CN2480352Y - 塔机防撞及区域保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是塔机防撞及区域保护装置。塔机司机室1内装有主控制箱2和显示屏3。数字传感器RE₁安装于塔机回转限位器的转动轴上或者直接装于同回转大齿圈啮合的专用小齿轮轴上。数字传感器RE₂安装于塔机小车变幅机构行程限位器的转动轴上。控制箱2内装有设置开关K₃、K₄和若干支直流继电器J。行程开关K₁装于回转上支承上,行程开关K₂装于大臂下弦小车经过处。主控箱内有可编程序控制器P₂通过电缆与计算机通信卡连接,P₂输入接K₁－K₄、RE₁和ER₂,输出接继电器J,显示屏3。传感器信号准确,机构适应性好,安装、调校简便,显示直观,控制塔机互撞及区域保护可靠。

Description

塔机防撞及区域保护装置

本实用新型与防止多台塔机相互碰撞和区域保护的电子控制装置有关。

目前已有的塔机群防互撞及区域保护装置采用的技术方案均是在各台塔机上安装单片机程控***，通过网络传输线相联，实时判断有无碰撞危险或是否逼近保护区域，必要时自动通过塔机电控***限制这种运行的继续，从而起到安全防护作用。由于机构获取信号的装置是模拟传感器，通过电流或电压放大后传输至单片机程控***进行综合处理，准确性和可靠性不高，模拟信号的稳定性不好，受温度、湿度、电源波动等因素的影响时及易出现漂移，需要经常进行调校处理。传感器传动装置具有特定的安装传动比，即对不同机构和运行范围，必需进行正确的传动比(齿轮)配置。安装使用时调校、设定工作比较烦锁费时。使用过程中，塔机参数改变时，必须由维护人员上塔机进行修改设定。

本实用新型的目的是提供一种传感器信号准确、可靠，其安装无特定传动比要求，机构适应性好、安装调校简便，显示直观，控制准确的塔机防撞及区域保护装置。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型塔机防撞及区域保护装置。塔机司机室1内装有主控制箱2和显示屏3。数字传感器RE₁安装于塔机回转上支承处回转限位器的转动轴上或者直接装于同回转大齿圈啮合的专用小齿轮轴上，数字传感器RE₂安装于塔机大臂上小车变幅机构行程限位器的转动轴上，控制箱2内装有回转设置开关K₃和小车变幅运行设置开关K₄，若干支直流继电器J具有常闭触点，装于主控制箱2内，有万向臂行程开关K₁装于回转上支承上，位置处于上下支承相对运动的接合处，万向臂行程开关K₂装于大臂下弦、小车经过时能碰撞处，主控箱2内有可编程序控制器P₂与直流稳压电源P₁连接，通过通信电缆11与计算机通信卡12连接，P₂输入端与K₁-K₄、RE₁和ER₂连接，P₂的输出端与直流继电器J，显示屏3连接，P₂包括塔吊左、右回转限位电路4、5，塔吊回转制动控制电路6，塔吊小车向内、外运动高速限制电路7、8，塔吊小车向内、外运行限位电路9、10。

本实用新型若于直流继电器J分别为塔吊左、右回转限位电路4、5的继电器J₂、J₁，其常闭触点为H₂、H₁，塔吊回转制动控制电路6的继电器J₃，塔吊小车向内、外运行高速限制电路7、8的继电器J₇、J₅，其常闭触点为X₄、X₂，塔吊小车向内、外运行限位电路9、10的继电器J₆、J₄，其常闭触点为X₃、X₁。

本实用新型分别位于若干个主控箱中的若干个可编程序控制器分别通过通信电缆与一台计算机连接。

本实用新型P₂为西门子S7-200系列可编程序控制器CPU224与P₁和P₃连接，P₁为西门子DC24V/2.5A直流稳压电源，P₃为西门子EM222，8输出扩展模块，P₁的0.1、0.2、1.0、1.4脚分别连接K₁、K₂、K₃、K₄，P₁的0.6、0.7脚连接RE₁，P₁的1.2、1.3脚连接RE₂，RE₁、RE₂为DC₅～24V旋转式脉冲编码器，其地端与P₁的M脚连接，其24V端与K₁-K₄连接，P₂的3、8脚接计算机通信卡12，P₂的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7脚接继电器J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₁，P₂的M、L、0.0脚接显示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P₂的1.0、1.1脚接L₁、L₂，P₃的5脚接喇叭R、0.1、2、3脚接L₃、L₄、L₅、L₆，L₁-L₄为显示屏的大臂左右回转限制的小车前后运行限制的图形符号告警灯，L₅、L₆为显示屏上的正常和故障指示灯。⑦、⑨、⑧、⑩为显示屏上的确3位半数字发光二级管屏，显示小车运行幅度值，J₁-J₇为DC24V直流继电器。

本实用新型有如下优点：

1、计算机设监控界面，以动态图形方式显示联网塔机的大臂方位和吊运小车运行状况。

2、监控界面中以色块形式显示保护区域和障碍区域，文字注明各台塔机的高度和最大幅度。

3、控制方面，只需将几根控制线串接入塔机电控箱的左/右回转限位线路、控动线路中及小车机构正/反向运动的减速/限位停车线路中即可，安装简便。

4、联网正常工作对起安全防护作用，不工作时(未开机)与未安装本实用新型时无异，不影响塔机正常使用。

5、具有动臂式和水平臂式塔机混合使用的塔机群联网控制功能，适应性强。

6、遇突然停电和关机时，实用新型将自动保存当前的有用数据。下次运行时自动提取。

7、传感器传动不需特定的传动比要求，机构适应性好。

如下是本实用新型的附图：

图1为本实用新型的结构图：

图2为本实用新型组成网络的连接方式图。

图3为本实用新型的框图。

图4为本实用新型继电器的连接图。

图5为本实用新型的电路原理图。

图6为等高两塔机回转运行控制示意图。

图7不等高两塔机回转运行控制示意图。

如下是本实用新型的实施例：

电路图中采用的元件简要说明如下：

J₁～J₇--只DC24V直流继电器，具有常开/常闭触点。装于箱内。

RE₁、RE₂--DC5～24V旋转式脉冲编码器，属数字型传感器。RE₁联结于塔吊回转上支承处回转限位器的转动轴上；RE₂联结于塔吊大臂上小车变幅机构行程限位器的转动轴上。

L₈--AC220V无声永磁式吸盘红色报警灯，防撞***非工作和故障时闪亮。置于司机室内或外。

R--接电常鸣式DC24V小蜂鸣器。装于箱内。

K--单***电流开关。装于箱内。

K₃、K₄--分别是回转设置和小车变幅运行设置开关。装于箱内。

K₁--万向行驶程式开关1，装于回转上支承上，位置处于上下支承相对运动的接合处。

K₂--万向行驶程式开关2，装于大臂下弦处，小车经过时能碰撞开关。

L₁～L₄--显示屏的小车前后运行限制和大臂右回转限制的告警灯。显示屏挂于司机室中。

L₅、L₆--显示屏上的***正常和故障指示灯。

⑦--此输出接入显示屏上的3位半数字发光二级管屏，显示小车运行幅度值(m)。

P₁--西门子DC24V/2.5A直流稳压电流。

P₂--西门子S7-200***可编程序控制器(简称PLC)CPU224，14输入10输出。

P₃--西门子EM222，8输出扩展模块。

本实用新型工作过程：

本实用新型正常联网工作时，各台单机的PLC不间断的接收来至小车运行和回转脉编码器的脉冲数，经PLC软件包的数字计算处理，而设于现场办公室中之***中央计算机通过传输电缆，连续循环不断地与各台单机交互通信，实时计算各台塔机的大臂(平衡臂)方位和吊运小车位置以及它们的运行状态(动、停、快慢、方向)；一但计算到可能出现的干扰互碰或靠近禁止吊钩(或大臂)跨越的保护区域，如街道、校园、铁路、高速路、电网等等时，计算机向某单机发出相关指令，先对塔机操作者发声光预警提示，直至控制此台塔机的电控装置动作，自动限位这种操作的继续，而反向操作不受任何影响。

本实用新型对塔机运行的智能控制内容：

1、塔机左、或回转的停车限位。

2、塔机回转制动器的动作。

3、水平臂式塔机：吊运小车前、后运行的减速和停车。

4、动臂变幅式塔机：大臂俯、仰角运行的停车限位。

本实用新型的连网运行控制过程：

下面以3个典型实际工况为例对连网运行控制过程作详细说明：

①，等高两塔机回转运行控制

当两塔安装距离小于两大臂长度之和时，在两大臂回转接近时必须及时停车和必要时进行制动，否则将可能发生大臂碰撞事故。

如图6所示，A右转B静止或右转

S₁-两大臂间的最小垂直距离，是动态变化值。

S₂-键盘输入的安全预警距离。

S₃-键盘输入的安全(停车断电)距离。

S₄-键盘输入的制动距离(最小安全距离)。

***程序首先判断高度及安装距条件成立，再连续不断的计算S₁值并将其与S₂、S₃、S₄值进行比较，分别产生以下几种控制：

a.S₂≥S₁≥S₃时，***程序将向A塔PLC发出。

左转预警命令01。A塔PLC程序接收01命令并立即执行：P₂输出点1.0和P₃的点。4间断输出DC24V+电压，使显示屏右转限制灯L₁间断闪亮；R间断鸣响。

b.S₁≤S₃时，***程序将向A塔PLC发出左转限制命令01。A塔PLC程序接收02命令并立即执行：P₂输出点0.7及1.0和P₃的点。4及。5连接输出DC24V+电压，继电器J₁接电动作断开触点(右转停车)及显示屏右转限制灯L₁常亮；R常鸣。

c.大臂由于惯性将继续滑行减速。当S₁≤S₄时，***程序将向A塔PLC发出左转限制命令00。执行结果为：在前一状态(这里为b状态)保持的同时，P₂输出点地0.2输出DC24V+电压，继电器J₃接电动作断开触点进行回转制动。

②，不等高交叉两塔机回转运行控制

碰撞将发生在高塔吊钩钢索与低塔大臂之间，即保证高塔小车不跨越低塔大臂。见图4：设A高B低，A转B静止或右转

S₁-B大臂和A小车间的最小距离，是动态变化值。

S₂-键盘输入的安全预警距离。

S₃-键盘输入的安全(停车断电)距离。

S₄-键盘输入的制动距离(最小安全距离)。

L-B塔实体到A塔回转中心的最小距离，是动态变化值。

RA-A塔的实际小车幅度值。

***程序首先判断高度和安装距条件成立否，如成立则比较判断RA和L值，当RA≥L时再连续不断的计算S₁值，并将其与S₂、S₃、S₄值进行比较，接下去的控制内容同①的a.b.c.项。

如A、B塔相对回转时，***程序将对S₁、S₂、S₃、S₄值作×2处理。

③，高低塔大臂交叉时小车运行的控制

控制目标是保证高塔小车(吊钩)不跨越低塔上空。

如图5所示，设A高B低，A小车向外运行

I₁-高塔小车沿运行方向至交叉点距离，为动态值。

I₂-键盘入的小车减速(断高速)预警距离。

I₃-键盘输入的小车安全停车距离。

***程序首先判断高度和安装距条件成立否和是否处于交叉状态，如已处于交叉状态，***程序将连续不断的计算I₁值，并将其与I₂、I₃值进行比较，分别产生以下几种控制；

a.I₁＞I₂时，***程序无任何指令发出。

b.I₁≤I₂***程序将向A塔PLC发出小车向外运行减速(高速转低速)命令21。A塔PLC程序接收21命令并立即执行：P₂输出点0.4输出DC24V+电压，使J₅继电器通电动作，断开高速向外运行电路，同时P₃的点。0及。5间断输出DC24V+电压，使显示屏向外运行限制灯L₃间断闪亮；R间断鸣响。

c.I₁＝I2时，***程序将向A塔PLC发出小车向外运行限制(停车)命令22。A塔PLC程序接收22命令并立即执行：P₂出点0.4和0.3及P₃的点。0及。5同时持续输出DC24V+电压，继电器J₅保持接电状态和J₄接电动作，断开小车向外运行电路(停车)及显示屏向外运行限制灯L₃灯常亮；R常鸣。

③，复位开关的主要作用

a.塔机运行过程中，每碰撞一次，***程序就以库存的初始设置数据对***实际数据进行覆盖更新，始终保证实际位置与***数据一致。

b.因某些原因防撞***关机或脱网；而塔机并未停止使用，如再次开启防撞***并正常连网工作时，塔机大臂实际方位及小车位置将全与***程序中的数据(断电时自动存贮的当时数据)不符，复位开关的首次碰撞即可解决。

Claims (4)

1、塔机防撞及区域保护装置，其特征在于塔机司机室(1)内装有主控制箱(2)和显示屏(3)，数字传感器RE₁安装于塔机回上支承处回转限位器的转动轴上或者直接装于同回转大齿圈啮合的专用小齿轮轴上。数字传感器RE₂安装于塔机大臂上小车变幅机构行程限位器的转动轴上控制箱(2)内装有回转设置开关K₃和小车变幅运行设置开关K₄，若干支直流继电器J具有常闭触点，装于主控制箱(2)内，有万向臂行程开关K₁装于回转上支承上，位置处于上下支承相对运动的接合处，万向臂行程开关K₂装于大臂下弦、小车经过时能碰撞处，主控箱(2)内有可编程序控制器P₂与电源P₁连接，通过通信电缆(11)与计算机通信卡(12)连接，P₂输入端与K₁-K₄、RE₁和ER₂连接，P₂的输出端与直流继电器J，显示屏(3)连接，继电器J的输出分别接塔吊左、右回转限位电路(4)、(5)，塔吊回转制动控制电路(6)，塔吊小车向内、外运动高速限制电路(7)、(8)，塔吊小车向内、外运行限位电路(9)、(10)。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于若干直流继电器J分别为塔吊左、右回转限位电路(4)、(5)的继电器J₂、J₁，其常闭触点为H₂、H₁，塔吊回转制动控制电路(6)的继电器J₃，塔吊向内、外运行高速限制电路(7)、(8)的继电器J₇、J₅，其常闭触点为X₄、X₂，塔吊向内、外运行限位电路(9)、(10)的继电器J₆、J₄，其常闭触点为X₃、X₁。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于分别位于若干个塔机主控箱中的若干个可编程序控制器分别通过通信电缆与一台计算机连接。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于P₂为西门子S7-200系列可编程序控制器CPU224与P₁和P₃连接，P₁为西门子DC24V/2.5A直流稳压电源，P₃为西门子EM222，8输出扩展模块，P₁的0.1、0.2、1.0、1.4脚分别连接K₁、K₂、K₃、K₄，P₁的0.6、0.7脚连接RE₁，P₁的1.2、1.3脚连接RE₂，RE₁、RE₂为DC₅～24V旋转式脉冲编码器，其地端与P₁的M脚连接，其24V端与K₁-K₄连接，P₂的3、8脚接计算机通信卡，P₂的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7脚接继电器J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇、J₁，P₂的M、L、0.0脚接显示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P₂的1.0、1.1脚接L₁、L₂，P₃的5脚接喇叭R，0.1、2、3脚接L₃、L₄、L₅、L₆，L₁-L₄为显示屏的大臂左右回转限制的小车前后运行限制的图形符号告警灯，L₅、L₆为显示屏上的正常和故障指示灯，⑦、⑨、⑧、⑩为显示屏上的3位半数字发光二级管屏，显示小车运行幅度值，J₁-J₇为DC24V直流继电器。

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