专利名称：起重机水平运动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种起重机水平运动控制器。
背景技术：
当前我国在塔机(起重机)的行走控制领域多采取单电机分档变压变速方法，如串联不同电阻或采用变压器分档变压变速的方法，或采用双速电机切换来换档变速的方法，以上所述的两种方案都会使塔机的运行换档变速时产生抖动，影响塔机的使用安全和寿命，虽然也有变频器控制技术在应用，但成本高，然而是否能够有一种质量优秀、比较便宜且运行平稳的控制装置是一个亟需解决的问题。
发明内容为解决现有技术的问题，本实用新型提供一种起重机水平运动控制器。本实用新型技术方案是一种起重机水平运动控制器，主要包括中央控制电路、电源电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路、同步信号采集电路、 参数设定仪和液晶显示器，中央控制电路包括单片机、六个可控硅驱动脉冲产生电路和一个脉冲振荡波产生电路，可控硅驱动电路为六个，每个可控硅驱动电路包括一个可控硅驱动脉冲产生电路；电源电路与中央控制电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路和同步信号采集电路连接，电源电路经两级电压稳压从而产生两种电源VCC(5V)和 Vdd(3. 3V),分别输出给不同的电路；操作命令采集电路接收三路开关量输入信号，电路输出端接入中央控制电路，中央控制电路将操作命令采集电路中的输出信号输入到单片机；同步信号采集电路包括两个光电耦合器和两个运算放大器，两个光电耦合器的输出端接到两个运算放大器的同相输入端，运算放大器的输出端分别通过各自电阻接到同相输入端，并接入中央控制电路；可控硅驱动脉冲产生电路的其中一个输入端分别与单片机的引脚连接，另一个输入端接至脉冲振荡波产生电路的输出端，可控硅驱动脉冲产生电路的输出端连接至可控硅驱动电路上的输入端；单片机上连接有三个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关分别连接至单片机的一个引脚由单片机的三个脚产生正转运行、反转运行、二档电机运行命令信号；参数设定仪由单片机、三个LED数码管、两个按键和串行通讯接口及其附属元件组成，每个LED数码管均从七个对应的段引出七根数据线，相对应的段的数据线相连后通过电阻连入单片机；操作命令采集电路包括三个完全相同的电路，接收三路开关量输入信号一正转、 反转和二档信号，当接通交流48伏时为有效命令信号；由交流48伏为输入，通过电路转换为逻辑电平；以第一路信号为例，所述上光电耦合器(U31)第1脚(输入二极管的正极) 通过端口连接至外部交流48伏电源的一个电极(OVl上；第2脚(输入二极管的负极) 串联电阻R31_1、R31、二极管(D31)正极、从二极管(D31)负极引出到端子ZZ (正转命令信号输入)，命令正转时接通交流48伏(48伏电源的另一个电极)；R31_1、R31的接点处接电容C31的负极，C31的正极接到上光电耦合器(U31)第1脚；光电耦合器(U31)的第3 脚接到电源接地端，光电耦合器(U31)的第4脚(光电耦合器输出端)接上拉电阻R34到电源电路的电源VCC上，也接到单片机的一个脚(ZI)上；这是送给单片机的正转命令信号(低电平有效)；第二路信号结构同于第一路，它的命令输入是反转命令(FZ)，送给单片机另一个脚的是FI信号；第三路信号结构也相同，它的命令输入是二档命令(D2)，即高速电机运行命令，送给单片机另一个脚的是DI信号；同步信号采集电路包括三相交流同步采集电路，三相交流同步采集电路包括两个光电耦合器和两个运算放大器；所述两个光电耦合器分别为上光电耦合器(U41)和下光电耦合器(U43)；三相电源中的两相R、T分别经两个功率电阻(R41，R43)接到两个光电耦合器的发光二极管正极，另外，每个发光二极管还反向并联一个二极管以保证反向电流也能通过，两个耦合器的发光二极管负极接在一起接到三相电源的第三相S上；两个光电耦合器(U41、U43)的输出端分别接上拉电阻(R44，R48)到电源VCC，同时还接到两个运算放大器的同相输入端，两个运算放大器的反相输入端接固定电位(Vdd)，两个运算放大器的输出端(TR、TT)分别通过各自电阻(R46，R49)接到它的同相输入端，并接入中央控制电路；所述可控硅驱动电路中电源通过第一电阻、第一电容连向第一三极管的基极，形成了由电源经第一电阻和第一电容控制第一三极管的导通回路；而第二三极管的集电极连向第一电阻和第一电容的交点处；上信号端经过第二电阻连接至第二三极管的基极，形成控制第二三极管导通与否的回路，进而也形成第二三极管控制第一三极管是否导通的回路；下信号端经过第三电阻接向第三三极管的基极，形成控制第三三极管导通与否的电路； 第一三极管的集电极与第三三极管的集电极连接后直接接入脉冲变压器的原边下端；脉冲变压器原边的下端同时连向第一二极管后经过所有可控硅驱动电路的公共点连向公共的稳压管的负极，稳压管的正极同时连向脉冲变压器原边的上端和电源；脉冲变压器的付边的中心抽头的输出端连向可控硅的阴极，脉冲变压器的付边的两端分别连两个二极管的正极，两个二极管的负极连在一起，接向可控硅的控制极；所述第二二极管负极接入第一三极管的基极与第一电容的交点，第二二极管的正极接入第二三极管的发射极。参数设定仪由单片机、三个LED数码管、两个按键和串行通讯接口及其附属元件组成；每个LED数码管均从七个对应的段引出七根数据线，相对应的段的数据线相连后通过电阻连入单片机；单片机同时通过三根线分别连向三个三极管的基极，同时三个三极管的集电极连在一起，连向串行通讯接口的第二脚，所述串行通讯接口的第二脚是电源端；三个三极管的发射极分别连向对应的LED数码管的共阳极控制端；串行通讯接口则接入至中央控制电路；两个按键中每个按键的一端均连向单片机的一个脚并同时分别通过一个电阻连向串行通讯接口的第二脚；两个按键的另一端则接在一起连向串行通讯接口的第一脚， 所述串行通讯接口的第一脚与中央控制电路的共地端相连；单片机的电源端和地端分别连向串行通讯接口的第二脚和第一脚；单片机另一方面通过两脚分别连向串行通讯接口的第三脚和第四脚，形成与中央控制电路进行串行数码通讯的数据线。参数设定仪，可以修改任意一组参数，每一组参数都包括8个参数电机启动起始电压、一档(低速)电机软启动时间(由起始电压开始到施加全电压的时间)、一档(低速)电机软停止时间(由全电压到起始电压再立即回到零的时间)、二档(高速)电机软启动时间、二档(高速)电机软停止时间、由一档电机运行转换到二档电机运行时二档电机CN 202164051 U
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开始运行的电压的百分数、由二档电机运行转换到一档电机运行时二档电机电压下降的百分数和停车开始制动的延时时间。本实用新型的优点及有益效果采用可控硅三相移相触发调压技术，控制电机的启动、停止及全速的运行；本实用新型结构简洁合理、实用性强，最适合用于双速电机作为执行器的水平运动控制，尤其适合起重机的水平运动，例如行走，回转和变幅等方面的控制，在两速电机做切换运行时，做到了无抖动切换，还可以用在其它行业类似双速电机和单速电机的无扰动运行，适合大范围推广使用。这种控制方案能够克服电机在启动和运行中换档，停止的转换过程中对机身的抖动，使控制过程更平稳和安全；本装置的控制核心是单片机；有8组控制参数预存在单片机内，可以适应不同规格的吊(起重机)，只用三个单刀双掷微动开关来选择8组中的1组，使用起来方便。
图1为本实用新型的使用状态下的整体结构框图；图2为本实用新型的整体结构框图；图3为本实用新型的操作命令采集电路的结构图；图4为本实用新型的中央控制电路的结构图；图5为本实用新型的电源电路的结构图；图6为本实用新型的可控硅驱动电路的结构图；图7为本实用新型的同步信号采集电路的结构图；图8为本实用新型的电机换向换档驱动电路的结构图；图9为本实用新型的参数设定仪的结构图；图10为本实用新型主程序入口的初始化程序流程图；图11为本实用新型每个周波执行一次的中断程序流程图；其中，1为中央控制电路，2为电源电路，3为操作命令采集电路，4为可控硅驱动电路，5为电机换向换挡驱动电路，6为同步信号采集电路，7为单片机，8为可控硅驱动脉冲产生电路，9为脉冲振荡波产生电路，10为参数设定仪。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明本实用新型起重机水平运动控制器在使用状态下的系统框图如图1所示。本实用新型提供一种起重机水平运动控制器，其组成框图如图2所示，起重机水平运动控制器包括中央控制电路1、电源电路2、操作命令采集电路3、可控硅驱动电路4、电机换向换档驱动电路5、同步信号采集电路6和参数设定仪10 ；所述操作命令采集电路3、可控硅驱动电路 4、电机换向换档驱动电路5、同步信号采集电路6和参数设定仪10均与中央控制电路1连接；所述电源电路2与中央控制电路1、操作命令采集电路3、可控硅驱动电路4、电机换向换档驱动电路5、同步信号采集电路6连接。所述可控硅驱动电路4为六个。如图3所示，装置接收的命令来自操作命令采集电路3，操作命令采集电路3包括三个完全相同的电路，接收三路开关量输入信号一正转(ZZ)、反转(FZ)和二档信号(D2)， 当接通交流48伏时为有效命令信号；由交流48伏为输入，通过电路转换为逻辑电平；以第一路信号为例，上光电耦合器(U31)第1脚(输入二极管的正极)通过端口连接至外部交流48伏电源的一个电极(OVl上；第2脚(输入二极管的负极)串联电阻R31_1、R31、二极管(D31)正极、从二极管(D31)负极引出到端子ZZ(正转命令信号输入)，命令正转时接通交流48伏(交流48伏电源的另一个电极)；R31_l、R31的接点处接电容C31的负极，C31的正极接到上光电耦合器(U31)第1脚；光电耦合器(U31)的第3脚接到电源地端，光电耦合器(U31)的第4脚(光电耦合器输出端)接上拉电阻R34到⑵的电源VCC 上，也接到单片机(7)的一个脚(ZI)上；这是送给单片机的正转命令信号(低电平有效)； 当端子TL正转命令信号接入48疒时，它和U31第一脚的Of形成交流48V电压，当U 端为负半周时，光电耦合器U31的发光二极管导通，U31输出三极管导通，信号ZI输出低电位给单片机，在此半周电容C31积累了一定的电压；当^端变为正半周时C31中积累的电荷放电维持U31输入二极管的导通，从而保证ZI输出信号的保持；第二路信号结构同于第一路，它的命令输入是反转命令(FZ)，送给单片机另一个脚的是FI信号；第三路信号结构也相同，它的命令输入是二档命令(D2)，即高速电机运行命令，送给单片机另一个脚的是DI信号。中央控制电路1如图4所示，中央控制电路1包括单片机7、六个可控硅驱动脉冲产生电路8和一个脉冲振荡波产生电路9 ；所述可控硅驱动脉冲产生电路8的其中一个输入端分别与单片机7的引脚连接，另一个输入端接至脉冲振荡波产生电路9的输出端；所述可控硅驱动脉冲产生电路8的输出端连接至可控硅驱动电路4上的输入端；在所述单片机 7上还连接有三个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关分别连接至单片机7的一个引脚。中央控制电路1是整个装置的控制核心，中央控制电路将操作命令采集电路3中输出端口 ZI，FI，DI传来的信号输入到单片机7的输入脚，作为正反相运行和二档电机运行的命令解析；单片机7选用C8051F310，图中标号TR，TT分别所表示的是三相电源R+S-交点(R相向上走S相向下走)和T+S-的交点(T相向上走S相向下走)时刻，根据这两个交点发生的时刻，可以分别计算出三相电压源中每相的零点时刻，它是触发可控硅的参考时刻点。图4中右侧的6个或非门是产生6个驱动脉冲的电路，分别对应三相电源+R和_R、+S 和-S、+T和-T相的驱动。每个或非门的一个输入端与单片机7的一个脚相连，该脚是由单片机经过计算后输出一个90度宽度的负脉冲，是触发可控硅时间。或非门的另一个脚是由标号为SA555的芯片输出的周期约为几十微秒的脉冲振荡方波，这个脉冲波由或非门反相输出的允许条件就是由与单片机7连接的另一个输入端产生的负脉冲的低电平。图中芯片 SA555就是脉冲振荡波产生电路，辅助元件是电阻R5和R6和电容Cl。图中3个单刀双掷开关S4、S5、S6接到单片机的三个脚，每个开关可以看做是二进制码的一位。这三个开关的位置可以有8种不同的组合，可以选择8组控制参数中的一种来适应8种不同规格的吊的控制，当前市场上运行的吊完全可以复盖。图4中标号为_2乂、_ 乂和_200的端口是正转运行，反转运行，二档电机运行命令信号，由单片机7的三个脚产生，低电平有效，是单片机7 接收操作者的输入命令经过计算后得到的。图中标号J2接口就是用来连接参数设定仪10 的串行UART接口。参数设定仪是用来修改运行参数的，所有参数保存在单片机7的flash 存储区中。图中的标号Jl接口是接液晶显示器的。图中的发光二极管Dl是运行的状态指示灯，能指示系统正常与否，正常状态时，亮和灭都持续时间均等，当加速时，闪烁频率加快，闪烁频率与电机电压成正比；在故障状态下，分为故障码1，2，3，每个显示周期，短闪亮的次数就是故障码数，每次故障码闪烁完成之后，要灭相对较长时间，以表示该故障码已表达完毕，如果该故障仍然存在，再循环显示该故障码。故障码的含义[0030]故障码1 缺相，表明来至标号为TR，TS, TT端口的信号未被单片机7全部检测到， 这表明三相其中有未接入的，或板内同步信号电路有故障；故障码2 线路板故障。故障码3 当上电时操纵杆不在停止位置。在故障状态下，不能启动，从而达到保护的目的。图5是普通的电源电路，变压器是380伏/15伏的，原边由R、S两相输入，该电源电路经D21的全波整流和C21的滤波，产生电路中的最高直流电压V+，，经两级电压稳压从而产生两种电源VCC(5V)和Vdd(3.3V)，分别输出给不同的电路。图6是可控硅驱动电路，所述可控硅驱动电路4中电源V+通过第一电阻R33、第一电容C31连向第一三极管T31的基极，形成了由电源V+经第一电阻R33和第一电容C31控制第一三极管T31的导通回路；导通时间由第一电阻R33和第一电容C31的时间常数来决定；而第二三极管T30的集电极连向第一电阻R33和第一电容C31的交点处；上信号端Kx 经过第二电阻R31连接至第二三极管T30的基极，上信号端Kx控制第二三极管T30导通与否，第二三极管T30控制第一三极管T31是否导通；下信号端KXP经过第三电阻R32接向第三三极管T32的基极，下信号端KxP控制第三三极管T32导通与否；第一三极管T31的集电极与第三三极管T32的集电极连接后直接接入脉冲变压器PTl的原边下端；脉冲变压器 PTl原边的下端同时连向第一二极管D32后经过所有可控硅驱动电路的公共点Vz连向公共的稳压管Wz的负极，稳压管Wz的正极同时连向脉冲变压器PTl原边的上端和电源V+ ；在第一三极管T31和第三三极管T32导通期间，脉冲变压器PTl原边形成上正下负的电压，同时，在付边感应出下正上负的电压；在第一三极管T31和第三三极管T32截止期间脉冲变压器PTl中的续流电流由原边下端经过第一二极管D32和稳压管Wz回到原边上端，从而形成了原边下正上负的电压，同时，在付边感应出上正下负的电压；脉冲变压器PTl的付边的中心抽头的输出端连向可控硅的阴极，脉冲变压器PTl的付边的两端分别连两个二极管D33、 D34的正极，两个二极管D33、D34的负极连在一起，接向可控硅的控制极，从而无论脉冲变压器PTl的付边上或下的哪端为高电压时，都会令该电压由与脉冲变压器PTl付边连接的两个二极管D33、D34之一输出到可控硅控制极；低电压端是付边的中心抽头，从而形成可控硅的触发回路；所述第二二极管D31与第一三极管T31的发射结反并联；第二二极管D31 的作用是当第二三极管T30导通时，第一电容C31中积累的电荷通过第二三极管T30和第二二极管D31泄放掉，进而保证整个电路的循环正常运行；6个可控硅驱动电路驱动6个可控娃，用于施加电机上的三相电源移相触发；六个用于电机的可控硅驱动电路与图4中的六个可控硅驱动脉冲产生电路8 —一对应；图6中标号为Kx的端口分别表示图4中标号为 K1、K2、K3、K4、K5或K6的端口 ；而图6中标号为KxP的端口分别表示图4中Κ1Ρ、Κ2Ρ、Κ3Ρ、 Κ4Ρ、Κ5Ρ 或 Κ6Ρ 的端口。图7是同步信号采集电路，所述同步信号采集电路(6)中包括三相交流同步采集电路；所述三相交流同步采集电路包括两个光电耦合器和两个运算放大器；所述两个光电耦合器分别为上光电耦合器(U41)和下光电耦合器(U43);三相电源中的两相R、T分别经两个功率电阻(R41，R43)接到两个光电耦合器的发光二极管正极，另外，每个发光二极管还反向并联一个保证反向电流也能通过的二极管(D41，D43)，这两个耦合器的发光二极管负极接在一起接到三相电源的第三相S上；所述两个光电耦合器(U41、U43)的输出端分别接有上拉电阻(R44，R48)到电源VCC，同时还接到两个运算放大器的同相输入端，两个运算放大器的反相输入端接固定电位(Vdd)，两个运算放大器的输出端(TR、TT)分别通过各自电阻(R46，R48)接到它的同相输入端，并接入中央控制电路(1);TR，TT分别所表示的是三相电源R+S-交点(R相向上走S相向下走)和T+S-的交点(T相向上走S相向下走)时刻，根据这两个交点发生的时刻，可以分别计算出三相电压源中每相的零点时刻，它是触发可控硅的参考时刻点。图8是现有的公知的电机换向换档驱动电路，标号为_ZX的正转信号和标号为_FX 的反转信号及_2DD 二档电机运转驱动信号是由图4中单片机7输出的，低电平有效；当正向运行时，_ZX为低电位，标号为T51的三极管截止，标号为T52的三极管导通，使正转继电器K51动作，端子OZ和48疒接通，这样就接通了外面的正转接触器线圈，配合可控硅的触发，使电机正转。反转和二档电机运转驱动电路的原理与此相同。图9为的参数设定仪(俗称手操器)，体积小，可握在手中。参数设定仪由单片机 U91、三个LED数码管DS91、DS92、DS93、两个按键S91、S92和串行通讯接口 J91及其附属元件组成；每个LED数码管均从七个对应的段引出七根数据线，相对应的段的数据线相连后通过电阻连入单片机U91 ；单片机U91选用型号为C8051F350，同时通过三根线分别连向三个三极管T91、T92、T93的基极，同时三个三极管T91、T92、T93的集电极连在一起，连向串行通讯接口 J91的第二脚，所述串行通讯接口 J91的第二脚是电源端；三个三极管T91、 T92、T93的发射极分别连向对应的LED数码管的共阳极控制端；串行通讯接口 J91则接入至中央控制电路1中的单片机7，图9中所示的接口 J91是应该接入到图4中所示的中央控制电路1的接口 J2 ；两个按键S91、S92中每个按键的一端均连向单片机U91的一个脚并同时分别通过一个电阻连向串行通讯接口 J91的第二脚；两个按键S91、S92的另一端则接在一起连向串行通讯接口 J91的第一脚，所述串行通讯接口 J91的第一脚是与中央控制电路1的共地端相连；当按键S91、S92闭合时，这个地电位就与单片机U91的引脚连通；当按键S91、S92断开时，就形成了串行通讯接口 J91第2脚的电源经电阻R91或电阻R92送给单片机U91的引脚高电位信号的过程；单片机U91的电源端VDD和地端GND分别连向串行通讯接口 J91的第二脚和第一脚；另一方面单片机U91通过两脚四、30分别连向串行通讯接口 J91的第三脚和第四脚，形成与中央控制电路1进行串行数码通讯的数据线。参数设定仪10正面有三位数码管和两个按键。把图4中的标号为J2的插座与图 9中的标号为J91的接头对接，即开始工作。三位数码管的高位为功能码，用字母来表示， 包括存储功能，共9个功能码，每个功能码后面的两位数码为该功能的具体数值。参数设定仪的两个按键S91、S92分别为移位键和加1键。按一下移位键被编辑的位右移一位，被编辑位呈现闪烁状。加1键修改被编辑的位。如果被编辑的位是功能码，按加1键改变一次功能码，后面的两位立即显示该功能码的具体数值。这时可以按移位键再按加1键，修改其具体数据。8个参数，它们是电机启动起始电压；一档(低速)电机软启动时间(由起始电压开始到施加全电压的时间)；一档(低速)电机软停止时间(由全电压到起始电压再立即回到零的时间)；二档(高速)电机软启动时间；二档(高速)电机软停止时间；由一档电机运行转换到二档电机运行时二档电机开始运行的电压的百分数；由二档电机运行转换到一档电机运行时二档电机电压下降的百分数；停车开始制动的延时时间；[0042]功能码具体为A 软启动初始电压，后面的两位码的数值乘10就是软启动起始电压；b 一档电机软启动时间，后面的两位码的数值为秒数值，一位整数一位小数；C 一档电机软停止时间，后面的两位码的数值为秒数值，一位整数一位小数；D 由一档电机运行转换到二档电机运行时二档电机开始运行的电压的百分数，因为二档电机是高速电机，所以当一档低速电机切换到二档高速电机时必须让二档电机降压运行才能保持速度的平稳切换；E 由二档电机运行转换到一档电机运行时二档电机电压下降的百分数，因为二档电机是高速电机，所以必须使二档电机降压后再切换到一档低速电机运行才能保持速度的平稳切换；J 二档(高速)电机软启动时间，当二档电机加速加压时受本参数约束；L 二档(高速)电机软停止时间，当二档电机降速降压时受本参数约束；N:制动延时时间，是当电机停止至正反转接触器释放的时间，也应是开始上制动器的时间；需要注意的是上述的时间的整数部分范围为0-15秒，10—15秒的表示方法分别为A—F。具体表示是A: 10 秒，b: 11 秒，C: 12 秒，d: 13 秒，E: 14 秒，F: 15 秒。例如，三位数码管显示“bC5”，他的含义是一档电机软启动时间12. 5秒。以上是8个与电机运行有关的参数；还有一个操作参数如下F:存储功能码；其中F功能为存储功能码，如果把F后面的两位数据修改为88或99，1秒钟后，立即把编辑的所有8个参数存入单片机中，如果两位数改为77，则放弃所有修改，单片机内恢复原来出厂时的默认参数。如图1所示，本实用新型在使用的时候，电机换向换档驱动电路5连接至现有的正转ZC和反转FC接触器和二档2DC及一档ID接触器以及AC48V变压器，可控硅驱动电路4 连接至可控硅组，而本实用新型与其他现有设备的连接按照图1所示的公知的连接方法连接即可，这时，该实用新型就可以正常使用了 ；对于普通单速电机的控制可以不接二档运行命令，即图3中的D2端子浮空，那么，参数只有上述参数中的A，b，C，L四个参数有效，图1 中的2DC，ID接触器和2档电机略去；通过与操作命令采集电路3连接的操纵杆进行操纵即可；如果需要在不同规格的机械上使用，则就可以通过与中央控制电路1中的单片机7连接的三个单刀双掷开关来调整即可。本实用新型起重机水平运动控制器的软件运行在单片机单元中，主要包括以下几部分1.主程序入口的初始化程序流程图如图10所示，主要进行单片机的功能初始化，设置每个管脚的功能，设置中断功能，设置计数器、定时器参数等。另外根据电机运行的8个参数，如电机软启动时间，计算出每个周波(20毫秒)电机的步进电压值，根据软停时间，计算出电机的步降电压值，并实际采样周波内单片机内部计数器实际的计数值，然后计算出每一电压值((Γ380伏)触发角对应的计数值等，根据同步信号TR、TT的时序计算出三相交流点R、T、S的输入相序，最后进入显示指示灯状态的循环程序中；2.每个周波执行一次的中断程序程序流程图如图11所示，输入命令接点的状况，从而确定电机运行方向(正向或反向)的设定值或电机的停止运行的设定值，根据设定值和当前电机运行状况的实际值来确定电机电压的实际值。例如是步进、步降或换挡(即由一个电机切换到另一个电机)，如换挡应给出换挡后的电机电压运行的实际值；3.触发角计算程序触发入口是TR同步信号的下降沿，根据它来计算此周期六相触发的触发顺序(正相序和反相序有两种不同的触发顺序)，然后根据此触发顺序时刻表， 立即启动PCA计数器来完成以后的六相触发。程序框图符号说明Setv 电机电压的设定值(0 380伏)，Vout 电机电压即时值(0 380伏)，Fsd 由1档电机切换到2档电机的电压转换系数((Γ100%)即参数D的值，Fjd 由2档电机切换到1档电机的电压转换系数((Γ100%)即参数E的值，SoftUpStep_ld 1档电机在电压上升时每个周波的进步值，由参数B来决定，SoftUpStep_2d 2档电机在电压上升时每个周波的进步值，由参数J来决定，SoftDnStep_ld 1档电机在电压下降时，每个周波的下降值由参数C来决定，SoftDnStep_2d :2档电机在电压下降时，每个周波的下降值由参数L来决定，gzcode 故障码，当有故障时为非零值。本实用新型，结构简洁合理，实用性强，利于大范围的推广应用。
权利要求1.一种起重机水平运动控制器，主要包括中央控制电路、电源电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路、同步信号采集电路、参数设定仪和液晶显示器，中央控制电路包括单片机、六个可控硅驱动脉冲产生电路和一个脉冲振荡波产生电路， 可控硅驱动电路为六个，每个可控硅驱动电路包括一个可控硅驱动脉冲产生电路；操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路、同步信号采集电路和参数设定仪均与中央控制电路连接；电源电路与中央控制电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路和同步信号采集电路连接，电源电路经两级电压稳压从而产生两种电源VCC和Vdd，分别为5V和3. 3V，分别输出给不同的电路；操作命令采集电路接收三路开关量输入信号，电路输出端接入中央控制电路，中央控制电路将操作命令采集电路中的输出信号输入到单片机；同步信号采集电路包括两个光电耦合器和两个运算放大器，两个光电耦合器的输出端接到两个运算放大器的同相输入端， 运算放大器的输出端分别通过各自电阻接到同相输入端，并接入中央控制电路；可控硅驱动脉冲产生电路的其中一个输入端分别与单片机的引脚连接，另一个输入端接至脉冲振荡波产生电路的输出端，可控硅驱动脉冲产生电路的输出端连接至可控硅驱动电路上的输入端；单片机上连接有三个单刀双掷开关，即每个单刀双掷开关的公共端分别连接至单片机的一个引脚；由单片机的三个脚产生正转运行、反转运行、二档电机运行命令信号；参数设定仪由单片机、三个LED数码管、两个按键和串行通讯接口及其附属元件组成，每个LED 数码管均从七个对应的段引出七根数据线，相对应的段的数据线相连后通过电阻连入单片机。
2.根据权利要求1所述的起重机水平运动控制器，其特征在于所述的操作命令采集电路包括三个完全相同的电路，接收三路开关量输入信号一正转、反转和二档信号，当接通 48疒时为有效命令信号；由交流48伏为输入，通过电路转换为逻辑电平；所述操作命令采集电路的上光电耦合器(U31)第1脚即输入二极管的正极，通过端口连接至外部交流48伏电源的一个电极(OVl上；第2脚即输入二极管的负极，串联电阻 R31_1、R31、二极管(D31)正极、从二极管(D31)负极引出到端子ZZ即正转命令信号输入， 命令正转时接通交流48伏即48伏电源的另一个电极；R31_l、R31的接点处接电容C31的负极，C31的正极接到上光电耦合器(U31)第1脚；光电耦合器(U31)的第3脚接到电源接地端，光电耦合器(U31)的第4脚即光电耦合器输出端接上拉电阻R34到电源电路的电源 VCC上，也接到单片机的一个脚(ZI)上；这是送给单片机的正转命令信号即低电平有效；所述操作命令采集电路的上光电耦合器(U3》第1脚即输入二极管的正极，通过端口连接至外部交流48伏电源的一个电极(OVl上；第2脚即输入二极管的负极，串联电阻 R32_1、R32、二极管(D32)正极、从二极管(D32)负极引出到端子FZ即反转命令信号输入， 命令反转时接通交流48伏即48伏电源的另一个电极；R32_l、R32的接点处接电容C32的负极，C32的正极接到上光电耦合器(U3》第1脚；光电耦合器(U3》的第3脚接到电源接地端，光电耦合器(U3》的第4脚即光电耦合器输出端接上拉电阻R34到电源电路的电源 VCC上，也接到单片机的一个脚(FI)上，此信号为输入单片机的反转命令信号即低电平有效；所述操作命令采集电路的上光电耦合器(U3!3)第1脚即输入二极管的正极，通过端口连接至外部交流48伏电源的一个电极(OVl上；第2脚即输入二极管的负极，串联电阻 R33_l、R33、二极管(D33)正极、从二极管(D33)负极引出到端子D2即二档命令信号输入， 命令有效时接通交流48伏即48伏电源的另一个电极；R33_l、R33的接点处接电容C33的负极，C33的正极接到上光电耦合器(U3!3)第1脚；光电耦合器(U3!3)的第3脚接到电源接地端，光电耦合器(U33)的第4脚即光电耦合器输出端接上拉电阻R34到电源电路的电源 VCC上，也接到单片机的一个脚(DI)上；这是送给单片机的2档命令信号即低电平有效。
3.根据权利要求1所述的起重机水平运动控制器，其特征在于所述的同步信号采集电路包括三相交流同步采集电路；三相交流同步采集电路包括两个光电耦合器和两个运算放大器；两个光电耦合器分别为上光电耦合器(U41)和下光电耦合器(U43 )；所述三相电源中的两相R、T分别经两个功率电阻(R41，R43)接到两个光电耦合器的发光二极管正极，每个发光二极管还反向并联一个二极管以保证反向电流也能通过，两个耦合器的发光二极管负极接在一起接到三相电源的第三相S上；两个光电耦合器(U41、U43)的输出端分别接有上拉电阻(R44，R48)到电源VCC，同时还接到两个运算放大器的同相输入端，两个运算放大器的反相输入端接固定电位(Vdd)，两个运算放大器的输出端(TR、TT)分别通过各自电阻(R46，R49)接到它的同相输入端，并接入中央控制电路。
4.根据权利要求1所述的起重机水平运动控制器，其特征在于所述的可控硅驱动电路中电源通过第一电阻、第一电容连向第一三极管的基极，形成了由电源经第一电阻和第一电容控制第一三极管的导通回路；而第二三极管的集电极连向第一电阻和第一电容的交点处；上信号端经过第二电阻连接至第二三极管的基极，形成控制第二三极管导通与否的回路，进而也形成第二三极管控制第一三极管是否导通的回路；下信号端经过第三电阻接向第三三极管的基极，形成控制第三三极管导通与否的电路；第一三极管的集电极与第三三极管的集电极连接后直接接入脉冲变压器的原边下端；脉冲变压器原边的下端同时连向第一二极管后经过所有可控硅驱动电路的公共点连向公共的稳压管的负极，稳压管的正极同时连向脉冲变压器原边的上端和电源；脉冲变压器的付边的中心抽头的输出端连向可控硅的阴极，脉冲变压器的付边的两端分别连两个二极管的正极，两个二极管的负极连在一起， 接向可控硅的控制极；所述第二二极管负极接入第一三极管的基极与第一电容的交点，第二二极管的正极接入第二三极管的发射极。
5.根据权利要求1所述的起重机水平运动控制器，其特征在于所述的参数设定仪由单片机、三个LED数码管、两个按键和串行通讯接口及其附属元件组成；每个LED数码管均从七个对应的段引出七根数据线，相对应的段的数据线相连后通过电阻连入单片机；单片机同时通过三根线分别连向三个三极管的基极，同时三个三极管的集电极连在一起，连向串行通讯接口的第二脚，所述串行通讯接口的第二脚是电源端；三个三极管的发射极分别连向对应的LED数码管的共阳极控制端；串行通讯接口则接入至中央控制电路；两个按键中每个按键的一端均连向单片机的一个脚并同时分别通过一个电阻连向串行通讯接口的第二脚；两个按键的另一端则接在一起连向串行通讯接口的第一脚，所述串行通讯接口的第一脚与中央控制电路的共地端相连；单片机的电源端和地端分别连向串行通讯接口的第二脚和第一脚；单片机另一方面通过两脚分别连向串行通讯接口的第三脚和第四脚，形成与中央控制电路进行串行数码通讯的数据线。
6.根据权利要求1所述的起重机水平运动控制器，其特征在于所述的参数设定仪，可以修改任意一组参数，每一组参数都包括8个参数电机启动起始电压、一档电机即低速电机软启动时间即由起始电压开始到施加全电压的时间、一档电机即低速电机软停止时间即由全电压到起始电压再立即回到零的时间、二档电机即高速电机软启动时间、二档电机即高速电机软停止时间、由一档电机运行转换到二档电机运行时二档电机开始运行的电压的百分数、由二档电机运行转换到一档电机运行时二档电机电压下降的百分数和停车开始制动的延时时间。
专利摘要本实用新型提供一种起重机水平运动控制器，包括中央控制电路、电源电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路、同步信号采集电路、参数设定仪和液晶显示器；所述操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机换向换档驱动电路、同步信号采集电路和参数设定仪均与中央控制电路连接；所述电源电路与中央控制电路、操作命令采集电路、可控硅驱动电路、电机转向驱动电路和同步信号采集电路连接。本实用新型最适于双速电机作为执行器的水平运动控制，尤其是起重机的水平运动，例如行走、回转、变幅等方面的控制，在两速电机切换运行时，做到无抖动切换，也可用在其它行业类似双速电机的无抖动运行，利于大范围的推广应用。
文档编号B66C13/30GK202164051SQ20112016413
公开日2012年3月14日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者宋贵生, 崔国春, 杨龙, 柳明, 田承天 申请人:抚顺永茂建筑机械有限公司, 沈阳圣威德科技开发有限公司