CN103482447B - 施工升降机超载保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种施工升降机超载保护系统，所述施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，该保护系统包括曲线创建单元、模拟量获取单元、载重量计算单元以及超载判断单元，其中：所述曲线创建单元，用于在调试阶段通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线；所述模拟量获取单元，用于从称重传感器采样获得当前模拟量信号；所述载重量计算单元，用于通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量；所述超载判断单元，用于在当前载重量超过额定载重量时确认超载。本发明还提供一种施工升降机超载保护方法。本发明通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线，并根据该曲线计算载重量作为是否超载的依据，判断准确。
Description
技术领域
本发明涉及施工升降机控制领域，更具体地说，涉及一种施工升降机超载保护系统及方法。
背景技术
施工升降机广泛应用于各类基建行业，是建筑中经常使用的载人载货施工机械之一。施工升降机在工地上通常配合塔吊使用，其主要通过电气控制系统控制吊笼的上、下运行及停靠。
在施工过程中，当吊笼超载时会造成钢丝绳与滚筒打滑，制动失败，甚至钢丝绳撕断，吊笼坠落，导致设备毁坏，人员伤亡，发生严重的安全事故。为保证施工安全，目前国内外的施工升降机行业要求每台施工升降机都需安装一个超载限制器，从而避免升降机超载运行。
现有的超载限制器通过将接收自外部称重传感器的模拟量信号转换成实际载重量数据，并在计算出来的实际载重量数据大于升降机的额定载重量时，发出声光报警信号，并切断升降机的运行指令。然而，上述超载限制器价格昂贵，大大增加了用户的使用成本。此外，上述超载限制器故障率较高；并且该超载限制器可直接拆除而不影响升降机运行，若超载限制器因故障而被拆除或使用者欲超负荷使用升降机而拆除超载限制器，将使升降机在没有任何超载保护的情况下运行，存在极大的安全隐患。
现有的施工升降机中，还有通过变频器实现超载保护功能：其通过变频器的输出功率或转矩来判断负载的大小，再经过变频器内部的逻辑计算，最终判断升降机是否超载。该方式虽然节约了用户的使用成本，但软件计算的误差却难以避免。例如，变频器计算功率和转矩一般需要在额定频率的80％左右相对比较精确，但此时升降机已经运行到40Hz，若此时确认超载则由于升降机已经运行一段时间，安全隐患已经存在。而在变频器低速运行阶段就进行计算，则误差往往达到50％甚至更大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述施工升降机超载保护成本高、拆除后仍然能够运行以及判断误差较大的问题，提供一种施工升降机超载保护系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种施工升降机超载保护系统，所述施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，该保护系统包括曲线创建单元、模拟量获取单元、载重量计算单元以及超载判断单元，其中：所述曲线创建单元，用于在调试阶段通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线；所述模拟量获取单元，用于从称重传感器采样获得当前模拟量信号；所述载重量计算单元，用于通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量；所述超载判断单元，用于在当前载重量超过额定载重量时确认超载；
所述曲线创建单元包括数据记录子单元以及曲线计算子单元，其中：所述数据记录子单元，用于记录该模拟量获取单元采集的模拟量信号及对应的载重量；所述曲线计算子单元，用于根据至少两组模拟量信号及对应载重量创建模拟量信号-载重量曲线。
在本发明所述的施工升降机超载保护系统中，所述模拟量信号-载重量曲线为直线。
在本发明所述的施工升降机超载保护系统中，所述模拟量获取单元在变频器待机状态采样称重传感器的模拟量信号。
在本发明所述的施工升降机超载保护系统中，所述超载判断单元在确认超载时限制变频器启动。
本发明还提供一种施工升降机超载保护方法，所述施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，该保护方法包括以下步骤：
(a)在调试阶段通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线；
(b)从称重传感器采样获得当前模拟量信号，并通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量；
(c)在当前载重量超过额定载重量时确认超载；
所述步骤(a)包括：
(a1)在吊笼的载重为第一重量时从称重传感器采样第一模拟量信号并通过变频器记录该第一模拟量信号及第一重量；
(a2)在吊笼的载重为第二重量时从称重传感器采样第二模拟量信号并通过变频器记录该第二模拟量信号及第二重量；
(a3)变频器根据记录的第一模拟量信号及第一重量、第二模拟量信号及第二重量创建模拟量信号-载重量曲线。
在本发明所述的施工升降机超载保护方法中，所述模拟量信号-载重量曲线为直线。
在本发明所述的施工升降机超载保护方法中，所述步骤(a)和(b)中，在变频器待机状态从称重传感器采样模拟量信号。
在本发明所述的施工升降机超载保护方法中，所述步骤(c)之后包括：限制变频器启动。
本发明的施工升降机超载保护系统及方法，通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线，并在施工升降机运行过程中通过该模拟量信号-载重量曲线及称重传感器的模拟量信号计算获得载重量，作为是否超载的依据，不仅判断准确，而且无需增加额外的硬件。
附图说明
图1是本发明施工升降机超载保护系统实施例的示意图。
图2是图1中曲线创建单元的实施例的示意图。
图3是模拟量信号-载重量曲线的示意图。
图4是本发明施工升降机超载保护方法实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明施工升降机超载保护系统实施例的示意图，该施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行。本实施例中的超载保护系统包括曲线创建单元11、模拟量获取单元12、载重量计算单元13以及超载判断单元14，其中上述曲线创建单元11、模拟量获取单元12、载重量计算单元13以及超载判断单元14可由集成到变频器的软件实现。
曲线创建单元11用于在施工升降机调试阶段，通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线。该曲线创建单元11在施工升降机调试时执行，且在称重自学习时，可通过两个或两个以上的点来计算模拟量信号-载重量曲线。上述模拟量信号-载重量曲线存储到变频器。
模拟量获取单元12用于从称重传感器采样获得当前模拟量信号(例如称重传感器的输出电压信号)。上述称重传感器位于变频器外，属于施工升降机的一个部件。由于施工升降机的吊笼在加速运行过程中，加速度同样能够产生负载，因此模拟量获取单元12最好在变频器待机状态时采样称重传感器的模拟量信号。
载重量计算单元13用于通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量。上述载重量计算单元13可直接将模拟量获取单元12从称重传感器采集的当前模拟量信号代入到模拟量信号-载重量曲线(由曲线创建单元11创建)中，从而获得当前模拟量信号对应的载重量，即施工升降机当前载重量。
超载判断单元14用于在当前载重量超过额定载重量时确认超载。上述额定载重量为变频器的一个参数，其可在施工升降机出厂时设置或调试时设置。
施工升降机超载保护系统通过在调试阶段创建模拟量信号-载重量曲线，并在施工升降机运行阶段使用模拟量信号-载重量曲线结合外围称重传感器计算载重量，以判断是否超载，不仅可省去超载限制器，而且可实现精确的超载判断。并且该施工升降机超载保护系统集成到变频器，只要变频器正常运行，施工升降机就无法屏蔽超载保护，大大提升了施工升降机的安全系数。
特别地，上述模拟量信号-载重量曲线可以为直线，从而曲线创建单元11可仅通过两个点创建模拟量信号-载重量曲线。此时，如图2所示，曲线创建单元11可包括数据记录子单元111以及曲线计算子单元112，其中数据记录子单元111用于记录该模拟量获取单元采集的模拟量信号及对应的载重量；曲线计算子单元112用于根据至少两组模拟量信号及对应载重量创建模拟量信号-载重量曲线。
例如，如图3所示，数据记录子单元111可在吊笼空笼状态时将当前载重量输入(例如通过输入装置输入)到变频器的功能码X1，同时记录此时模拟量获取单元12从称重传感器采集到的当前模拟量信号AI1。然后，数据记录子单元111在吊笼装入一定负载后将当前载重量输入(例如通过输入装置输入)到变频器的功能码X2，同时记录此时模拟量获取单元12从称重传感器采集到的当前模拟量信号AI2。这样，数据记录子单元111即获得了第一组数据(载重量X1和模拟量信号AI1)和第二组数据(载重量X2和模拟量信号AI2)，曲线计算子单元112即可根据上述两组数据计算直线方程的参数，从而获得模拟量信号-载重量曲线。
上述超载判断单元14可在确认超载时，限制变频器启动(即在接收到运行指令时也不执行)，从而避免了施工升降机的超载运行。特别地，施工升降机的额定载重量可稍小于静止状态时的最大载重量，以避免吊笼加速上升时载重量变大而危及系统安全。
如图4所示，是本发明施工升降机超载保护方法实施例的示意图，其中施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，该方法可由变频器执行并包括以下步骤：
步骤S41：在调试阶段通过称重自学习获得模拟量信号-载重量曲线。该步骤在施工升降机调试时执行，且在称重自学习时，可通过两个或两个以上的点来计算模拟量信号-载重量曲线。上述模拟量信号-载重量曲线存储到变频器。
具体地，上述模拟量信号-载重量曲线可以为直线。此时，该步骤首先在吊笼的载重为第一重量(例如第一重量为零，即吊笼空载)时从称重传感器采样第一模拟量信号并通过变频器记录该第一模拟量信号及第一重量；然后在吊笼的载重为第二重量时从称重传感器采样第二模拟量信号并通过变频器记录该第二模拟量信号及第二重量；最后变频器根据记录的第一模拟量信号及第一重量、第二模拟量信号及第二重量创建模拟量信号-载重量曲线。
步骤S42：在施工升降机启动运行时，从称重传感器采样获得当前模拟量信号(例如称重传感器的输出电压信号)。上述称重传感器位于变频器外，属于施工升降机的一个部件。由于施工升降机的吊笼在加速运行过程中，加速度同样能够产生负载，因此该步骤最好在变频器待机状态时采样称重传感器的模拟量信号(同样地，步骤S41在获取第一模拟量信号和第二模拟量信号时，也最好在变频器待机状态下获取)。
步骤S43：通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量。该步骤中，可直接将步骤S42获取的当前模拟量信号代入到模拟量信号-载重量曲线(由步骤S41创建)中，从而获得当前模拟量信号对应的载重量，即施工升降机当前载重量。
步骤S44：判断当前载重量是否超过额定载重量，并在当前载重量超过额定载重量时确认超载并执行步骤S45，否则执行步骤S46。
步骤S45：限制变频器运行(即在接收到运行指令时不启动变频器)，并返回步骤S42，重新采样称重传感器的模拟量信号。
步骤S46：在接收到运行指令时使变频器输出控制信号，控制电动机运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种施工升降机超载保护系统，所述施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，其特征在于：该保护系统包括曲线创建单元、模拟量获取单元、载重量计算单元以及超载判断单元，其中：所述曲线创建单元，用于在调试阶段通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线；所述模拟量获取单元，用于从称重传感器采样获得当前模拟量信号；所述载重量计算单元，用于通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量；所述超载判断单元，用于在当前载重量超过额定载重量时确认超载；
所述曲线创建单元包括数据记录子单元以及曲线计算子单元，其中：所述数据记录子单元，用于记录该模拟量获取单元采集的模拟量信号及对应的载重量；所述曲线计算子单元，用于根据至少两组模拟量信号及对应载重量创建模拟量信号-载重量曲线。
2.根据权利要求1所述的施工升降机超载保护系统，其特征在于：所述模拟量信号-载重量曲线为直线。
3.根据权利要求1所述的施工升降机超载保护系统，其特征在于：所述模拟量获取单元在变频器待机状态采样称重传感器的模拟量信号。
4.根据权利要求1所述的施工升降机超载保护系统，其特征在于：所述超载判断单元在确认超载时限制变频器启动。
5.一种施工升降机超载保护方法，所述施工升降机由变频器控制的电动机驱动运行，其特征在于：该保护方法包括以下步骤：
(a)在调试阶段通过称重自学习创建模拟量信号-载重量曲线；
(b)从称重传感器采样获得当前模拟量信号，并通过模拟量信号-载重量曲线计算当前模拟量信号对应的当前载重量；
(c)在当前载重量超过额定载重量时确认超载。
所述步骤(a)包括：
(a1)在吊笼的载重为第一重量时从称重传感器采样第一模拟量信号并通过变频器记录该第一模拟量信号及第一重量；
(a2)在吊笼的载重为第二重量时从称重传感器采样第二模拟量信号并通过变频器记录该第二模拟量信号及第二重量；
(a3)变频器根据记录的第一模拟量信号及第一重量、第二模拟量信号及第二重量创建模拟量信号-载重量曲线。
6.根据权利要求5所述的施工升降机超载保护方法，其特征在于：所述模拟量信号-载重量曲线为直线。
7.根据权利要求5所述的施工升降机超载保护方法，其特征在于：所述步骤(a)和(b)中，在变频器待机状态从称重传感器采样模拟量信号。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的施工升降机超载保护方法，其特征在于：所述步骤(c)之后包括：限制变频器启动。
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