一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于塔吊装置领域，涉及一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断发展进步，高层建筑越来越多的出现在生活的周边，塔式起重机，即塔机、塔吊，作为重要工具近年来得到大量的应用。货物调运量也越来越大，单纯依靠人工操作来调运货物的工作方式越来越成为阻碍货物安全、快速调运的瓶颈。
[0003]需要吊运的货物重量因现场需求不同而异，但绝大多数场合都要求它们的运输速度应尽可能地快，这样会提高生产效率。然而由于吊钩的吊绳是柔性的缆绳，所以吊车的吊具在运行过程中不可避免的会产生摆动，这种摆动不仅可能损坏货物，而且容易引发生产事故。过去，消除吊钩摆动的方法大多是利用吊车司机的操作经验。这种方式不但操作人员的劳动强度大，而且人工控制方式精度差、效率低，已经远远不能满足现代化生产、运输的需要。
[0004]针对实际应用的需求，研究塔吊、集装箱起重机等一类利用柔性绳索吊运重物时如何消摆的问题，不仅可以保证安全生产，而且会提高货物吊运效率，缩短工业产品的生产周期，以提高施工质量带来客观的经济效益。
[0005]目前大多数塔吊都安装了吊具防摆装置。防摆装置主要有机械式防摆和电子式防摆两种形式。机械式防摆主要是通过机械手段来消耗摆动能量以达到最终消除摆动的目的，因此是一种被动的防摆方式。主要有以下几种方式:交叉钢丝绳减摇装置;分离小车减摇装置;翘班梁式减摇装置。这种方式不但耗费的时间长，而且消摆效果与塔吊司机的操作经验有很大关系，阻碍了塔吊工作效率的进一步提高。比较而言，电子式防摆是一种主动防摆方式，它能将防摆和小车的运行控制结合起来考虑，不依赖于司机的操作经验。
[0006]随着电控技术和信息技术的飞速发展，电子防摇越来越收到重视，国内外学者采用各种控制方法做了大量的研究。与国外学者在这个问题研究相比，国内学者在研究内容在深度上、规模上、还与国外学者有很大的差距。并且这些研究都只局限于理论与软件仿真，而没有进行实验验证。国内学者大多采用最优控制、PID控制模糊控制等方法，只有仿真效果，而无实验结果，可信度，可行性都不能完全确信。就塔吊领域而言，目前还没有一个成熟有效的方案。
【实用新型内容】
[0007]实用新型目的:本实用新型针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本实用新型公开了一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统。
[0008]技术方案:一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统，包括微控制器模块、第一高速AD采样单元、第二高速AD采样单元、三轴加速度计、陀螺仪、交流变频器、变幅电机、回转电机、第一光电编码器、第二光电编码器、上位机、IXD显不模块和声光报警模块，
[0009]所述三轴加速度计的输出端与所述第一高速AD采样单元的输入端相连，
[0010]所述陀螺仪的输出端与所述第二高速AD采样单元的输入端相连，
[0011]所述第一高速AD采样单元的输出端、所述第二高速AD采样单元的输出端与所述微控制器模块的输入端相连，
[0012]所述微控制器模块的输出端分别与所述交流变频器的输入端、RS-485总线相连，
[0013]RS-485总线与所述上位机的输入端相连，
[0014]所述上位机的输出端分别与所述LCD显示模块的输入端、所述声光报警模块的输入端相连，
[0015]所述交流变频器的输出端分别与所述变幅电机的输入端、所述回转电机的输入端相连，
[0016]所述变幅电机的输出端与所述第一光电编码器的输入端相连，
[0017]所述回转电机的输出端与所述第二光电编码器的输入端相连，
[0018]所述第一光电编码器的输出端、所述第二光电编码器的输出端分别与所述微控制器模块的输入端相连。
[0019]作为本实用新型中一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统的一种优选方案:所述陀螺仪、所述三轴加速度计、所述微控制器模块、所述第一高速AD采样单元和所述第二高速AD采样单元封装于留有接口的传感器密封盒中，所述传感器密闭盒固设于吊钩中部。
[0020]使用时，陀螺仪与三轴加速度计用于记录每个时刻的吊钩状态参数;第一高速AD采样单元和第一高速AD采样单元用于将陀螺仪与三轴加速度计数据进行模数转换后传输到微控制器;微控制器模块主要用于根据陀螺仪及三轴加速度计返回的实时吊钩偏斜参数，获取重物的摆动情况(主要为加速度)，通过倒立摆控制思路结合单摆模型对吊钩的偏斜数据进行分析和存储，并获取实时的控制输出信号，用以抵消重物在变速移动中由于惯性引起的摆动(抵消加速度变化趋势)。
[0021]有益效果:本实用新型公开的一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统具有以下有益效果:
[0022]1、方案简单合理，易于维护实现；
[0023]2、性能稳定可靠，测试效果良好，能有效用于塔吊吊钩状态的长期自动检测及防摆控制；
[0024]3、采用传感器密闭盒不仅可以屏蔽电磁干扰，而且防雨防虫，延长传感器使用寿命O
【附图说明】
[0025]图1为传感器密闭盒的安装示意图；
[0026]图2为本实用新型公开的一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统的结构示意框图。
【具体实施方式】
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[0027]下面对本实用新型的【具体实施方式】详细说明。
[0028]如图1和图2所示，一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统，包括微控制器模块、第一高速AD采样单元、第二高速AD采样单元、三轴加速度计、陀螺仪、交流变频器、变幅电机、回转电机、第一光电编码器、第二光电编码器、上位机、LCD显不模块和声光报警模块，
[0029]三轴加速度计的输出端与第一高速AD采样单元的输入端相连，
[0030]陀螺仪的输出端与第二高速AD采样单元的输入端相连，
[0031]第一高速AD采样单元的输出端、第二高速AD采样单元的输出端与微控制器模块的输入端相连，
[0032 ]微控制器模块的输出端分别与交流变频器的输入端、RS-485总线相连，
[0033]RS-485总线与上位机的输入端相连，
[0034]上位机的输出端分别与IXD显不模块的输入端、声光报警模块的输入端相连，
[0035]交流变频器的输出端分别与变幅电机的输入端、回转电机的输入端相连，
[0036]变幅电机的输出端与第一光电编码器的输入端相连，
[0037 ]回转电机的输出端与第二光电编码器的输入端相连，
[0038]第一光电编码器的输出端、第二光电编码器的输出端分别与微控制器模块的输入端相连。
[0039]进一步地，陀螺仪、三轴加速度计、微控制器模块、第一高速AD采样单元和第二高速AD采样单元封装于留有接口的传感器密封盒中，传感器密闭盒固设于吊钩中部。
[0040]上面对本实用新型的实施方式做了详细说明。但是本实用新型并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统，其特征在于，包括微控制器模块、第一高速AD采样单元、第二高速AD采样单元、三轴加速度计、陀螺仪、交流变频器、变幅电机、回转电机、第一光电编码器、第二光电编码器、上位机、IXD显不模块和声光报警模块， 所述三轴加速度计的输出端与所述第一高速AD采样单元的输入端相连， 所述陀螺仪的输出端与所述第二高速AD采样单元的输入端相连， 所述第一高速AD采样单元的输出端、所述第二高速AD采样单元的输出端与所述微控制器模块的输入端相连， 所述微控制器模块的输出端分别与所述交流变频器的输入端、RS-485总线相连， RS-485总线与所述上位机的输入端相连， 所述上位机的输出端分别与所述LCD显示模块的输入端、所述声光报警模块的输入端相连， 所述交流变频器的输出端分别与所述变幅电机的输入端、所述回转电机的输入端相连， 所述变幅电机的输出端与所述第一光电编码器的输入端相连， 所述回转电机的输出端与所述第二光电编码器的输入端相连， 所述第一光电编码器的输出端、所述第二光电编码器的输出端分别与所述微控制器模块的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统，其特征在于，所述陀螺仪、所述三轴加速度计、所述微控制器模块、所述第一高速AD采样单元和所述第二高速AD采样单元均封装于留有接口的传感器密封盒中，所述传感器密闭盒固设于吊钩中部。
【专利摘要】本实用新型属于塔吊装置领域，涉及一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统。一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统，包括微控制器模块、第一高速AD采样单元、第二高速AD采样单元、三轴加速度计、陀螺仪、交流变频器、变幅电机、回转电机、第一光电编码器、第二光电编码器、上位机、LCD显示模块和声光报警模块。本实用新型公开的一种闭环式塔吊吊钩电子防摆控制系统具有以下有益效果：1、方案简单合理，易于维护实现；2、性能稳定可靠，测试效果良好，能有效用于塔吊吊钩状态的长期自动检测及防摆控制；3、采用传感器密闭盒不仅可以屏蔽电磁干扰，而且防雨防虫，延长传感器使用寿命。
【IPC分类】B66C15/06, B66C13/06
【公开号】CN205204650
【申请号】CN201521075837
【发明人】秦刚, 邵亚强, 陈忠孝, 李雪艳, 程耀
【申请人】西安工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月21日