并通过触点输出模块控制起重机启动或者停止。
本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。
Claims (6)
1.一种起重机用智能控制器，其特征在于：包括用于控制智能控制器工作的微电脑处理器、用于为智能控制器提供合适工作电压的电源模块、用于实现该智能控制器与起重机主驱动设备之间进行隔离通讯的隔离通讯模块和与起重机控制端相连接的触点输出模块；所述电源模块、隔离通讯模块和触点输出模块分别连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器通过隔离通讯模块采集起重机的工作状态数据，基于采集到的工作状态数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
2.根据权利要求1所述的起重机用智能控制器，其特征在于：所述的起重机用智能控制器还包括用于采集起重机主电源工作时的电量参数的电量数据采集模块；所述电量数据采集模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于电量数据采集模块输入的数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
3.根据权利要求1或2所述的起重机用智能控制器，其特征在于：所述的起重机用智能控制器还包括用于采集起重机***设备启动状态的开关量输入模块；所述开关量输入模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于开关量输入模块输入的数据判断起重机是否正常运行，并通过所述的触点输出模块控制起重机启动或者停止。
4.根据权利要求3所述的起重机用智能控制器，其特征在于：所述的起重机用智能控制器还包括用于连接外部按键设备的按键显示模块；所述按键显示模块连接到所述微电脑处理器的相应接口。
5.根据权利要求4所述的起重机用智能控制器，其特征在于：所述的起重机用智能控制器还包括报警提示模块，所述报警提示模块连接到所述微电脑处理器的相应接口，所述微电脑处理器基于起重机是否正常运行，控制报警提示模块停止鸣叫或者发出鸣叫。
6.根据权利要求5所述的起重机用智能控制器，其特征在于：所述的起重机用智能控制器还包括用于手动复位起重机用智能控制器的复位电路模块，所述复位电路模块连接到所述微电脑处理器的相应接口。
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