一种起重机控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种起重机控制系统，其包括控制单元以及动力单元，所述控制单元内部嵌入多种模拟控制电路，其通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制，并输出对应的逻辑控制信号，所述的模拟控制电路为现有常用的控制模式对应的模拟控制电路，包括起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路等；所述的动力单元，与上述控制单元输出端口连接，接收上述逻辑控制信号后对相应的受控器件执行对应的控制动作。本实用新型具有控制成本低、控制回路简单、故障率低、维护方便等优点。
【专利说明】一种起重机控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种起重机控制系统，尤其是一种起重机电动机转子串电阻控制领域的模块化控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内还有很多领域的起重机控制机构采用串电阻方式进行电机调速，其逻辑控制系统仍然停留在上世纪九十年代的传统控制模式，即采用继电器、接触器直接搭接控制回路。其特点是:成本低、控制回路复杂、故障率高、维修频繁；应用这种控制方式的起重机后期维修任务繁重，容易影响使用者的正常生产。另外，随着国家对安全生产的重视程度一再提高，起重机新国标中明确提出需要在起重机系统中增加各类检测信息。因此，对于传统的控制系统已不能满足当下技术要求，需要进行相应改造。而目前针对此类改造方式多为增加PLC控制系统，而现有的这种简单的PLC控制方式其存在:成本高、回路简单、故障率低，但是维护需要专业技术人员等问题。
[0003]因此，需要一种成本低、控制回路简单、故障率低、维护方便、设计成产简便，同时能满足新国标GB/T 28264-2012中明确提出的起重机信息化监控要求的控制系统，以填补国内的空白。
【发明内容】
[0004]鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种起重机模块化控制系统，以实现起重机控制成本低、控制回路简单、故障率低、维护方便、提高整机寿命、设计生产简便等要求。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案:
[0006]一种起重机控制系统，其包括控制单元以及动力单元，其特征在于:
[0007]所述的控制单元内部嵌入多种模拟控制电路，其通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制，并输出对应的逻辑控制信号，所述的模拟控制电路为现有常用的控制模式对应的模拟控制电路，包括起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路等；
[0008]所述的动力单元，与上述控制单元输出端口连接，接收上述逻辑控制信号后对相应的受控器件执行对应的控制动作。
[0009]所述的控制单元包括
[0010]用于采集控制面板的控制信号并进行转换成中央处理单元能识别的信号的信号采集模块，
[0011 ]与信号采集模块连接，且内部嵌入多种模拟控制电路，通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制的中央处理单元，所述的模拟控制电路为现有常用的控制模式对应的模拟控制电路，包括起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路等，
[0012]以及按照中央处理单元控制命令输出对应的逻辑控制信号的逻辑输出模块。
[0013]所述的中央处理单元还用于通过信号采集模块以及逻辑输出模块输出的逻辑信号，实时监测判断动力单元的各个元器件的运行信息，并将对应的故障信息显示在控制面板上；例如通过控制单元的输出电路-逻辑输出模块与控制单元的输入电路-信号采集模块经过控制单元中央处理单元判断元器件的运行状态。(即如下例中的控制单元Q0.0有输出，通过控制电路可使正向接触器KMl吸合，同时KMl的辅助触点在KMl吸合时会输入一个高电平信号进入控制单元的10.0，则控制单元在Q0.0输出3s后仍未得到10.0的信号反馈，则会认为KMl故障)。
[0014]进一步的，所述的控制单元包括两种模式结构，分别为单机构模式结构以及双机构模式结构；所述单机构模式结构用于本地起重机控制应用，所述双机构模式结构用于本地起重机控制应用以及扩展起重机控制应用。
[0015]所述的动力单元包括主回路控制模块组以及控制回路模块组，控制回路模块组接收到逻辑输出模块输出的控制命令后控制主回路控制模块组对与其连接的电机进行动作；其中所述的主回路控制模块包括:由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块一，由断路器、正反向接触器以及四个热继保护电路组成的主回路控制模块二，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、一个转子接触器组成的主回路控制模块三，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、两个转子接触器组成的主回路控制模块四，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、三个转子接触器组成的主回路控制模块五，由两组主回路控制模块五组成的主回路控制模块六以及由断路器、正反向接触器、单相制动接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块七；其中所述的控制回路模块组包括:由四个三级转子接触器组成的控制回路模块一，由五个三级转子接触器组成的控制回路模块二，由六个三级转子接触器组成的控制回路模块三，由八个三级转子接触器组成的控制回路模块四，由四个四级转子接触器组成的控制回路模块五以及由八个四级转子接触器组成的控制回路模块六。
[0016]进一步的，所述的动力单元涉及到的转子接触器以及正反向接触器均可由同等规格的无触点开关替换。
[0017]所述的控制单元还包括用于与外围其他设备交互的DP扩展通讯模块。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0019]1、设计简单、一机多用:本实用新型将现有常用的多种模拟控制电路嵌入到中央处理单元中，通过控制面板进行自主切换，实现一机多用且本控制系统与传统控制方式相比其外围控制器触点减少40%，闭合表标准对称；
[0020]2、两种模式结构:本实用新型具有两种模式结构，所述单机构模式结构用于本地起重机控制应用，所述双机构模式结构用于本地起重机控制应用以及扩展起重机控制应用；可节约屏柜体空间和成产成本，同时电路简单，控制线接线工时节省20% ;
[0021]3、标准模块化组合构建控制系统动力单元，可大批量预生产，在使用时通过外接端子导线即可，并在定转子接触器数量一致时互换使用，使生产过程最简化；
[0022]4、主要元器件均设置故障检测，LCD面板显示功能异常时的故障报警，提供故障排查方向，减少停车时间；
[0023]5、维护性优异:参数设置简单，可实现真正现场免调试；控制线路简单，对维护人员要求低，可面板显示故障信息，提供故障排除指导，全面降低维护难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型电路原理不意图；
[0025]图2是本实用新型动力单元电路原理示意图；
[0026]图3本实用新型控制单元电路原理示意图；
[0027]图4是本实用新型动力单元集中到电控柜实例图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0029]本实用新型主要设计思想，将现有常用的控制模式对应的诸如起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路等控制电路利用嵌入式技术集成到一个控制单元中，通过控制面板根据现场工况进行选择，输出对应的逻辑电平信号控制动力单元动作；同时动力单元为若干标准化的模组组成，通过外接端子导线将与控制单元对应的主回路控制模组及控制回路模组连接起来即可实现电机的正反向切换、调速控制等过程。
[0030]其主要控制过程为首先控制面板给出切换信号切换到控制单元对应的模拟控制电路，随后控制单元给出对应的逻辑电平信号控制动力单元的控制回路对应的转子接触器吸合，而控制回路输出的逻辑电平信号控制主回路控制电路对应的接触器吸合，实现转子切电阻调速等过程。
[0031]基于上述原理，如图1一一图3所示，一种起重机控制系统，其包括控制单元以及动力单元，其特征在于:
[0032]所述的控制单元包括
[0033]用于采集控制面板的控制信号并进行转换成中央处理单元能识别的信号的信号采集模块，
[0034]与信号采集模块连接，且内部嵌入多种模拟控制电路，通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制的中央处理单元，所述的模拟控制电路为现有常用的控制模式对应的模拟控制电路，包括起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路等，以及按照中央处理单元控制命令输出对应的逻辑控制信号的逻辑输出模块。
[0035]所述的中央处理单元还用于通过信号采集模块以及逻辑输出模块输出的逻辑信号，实时监测判断动力单元的各个元器件的运行信息，并将对应的故障信息显示在控制面板上。
[0036]进一步的，所述的控制单元包括两种模式结构，分别为单机构模式结构以及双机构模式结构；所述单机构模式结构用于本地起重机控制应用，所述双机构模式结构用于本地起重机控制应用以及扩展起重机控制应用。所述单机构模式结构以及双机构模式结构为本控制单元最多可以控制起重机的机构数，单机构模式结构只能控制一个机构(主起升、副起升、大车、小车中的一个机构)，双机构模式结构可以至多控制两个机构(主起升、副起升、大车、小车中的任意两个机构)。当然也可设定其他能够同时控制多种机构的多机构模式结构，但是目前从节约成本以及控制效果而言，单机构模式结构以及双机构模式结构即可满足使用需要，其机构模式结构控制逻辑实现通过中央处理单元输出对应的逻辑电平信号控制继电器动作完成。
[0037]所述的动力单元，与上述控制单元输出端口连接，接收上述逻辑控制信号后对相应的受控器件执行对应的控制动作。所述的动力单元包括主回路控制模块组以及控制回路模块组，控制回路模块组接收到逻辑输出模块输出的控制命令后控制主回路控制模块组对与其连接的电机进行动作；其中所述的主回路控制模块包括:由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块一，由断路器、正反向接触器以及四个热继保护电路组成的主回路控制模块二，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、一个转子接触器组成的主回路控制模块三，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、两个转子接触器组成的主回路控制模块四，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、三个转子接触器组成的主回路控制模块五，由两组主回路控制模块五组成的主回路控制模块六以及由断路器、正反向接触器、单相制动接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块七；其中所述的控制回路模块组包括:由四个三级转子接触器组成的控制回路模块一，由五个三级转子接触器组成的控制回路模块二，由六个三级转子接触器组成的控制回路模块三，由八个三级转子接触器组成的控制回路模块四，由四个四级转子接触器组成的控制回路模块五以及由八个四级转子接触器组成的控制回路模块六。
[0038]上述的回路控制模块组以及控制回路模块组为现有起重机控制动力单元中常用的基本模组类型，现场工作人员可通过实际电机使用需要确认所需接触器个数，通过导线将不同类型的模组连接起来即可实现所需的动力单元。上述回路控制模块组以及控制回路模块组可集中到一个电控柜中。同时四级转子接触器可通过两个三级转子接触器通过外部接线端子串接实现。
[0039]进一步的，所述的动力单元涉及到的转子接触器以及正反向接触器均由同等规格的无触点开关替换。
[0040]所述无触点开关工作原理为通过控制可控硅的导通角及导通时间来实现电机正反向切换功能及转子切电阻功能，其具有优点如:没有普通接触器的机械触点，无噪音、使用寿命长；比普通接触器的体积小，重量轻；利用可控硅来完成开关动作，从而实现无触点切换，反应速度快；具有可控硅故障、电源故障、过温故障的继电器输出功能，极大提高了开关的安全性；普通接触器的故障状态需要人为分析，不确定的情况十分常见，但对于可控硅无触点开关来说故障状态是可自检与自保护的.可以降低风险和现场维修维护成本等。
[0041]所述的控制单元还包括用于与外围其他设备交互的DP扩展通讯模块，起重机操作者发出控制指令，可通过司机室联动台或遥控器给出控制命令，本系统尤其适合遥控器控制方式，控制指令通过该模块输入到控制单元模块进行处理。
[0042]本实用新型的主要发明点即为无需进行原理设计，直接通过电机参数，控制方式选择所需电路组件，实现模块化生产。
[0043]具体给出一个实际工况实例:
[0044]待控制的起重机包含:
[0045]一个起升机构单电机
[0046]电机型号为YZR400L1-10，P = 160KW, Il = 338A，12 = 244A, JC = 40%采用两档反接QR2S控制方式；
[0047]一个平移机构双电机
[0048]电机型号为YZR200L-8，P = 15KW, Il = 33.5，12 = 53.5A，JC = 40%采用一档滑行反接制动停车QR4Y控制方式；
[0049]本实用新型的控制单元包括
[0050]用于采集控制面板的控制信号并进行转换成中央处理单元能识别的信号的信号采集模块；与信号采集模块连接，且内部嵌入多种模拟控制电路，通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制的中央处理单元，所述的模拟控制电路为现有常用的控制模式对应的模拟控制电路，包括起升机构的单相制动模拟控制电路、反接制动模拟控制电路、抓斗控制模拟控制电路以及平移结构的控制制动器与电机同时通断模拟控制电路、一档滑行模拟控制电路、频率原则反接制动停车模拟控制电路以及按照中央处理单元控制命令输出对应的逻辑控制信号的逻辑输出模块。
[0051]而控制单元包含两种规格:
[0052]CO I控制单机构，本地应用；
[0053]C02控制双机构，本地和扩展应用。
[0054]动力单元模块包含以下规格标注化模组项:
[0055]主回路控制模块组:
[0056]DOl内含断路器、正反向接触器、2个热继保护；
[0057]D02内含断路器、正反向接触器、4个热继保护；
[0058]D03内含断路器、正反向接触器、2个热继保护、I个转子接触器；
[0059]D04内含断路器、正反向接触器、2个热继保护、2个转子接触器；
[0060]D05内含断路器、正反向接触器、2个热继保护、3个转子接触器；
[0061]D06内含两组D05元件，合为一个单元模块；
[0062]D07内含断路器、正反向接触器、单相制动接触器、2个热继保护。
[0063]控制回路模块组:
[0064]ZOl包含4个转子接触器(三级)；
[0065]Z02包含5个转子接触器(三级)；
[0066]Z03包含6个转子接触器(三级)；
[0067]Z04包含8个转子接触器(三级)；
[0068]Z05包含4个转子接触器(四级)；
[0069]Z06包含8个转子接触器(四级)。
[0070]对应到，上述起重机则其控制过程实现:
[0071]1、根据机构数选择控制单元模块型号为C02 ；
[0072]2、根据控制机构的控制方式分别为起升两档反接和平移一档滑行反接制动，控制面板设定控制单元为:本地应用设置为起升两档反接，扩展应用设置为一档滑行反接制动停车。
[0073]3、选择起升机构动力单元模块型号，动力单元选择DOl项+ZOl项，其中动力单元内部的元件选择容量满足起升电机额定参数的型号规格。
[0074]4、选择平移机构动力单元模块型号，动力单元选择D02项+Z04项，其中动力单元内部的元件选择容量满足平移电机额定参数的型号规格，如图4。
[0075]5、完成所选的控制单元模块、动力单元模块涉及到的模组之间的屏间过渡线，完成电气控制部分的生产。
[0076]6、现场施工安装，连接动力线缆，完成调试运行。
[0077]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种起重机控制系统，其包括控制单元以及动力单元，其特征在于: 所述的控制单元内部嵌入多种模拟控制电路，其通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制，并输出对应的逻辑控制信号； 所述的动力单元，与上述控制单元输出端口连接，接收上述逻辑控制信号后对相应的受控器件执行对应的控制动作。
2.根据权利要求1所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的控制单元包括 用于采集控制面板的控制信号并进行转换成中央处理单元能识别的信号的信号采集丰旲块， 与信号采集模块连接，且内部嵌入多种模拟控制电路，通过控制面板对所述多种模拟控制电路进行选择切换及控制的中央处理单元， 以及按照中央处理单元控制命令输出对应的逻辑控制信号的逻辑输出模块。
3.根据权利要求2所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的中央处理单元还用于通过信号采集模块以及逻辑输出模块输出的逻辑信号，实时监测判断动力单元的各个元器件的运行信息，并将对应的故障信息显示在控制面板上。
4.根据权利要求1所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的控制单元包括两种模式结构，分别为单机构模式结构以及双机构模式结构；所述单机构模式结构用于本地起重机控制应用，所述双机构模式结构用于本地起重机控制应用以及扩展起重机控制应用。
5.根据权利要求1所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的动力单元包括主回路控制模块组以及控制回路模块组，控制回路模块组接收到逻辑输出模块输出的控制命令后控制主回路控制模块组对与其连接的电机进行动作；其中所述的主回路控制模块包括:由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块一，由断路器、正反向接触器以及四个热继保护电路组成的主回路控制模块二，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、一个转子接触器组成的主回路控制模块三，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、两个转子接触器组成的主回路控制模块四，由断路器、正反向接触器以及两个热继保护电路、三个转子接触器组成的主回路控制模块五，由两组主回路控制模块五组成的主回路控制模块六以及由断路器、正反向接触器、单相制动接触器以及两个热继保护电路组成的主回路控制模块七；其中所述的控制回路模块组包括:由四个三级转子接触器组成的控制回路模块一，由五个三级转子接触器组成的控制回路模块二，由六个三级转子接触器组成的控制回路模块三，由八个三级转子接触器组成的控制回路模块四，由四个四级转子接触器组成的控制回路模块五以及由八个四级转子接触器组成的控制回路模块六。
6.根据权利要求5所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的动力单元涉及到的转子接触器以及正反向接触器均可由同等规格的无触点开关替换。
7.根据权利要求1所述的起重机控制系统，其特征在于:所述的控制单元还包括用于与外围其他设备交互的DP扩展通讯模块。
【文档编号】B66C13/22GK204224115SQ201420610233
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】王成杰, 祝庆军, 犰新颖, 王宝深 申请人:大连美恒电气有限公司