CN1037125A - 起重机遥控系统及其装置 - Google Patents

Abstract

一种起重机遥控系统及装置，其遥控系统以发令 器、收令器、扩展器上的单片机为结点，三种通讯方法 (无线对讲机、光缆、电缆)为路经组成单片机网，以结 点和路径的各种有机的搭配，组成了功能丰富、抗干 扰能力强的起重机有线和无线遥控系统。其装置由 发令器、收令器、扩展器、光纤通讯盒组成。发令器包 括操纵开关、编码调制器、单片机、无线发讯机，收令 器包括无线收讯机、解调器、单片机、可编程序控制 器，扩展器包括单片机、可编程序控制器，光纤盒包括 双向通讯盒、电光、光电转换板。

Description

本发明创造属于起重机的控制系统及其装置。

通常人们在操纵起重机时，位于司机室内。但当环境恶劣、有特殊要求或受到视线的限制时，起重机要求有遥控的功能。然而，目前仅有很少几个发达国家生产起重机遥控装置。

一般遥控系统由发令部分和收令部分所组成。

发令部份是将人操纵的控制开关命令，经过编码调制器送往发讯机，发讯机向远方受控的起重机或被控设备发讯。一般起重机由三个或四个机构组成：大车、小车、主提升、付提升，而有的大型起重机有二台小车（主小车、付小车），更有大型门式起重机还有悬挂回转吊车等，这也就是说一般的起重机由三个以上的机构或是说三个以上的座标组成。人操纵的开关必须体现对三个以上座标的电动机的全部控制，那就是对起重机的总电源，铃或蜂鸣器，探照灯，各座标电动机的正反转，加减速等的控制。一个机构用一个多档开关或二个机构合用一个多档开关，也有将二个机构的控制由一个双座标的十字开关控制。

编码调制器，是将多座标开关的命令编码调制，继而送往发讯机。编码调制的种类很多，例如可以编为不同频率之信号，可以编成串行二进制码等，而调制可以是调幅、调相、调频等不同方式。目前有的国家（苏联）用多个讯道控制一台起重机，有的国家（日本）用一个讯道的二进制码控制一台起重机。

发讯机要求有较高的频率稳定度，其频率视用户现场的工作环境而定，为了不至于干扰其它的通讯设施，发讯功率不大，只要保证有可靠的讯号电平即可。

发令部份是随人而移动的，所以希望重量轻，由储能电池供电。

收令部份是由收讯机、解调器、放大器、中间继电器所组成，传动电机被中间继电器操纵的接触器控制。在收讯机之后的解调器能将调频、调相、调幅的信号分解出有用的控制讯号，经过放大以及做相应的转换，然后去控制中间继电器。为适应不同类别的信号，解调器的种类也很多，至于中间继电器可能是为数不少的继电器，将其触头排列组合成再现发令器的控制意图，经过大功率接触器控制电机，从而实现对起重机的控制。

《起重机的电气设备》一书（苏联高洛夫斯基编，沈阳电气传动研究所1986年出版），叙述了美、德、日、苏、英等国家的遥控系统及装置。“全苏起重运输机械研究院”的遥控系统，其发令器是基于使用信号编制的不同频率特征的分离选择原则进行信号传送的。控制信号由主令开关发出，对于故障信号，接通电源和声响信号由单独的三个频道进行发生。控制机构的主令开关发生的信号由另外四个频道传送信息。所以共用七个频道进行传送一台起重机的控制命令。每个频道有不同的频率，该频道由主令开关进行调制，频率的发生是永久磁电介质的电感和电容器电路所产生，电路由一个带反馈的半导体晶体管所组成。多个控制信号之命令以频率合成之形式加于混频电路之中，借助于该电路混合加进去的所有的信号，把合成后的信号加给辅助调制器，继而接到发讯机的激励器进行信号的无线电传输。

民主德国研制的TMF遥控系统，它同时利用传送单个指令的多至30个分离的声频，按几何级数整定的这些声频在303～3229HZ范围之内，系统有30个通道。每个通道由传感器和声频变换器所组成，声频传感器装在便携式主令电器箱之内。声频变换器装在起重机的便携式操纵箱之内，当主令开关接通或按动按钮时，工作电压供给声频传感器，因此产生具有不同衰减的声频，然后将其多个声频进行混频放大、无线传输。

民主德国的遥控系统的通讯是以多达30个音频通道进行信号传送，为此收发均有多达30个音频信号发生器和音频鉴频器，其结构是复杂的。

英国的无线电遥控设备，使用多达20个遥控用的通道。

日本的遥控发讯机是由中规模集成电路按二进制编码去调制高频发报机进行发送摹?

综合以上各国的无线遥控系统，他们采用的是分立元件或是中规模集成电路，部件功能少，整体结构复杂。

《起重机电气设备》书中介绍的苏联“全苏起重运输机械研究所”的收令器部分，是由收讯机和七个频道的识别电路控制组件以及转换组件所组成。转换组件再去控制接触器组，然后才到起重机电动机电路。可见，从识别电路到起重机电路中间必须用转换组件。转换组件是控制组件与接通和分断起重机电机接触器组的中间环节。

控制一台起重机的开关电路是根据人的操作要求来动作的。每个机构的转换组件是用多组中间继电器来完成。转换开关组件服务于不同类别的机构是由不同的硬件联接完成的。所以其种类很多。苏联遥控装置共研制五种规格的转换组件，转换组件内部之连线也要依被控电动机的要求而变化，转换组件完成联锁的动作以大联锁的方式实现人的操作意图。

其它国家的遥控系统的转换组件也很复杂。

本发明创造的目的就是针对以往起重机遥控系统的不足，设计制造一种结构简单，功能强大，抗干扰性较强，应用范围广的新型起重机遥控系统及其装置。

本发明创造是由发令部分、通讯路径、收令部分及扩展器组成。通过路径有无线式、光纤式、电缆式三种。发令部分是将起重机控制开关组和各座标的操纵开关的命令信号送入单片机的并行接口中，被采样以后，由单片机软件进行滤波，再组成串行通讯命令码帧送出，经由音频信号发生器，二分频器、门电路、或门电路调制成调频信号，经超高频发讯机送出。

收令部份是由收讯机将接收来的信号送往解调器。解调过程是，当采用无线通讯时，由收讯机接收的信号，经过放大、整形、单稳态电路以及触发器组成的鉴频器，使调频信号恢复成计算机串行通讯口的信号，送入单片机，由单片机软件滤波命令判断，然后调用逻辑顺序控制器的软件对各机构的电动机进行控制。收令部分的单片机在收到由解调器来的串行通讯信号的同时，可以由单片机上的串行输出口向扩展器输出信号，由于扩展器接收的信号来自收令部分，所以它没有超高频收讯机及解调器。扩展器内的单片机收到串行通讯信号后进行软件滤波，命令判断，然后调用逻辑顺序控制器的软件对扩展器所管辖的机构的电动机进行控制。

收令部分的单片机可以用电缆或光纤式的有线路经和扩展器的单片机通讯，这样，发令部分、收令部分和扩展器之间构成了单片机网。发令和收令之间的通讯路经为无线式，也可以采用电缆或光纤的有线式。当采用无线式时，发讯机和收讯机均采用小型超高频对讲机。当采用有线路径时，其距离小时用光电隔离器进行通讯;距离大时，为了补偿通讯线路的寄生电容对于信号的影响，用阻容网络匹配，然后经线性电路的增强信号的幅度进行通讯。当采用光纤路径时，以光的逻辑信号传送计算机的数字信息，串行数字信号经开关电路驱动带有光纤的发光管，光纤另一端的光电管感光后发出逻辑信号，经过放大以后恢复串行数字信息。

收令部分和扩展器中之单片机的硬件及软件之有机结合成为带有可编程序控制之功能。单片机的接口、光隔离器以及双向可控硅组成的无触点功率放大电路、中间继电器和软件中间延时继电器相结合，执行可编程序的功能，用以对各种电动机进行控制。

本发明创造之特征，还可以结合附图进一步叙述如下：

附图1是起重机遥控系统方框图。

发令部分（FL）由十二个部件组成：起重机整体控制的

开关组〔1〕、用来发送电源合闸、探照灯、铃或蜂鸣器，紧急停车、转换操作等命令。这些命令是可能同时发生的，它们的状态直接被主机单片机〔4〕之接口所采样。各座标的操纵十字开关〔2、3〕它们在各自机构内的多个命令不可能同时发生，所以经过内装的编码器进行编码，命令码被压缩之后再送往单片机的并行接口中。全车命令和各机构被压缩的编码，经过单片机采样之后，由单片机软件进行滤波，消除触头之抖动，再组成串行通讯的命令帧送出。软件滤波之方法很多，一般计算机应用文献中均新凼觥Ｓ傻テ型ㄑ睹钪〉淖楹鲜橇榛畹模钪∧谥煞荨⒙胫啤⒑寰梢杂扇砑瓒ā⒍ㄒ濉：芊奖愕厥迪直渎耄茉谕怀导洹⒐こ∧诓捎猛恍?道来遥控。

单片机经串口输出端〔T×D〕送出之串行码的逻辑信号，经过反相器〔5〕后构成二个选通门〔8〕、〔9〕的输入信号，由串行信号〔T×D〕之逻辑值决定是由信号发生器〔6〕之频率，还是由二分频器〔7〕的二分之一频率进入发讯机〔11〕，或门〔10〕构成了两种频率信号之通道。

当采用无线通讯路径时，收发讯机用小型无线超高频对讲机，发令器内装有短天线卧于箱内。

当采用有线通讯路径时，用标准的RS-232接口，加光隔离器。在通讯距离大于100米时利用阻容网络匹配长线的寄生电容器。附图2是线路增强器的原理图。自远方来的T×D数据号进入由电阻〔13-3〕～〔13-5〕以及电容〔13-1〕〔13-2〕电容所组成的匹配网络，经过网络后校正了由于长线对数据信号而产生之畸变，再由线性电路〔13-6〕放大成R×D送到单片机通讯口中。

当采用光纤通讯路径时，用光接口〔14〕。

光纤接口的优点很多：

1.光纤不导电，所以不会受电磁干扰，也不会干扰其他设施。

2.不会因短路等事故，造成危害，光纤耐高温。

3.不需接地设置，抗干扰设置、屏蔽设施。

4.光纤很细，一公里才几公斤，一公里四芯光缆才几十公斤，柔韧性好，架设费用低。可以和高压、大电流电缆一起安装。

光纤接口之构成见附图3。

串行发送口T×D的信号经整形器〔14-1〕整形放大到能够驱动带有光纤的发光管〔14-2〕电信号转化成光信号在光纤中传输，由于光纤的传输损耗很低，每公里仅2-4分贝，在距离仅为几十米的起重机上不必采用落入光纤通讯窗口内之波长，这样则可以选用价格便宜的器件。光信号在光纤〔14-3〕中传输到受光端〔14-4〕，光电管将光信号转化成电信号送往放大整形电路〔14-5〕，电路之输出可接到串行口的R×D输入端。

无论采用有线式或光纤式通讯路径，在发令部分不用〔5〕～〔11〕的调制电路和发讯机。

电源装置〔12〕供给发令器电源，由高储能镉镍电池供电。在选用有线遥控系统时，电源装置由整流变压器和整流器供电。

单片机中之软件程序框图见附图4。

全车控制命令和各机构的控制命令被采样之后，由主机中的软件进行滤波，并用逻辑判断其错误性质，有错时取其原值，否则取新值，准备送出之命令由软件进行编码，排队成一帧帧串行信息，调用串行通讯的服务中断子程序送出。由程序框图可知信息是周而复始的不间断送出，比起间隙式、间隔式或一次式的来源有较为可靠的信息传输效果。

收令部分〔SL〕和扩展器〔K〕之组成见附图1，输出接口的细节见附图5。〔25-1BG〕～〔25-24BG〕是光隔离偶合器，〔25-1DSR〕～〔25-24DSR〕为双向可控硅，〔26-1J〕～〔26-24J〕是中间继电器。

扩展器的串行通讯口（R×D）接收来自收令器（T×D）的信号，这样扩展器〔K〕可以省掉超高频收讯机〔20〕、解调器〔21、22、23〕几个部件。现以无线方式的收令器为例说明各部件之功能。

由收讯机〔20〕来的信号首先进入整形器〔21〕，而整形器去触发单稳态电路〔22〕，单稳态电路之参数配合D触发器〔23〕构成一个简单的监频电路，这样由收讯机送来之变频的音频信号成了数字信号进入单片机〔24〕的串行输入口（R×D）。单片机〔24〕收到信号之后由软件进行逻辑识别、滤波，仿真控制屏软件经过开关量输出隔离器〔25-1BG〕～〔25-24BG〕去驱动强电的双向可控硅〔25-1DSR〕～〔25-24DSR〕，由双向可控硅接通中间继电器〔26-1J〕～〔26-24J〕，中间继电器可以实现总电源开关、探照灯、铃等起重机的全车控制，同时也实现了相应的座标机构的控制。

扩展器〔K〕和收令部分〔SL〕大致相同，但不设超高频收讯机〔20〕、解调器〔21〕～〔23〕，而且有线的方式在收令部分和控制箱之间通讯、扩展器可以是一个也可以增加到4个。发令部分〔FL〕、收令部分〔SL〕和扩展器〔K〕组成了单片机网，〔FL〕和〔SL〕之间的路径可以是无线方式、有线方式或光纤接口式〔GT〕。有线方式联通〔FL〕和〔SL〕时，构成了有线遥控系统。显然有线遥控系统，尤其光纤式可以有效高的命令传送率以及在6.5KM之内可以不必加中继之优点。单片机网之间无论采用何种力式通讯。无线的、有线的、光纤的均设计成了电位隔离式的电路，有效地防止了地电位之干扰。

单片机网灵活多变，结点（发令器、收令器、扩展器）和通讯方式之相互搭配，可以构成各种遥控系统。

单片机的程序是可编程的，根据控制之要求可以在软件之内设置时间继电器、中间继电器，由于软件内之变量可以多次调用。所以等于设置多个时间继电器或中间继电器，通过软件之判断，处理即可以模仿各类控制屏之功能，达到软件仿真之效用。时间继电器和中间继电器均在软件之内，而在硬件上不必有实体，这样就大大简化了硬件，省掉了大联锁的电路。

收令部分单片机的程序框图见附图6。

收讯中断程序在收到一个完整的字符后被调用，程序将识别是否帧的起始符，如果是则连续采集一帧信息，在采够一帧信息之后，判断有错否，如果有错即取旧命令，无错取新命令。

收令部分单片机的主程序见附图7。首先取回中断程序采集的控制命令，该命令已在中断程序内滤波。

程序首先处理紧急仃车的全车命令和其他全车的操作命令，那就是总电源合闸还是跳开。

总电源合闸之条件是已合闸或是控制开关均在零位，跳开命令之条件是已跳开或总电源钮子开关断开。

程序对于各机构之命令进行扫描处理，调用各机构的控制屏仿真软件，当各机构的扫描完成后下一个循环开始工作。

控制屏的种类很多，所以仿真软件也有多个，用那一种软件就将其写入只读存贮器中去。

附图8示出了收令部分和扩展器控制起重机平移机构的原理，图中示出了中间继电器〔26-1J〕～〔26-24J〕，是如何与起重机移动控制屏相联结的。一般〔26-1J～26-6J〕几个继电器做为全车控制用，诸如总电源、电铃、探照灯等。图8示出了利用〔26-8J～26-13J〕控制一台平移机构的pQy1-60/H、～250/H的标准屏，使用3-0-3挡十字开关或4-0-4挡十字开关来进行控制。左侧是由单片机来的开关信号，该信号已经隔离，〔26-8DSR～26-130SR〕双向可控硅带动〔26-8J～26-13J〕继电器，其触头按图中所示线号对应的接到右侧电动机控制线路相应的端子上即可。图8之右侧ZC、FC是正反转接触器。FJC、1JSC、2JSC、3JSC等是反接电阻切换和3挡加速接触器，而1LSJ、2LSJ为延时继电器。

在遥控的触头和原有主令开关为并联的情况下还要加上不允许同时操作的联锁开关。

由原理图8可知，单片机输出之开关量直接去控制接触器，它们之间不需用转换器组件。当控制屏越复杂，主令开关挡次越多时，转换组件也相应的增加越复杂，如果采用本发明创造之系统，优越性十分明显。

也可用其它编号的继电器，例如〔26-1J～26-6J〕完成上述控制，只要更改软件即可。附图9是收令部分和扩展器控制起重机提升机构的原理图。用〔26-14J～26-24J〕代替PQS1屏上的11片主令开关之节点，用3-0-3挡十字开关进行操纵，只要将左图中〔26-14J～26-24J〕的联锁节点并联在相应端子上就可以了。它们的动作次序由可编程的软件进行操纵，可见其线路简单，不需用转换器组件。由于程序是可编的，所以中间继电器可以选择其他编号的，只要别的机构还没有使用的就可以了。附图9中左侧接收来自单片机的开关量信号，该信号先经光电隔离器〔25-14BG～25-24BG〕，哪一个光电隔离器开放，则相应的双向可控硅DSR和继电器J就被接通。

起重机遥控装置由发令器和收令器以及通讯路径组成，其发令器箱上装有多挡十字开关全车控制按钮，由单片机编码，电子线路板调频调制之后送往卧于发令器箱内之超高频发讯机，通过装在发令器箱内之短天线向远方受控设备的收令器发令。收令器由超高频收讯解调板、单片机、放大器、双向可控硅组成。收令器中之超高频收讯机将收到之信号送往解调板、单片机板，利用单片机上的软件进行逻辑、判断等处理，恢复控制命令之后，由单片机上的逻辑控制器软件去驱动功率放大组件。功率放大组件由光电隔离器直接带动双向可控硅，构成无电弧切换的弱电到强电的控制，再带动继电器，接触器、实现起重机上各种机构电动机的控制。

收令器和扩展器为单片机网的结点，它们之间的通讯路径可以由有线或光纤来完成，结点和路径之有机搭配可以做出无司机室，无控制电缆、滑线之吊车。

本发明创造在收令器和扩展器之间仅用一根信号电缆或光纤联接，这样，小车上的电气控制设备可以放在小车之上，起重机可以不要强电控制电缆或滑线。

本发明创造的多档十字开关有多种规格、无结点保证了工作的可靠性，而4-0-5档的开关尤其适用于大型起重机的提升机构。

本发明创造的遥控装置结合附图进一步叙述如下：

附图10是起重机遥控装置之发令器、收令器（扩展器）的示意图。

便携式发令器〔FL〕可由操纵者随身挂在肩上，在其面板上插装有十字开关〔2〕、〔3〕，全车控制用开关按钮〔1〕，储电池〔12〕，钥匙开关〔15〕。机箱〔16〕内装有单片机〔4〕，调制器〔5～10〕以及发讯机〔11〕。

收令器〔SL〕的矩形柜〔31〕内装有超高频接收机〔20〕，解调装置〔21-23〕，单片机〔24〕。由光电隔离器和双向可控硅所组成的功率放大组件〔25〕，功率放大组件带动中间继电器〔26〕，中间继电器接起重机电路〔27〕驱动电动机〔M〕。

柜内可以接光纤通讯接口〔14〕。扩展器〔K〕和收令器〔SL〕大致相同，其区别是前者不必装设超高频收讯机及解调装置，扩展箱和收令箱之通讯路径可以是光纤、电缆或无线。

附图11是光纤接口的示意图，光纤接口线路〔GT〕是由双向传输盒〔14-1〕。〔14-4〕组成，光缆〔14-3〕之长度视用户之需要而定，双向传输盒内装有光电，电光转换及放大线路的印刷板〔14-2〕。〔14-5〕。

每个十字开关可操纵二个座标，例如可控制大车、小车，二个十字开关可控制一台吊车的四个机构。每个座标有多位置，其中一个零位，另外几个位置分别代表正、反转、中高速。

如果按每个座标之位置数来区分，十字开关有四种：

1.1-0-1的档次，共三个位置，一个中间位，前后和左右各一个位置。一个开关中有二个座标，也就是1-0-1位的二组转换节点。

2.3-0-3的档次，共7个位置，一个中间位，前后和左右各三个位置，一个十字开关中有两个座标，也就是二个3-0-3位的转换节点。

3.4-0-4的档次，共九个位置，一个中间位，前、后和左、右各四个位置，一个十字开关中有两个座标，也就是两组4-0-4位的转换节点。

4.4-0-5的结构，共10个位置，一个中间位，前后各四位，而左为4位和右为5位，其中4-0-5专为提升机构而用，两个座标共有十九个档位，它可控制较复杂的提升机构。

按触头动作区分十字开关是二种：

1、接触式：活动的动触点和印刷板上的静止触点接触构成开关信号输出。

2、无接触式：由非接触式传感器形成开关信号。

按信号输出的形式可分为两种：

1、直接编码输出：一般用于1-0-1十字开关，用以控制简单的机构，例如那些启动工作，不调速的电葫芦式吊车。

2、编码输出：在3-0-3、4-0-4、4-0-5档的十字开关，如果直接输出则信号线太多，不宜和计算机接口联结。在研究它们不可能出现多位信号之特点，在其每个座标上由电子线路进行编码。图12是4-0-4档十字开关的编码线路原理图。该图中〔2-1〕是发光管，按装在转动轴上，对应〔2-2〕～〔2-10〕中之一个传送档位信息，〔2-2〕～〔2-10〕是九个光电管，它们分别接在上拉电阻〔2-11〕～〔2-19〕和集成电路编码器〔2-21〕之间，在无光照射的光电管三极管关闭情况下，集成电路之输入为上拉高电平，而当发光管〔2-1〕照射到任一个，例如〔2-6〕号光电管时，6号光电管导通，该发射极将编码器的6号输入脚拉到地电平，查看真值表〔2-22〕输出的4根信号线y0-y3值为1010，这种编码输出的十字开关减少了计算机的接口位数。

按手柄的结构可将十字开关分为两种：

1、手柄上中央带一辅助按钮，该按钮可以做为安全按钮，专用按钮，该按钮和十字开关配合使用可防止在万一手臂误碰十字开关情况下之误动作。

2、手柄中央不带按钮的十字开关。

本发明的控制系统是以大规模集成电路的单片机网为基础的，单片机的功能强大，除具备一般单板机的功能之外，还有串行通讯功能，开关量输入/输出功能。

单片机的软件是可编程的，所以其通讯的码制，传输速率均可改变，串行通讯口仅占用一个信道，在调制和解调方面要比起全苏起重运输机械设计研究院的七个频道的通信装置，英国的二十个遥控通道所用的设备简单的多。

将单片机做为发讯机的主令电器如编码器，串行码生成及发生器将大大地简化发令器部分之结构。单片机的逻辑处理功能大，可以将通讯码方便地，因地制宜地改成为五单位、七单位码或二进制码，而不必更换硬件。此外发令的单片机可以被微型机、小型计算机所代替。本遥控系统很自然地成为计算机系统的智能终端。

单片机装在接收装置的收令器〔SL〕、扩展器〔K〕之内，由软件识别命令码，由软件实现逻辑和顺序控制功能，代替诸如全苏起重运输机械设计研究院的转换组件将会大大减少设备的投资，因为只要改变软件就可以实现仿真各种控制屏的动作，从而统一在一种硬件之中，以一种硬件代替全苏起重运输机械设计研究院的多种转换组件。

本发明创造的遥控系统和装置采用的是单片机网，其网的各节点之间的通讯路径可以是无线方式，有线方式，光纤方式三者之中的一种。

遥控起重机的安全是极其重要的技术条件之一，本发明创造设有下列安全措施：

非接触主令开关确保工作的安全性;

当发令器的控制开关，处于非零位时，收令器保证不合机上电源;

发令器的循环命令码，可以确保及时修正误码;

当发令器的循环码仃发时，右侧信号灯暗，揭示已经仃车;

发令器上设有专用保险按钮两个，防止人臂误碰手把的误操作;

发令器上设有紧急仃车和总电源控制开关，确保安全工作;

单片机上的奇校验和软件滤波可以滤除错误命令码;

发讯机的锁相频率发生器有极高的稳定度，保证超高频发讯机的可靠工作;

收讯机由工作极为可靠的集成电路进行收讯和解调工作;

光纤可以和大电流，高电压的电缆一起走线，而信号线不被强电场和强磁场污染，从而确保单片机网正确地控制各台远方的电机;

可编程的软件可以仿真各类控制屏，实现单一硬件可覆盖控制全行业的控制屏，而且还可以避免触头的大联锁，确保工作的安全，单片机接口的无触头偶合是弱电到强电过渡的最可靠手段;

发讯机的场强只在作用区内，不会影响电视，通讯;

收讯机的超高频有很强的抗工频干扰能力，不会因车间内电炉、电焊机、巨型变压器、大型可控硅装置的干扰引起误动作;

遥控系统各部件之间，无论采用何种通讯方式（无线、有线、光纤）的情况下，各电路均为电位隔离的，防止控制命令的污染，使系统有极高的可靠性。

总之，本发明创造具有结构简单，功能强大，安全可靠以及抗干扰能力强的优点是应用范围很广，经济合理的一种新型起重机遥控系统及其装置。

本发明创造的几种典型的系统联结方式如附图13，附图14。

点对点无线式：见附图13（A），发令器FL和收令器SL之间用无线方式时，适用于中型吊车，移动设备之无线遥控，图中FL为发令器，SL为收令器，BD为信号传输速率。

点对点有线式：见附图13B，发令器FL和收令器SL之间有线联络适用于固定设备的有线控制，用双线或单线传送，可达到1200M，传送速率为1200BD。

点对点光纤式：见附图13（C），发令器FL和收令器SL之间用光纤接口〔14〕联络，适用于有强大干扰、大电流、强磁场的车间、场地，反应速度很快的有线遥控。光纤传输可在6500M之内不必增加中继放大，传输信息之速率达19200BD。

点对点群的无线式和群体之间的有线式：见附图13（D）、（E）、（F）适用于大型的移动设备，例如大型造船门吊，水电站门机，车上设备较多，且控制复杂的场合。

点对群的无线式，群体之间为光纤接口式，见附图14（A）。适用于各种中大型移动设备，例如大型吊车，光缆可以和已有电缆共同地装于电缆导车或悬挂电缆之中，具有工作安全可靠的突出优点。可用于新型无司机、无控制电缆的吊车。

点对群的无线式，群体之间为光纤和有线式，见附图14（B）。适用于大型吊车，光缆可以和已有电缆共同地装于电缆导车或悬挂电缆排之中，具有工作安全、可靠的突出优点。可用于新型无司机室，无控制电缆的吊车。

有线式见附图14（C）、（D），由信号电缆或光缆组成的各类有线遥控，适用于固定设备之远方控制，有线式用于那些现场屏蔽物多或在隧道，不适用超高频电磁波传导的场合。

遥控装置的应用范围很广，可用于指挥移动设备和固定设备现结合附图15、16、17、18、19、20、21;举例如下：

小型起重机：见附图15，控制3～4台电动机，用FL发令器、SL收令器、ZD充电器各一台和其相应的软件一套。

全车控制对总停T、电铃L、探照灯D进行管理，3～4台电动机M带动各机构。

中型起重机：见附图16，控制二台复杂操作和二台一般操作的共四台电动机。用发令器FL、收令器SL、扩展器K、充电器ZD共四件及相应的软件一套，强电控制屏P、箱×另配。

全车控制对总停T、电铃L、探照灯D进行管理。电动机M、转子电阻R控制屏P、控制箱×是另配的。此外还可以操纵起重电磁铁E，

中型起重机：见附图17，控制二台复杂和两台一般操作的共四台电机，和图16相同，但收令器SL和扩展器K之间用光纤通讯。

光通讯接口〔14〕连接收令器SL和扩展器K，光纤抗干扰能力强，用于车上干扰场强高的场合。

大型起重机：见附图18，可控制四台复杂操作的和二台一般操作的共六台电机，用FL发令器、充电器ZD、收气箱SL、扩展器K、二个光接口〔14〕共七台设备及相应软件一套。强电的箱×，屏P是另配的。

两个人交替控制一台起重机：见附图19，该起重机可以是小型的，中型的、大型的。选用二台发令器FL、ZD充电器、收令器SL、扩展器K、光纤接口〔14〕共六台设备及相应的软件一套。强电屏P和箱×是另配的。

一个人同时控制ㄆ鹬鼗杭酵?0，该两台起重机可以是小型的、中型的、大型的，选用FL、ZD、两台ZD、二台K、二个〔14〕共八台设备及相应的一套软件。强电屏P、箱×另配。

上述所有发令器FL均可以用其他类型微型机、小型机、大型机发出之指令去调制发讯机，从而达到由计算机指挥起重机之目的。

指挥固定设备：见附图21，发令器FL和收令器SL之间通讯路径〔TX〕可以采用电缆或光纤，这时发令器FL和收令器SL之内不设通讯部件以及它们的附属部件。

这种系统实际上是多级计算机网络系统，上位机是发令器FL，也可以是其他类型的微机、小型机、大型机，而被控的设备可以是机械设备、机床、水力闸门、泵站等等。

发令器可以固定在一处由整流器供电。

图面说明：

图1：起重机遥控系统方框图

1-起重机整体控制用开关组

2.3-十字开关

4-单片机

5-反相器

6-频率信号发生器

7-二分频器

8.9-选通门

10-或门

11-发讯机

12-镉镍储电池

13-有线通讯路径

14-光纤通讯路径

20-收讯机

21-整形器

22-单稳态电路

23-D触发器

24-单片机

25-开关量输出隔离器

26-双向可控硅和中间继电器

M-电动机及其电路

图2：线路增强器原理图

T×D-讯号发送线

R×D-讯号接收线

GND-讯号地线

13-3～13-5-匹配电阻

13-1、13-2-匹配电容

13-6-线性电路

图3：光纤接口

T×D-讯号发送线

R×D-讯号接收线

14-1、14-5-线性电路

14-2-带尾纤的发光管

14-4-带尾纤的光电管

14-3-光纤

图4：发令器单片机程序框图

图5：开关量输出示意图

20～24-同图1所示

25-1BG～25-24BG-光电隔离器

25-1DSR～25-24DSR-双向可控硅

26-1J～26-24J-中间继电器

图6：收令器单片机软件程序框图

图7：收令器单片机主程序框图

图8：收令器和扩展器控制起重机移动机构原理图

25-8BG～25-13BG、25-8DSR～25-13DSR、26-8J～26-13J-同图5

M-电动机

RQ-电阻器

1DK、2DK-电源开关

ZC、FC、FGC-正、反转、反接的接触器

1JSC～3JSC-加速接触器

ZDC-制动器接触器

1LSJ、2LSJ-联锁时间继电器

图9：收令器和扩展器控制起重机提升机构原理图符号同图8

图10：起重机遥控装置之发令器、收令器、扩展器示意图

FL-发令器

SL-收令器

K-扩展器

1～12、14、20～26-同图1所示

15-钥匙开关

16-发令器机箱

27-电动机操纵电路

M-电动机

图11：光纤接口示意图

14-1、14-4-双向传输盒

14-3-光缆

14-2、14-5-光电和电光转换放大线路板

图12：4-0-4挡十字开关的编码线路原理图

2-1-发光管

2-2～2-10-光电管

2-12～2-20-电阻

2-21-集成电路编码器

2-22-真值表

Y0～Y₃-编码器输出线

图13：单片机网联结方式

FL-发令器

SL-收令器

K-扩展器

600BD、1200BD、19200BD-600、1200、19200通讯速率，100M、1200M、6500M-100、1200、6500米

图14：单片机网联结方式

图15：遥控装置控制小型起重机示意图

FL-发令器

ZD-充电器

SL-收令器

D-探照灯

L-电铃

T-总仃继电器

M-电动机

图16：遥控装置控制中型起重机示意图

P-控制屏

X-控制箱

R-电阻

E-起重电磁铁

图17：遥控装置控制中型起重机示意图

图18：遥控装置控制大型起重机示意图

图19：两个人控制一台起重机示意图

图20：一个人同时控制二台起重机示意图

图21：有线遥控系统示意图

Claims (10)

1、一种由发令、收令两大部分以及通讯路径组成的起重机遥控系统，其发令部分是将人操纵的控制开关之命令，经过编码调制器编为不同频率信号或串行二进制码，并以调频(或调相、调幅)等方式调制，继而送往发讯机，收令部分是由收讯机将接收的信号首先送到解调器，使调频(或调相、调幅)之信号分解出有用的控制信号，经过放大以及做相应的转换，然后去驱动中向继电器，带动大功率接触器控制起重机电机，通讯路径可以是无线式或电缆式，其特征在于所述的发令部分是将起重机整体控制开关组和各座标的操纵十字开关的命令信号，经过集成电路压缩、编码，送入单片机的并行接口中，被采样后，由单片机软件进行滤波，编成串行码通讯命令帧送往调制电路，经调制后的信号由发讯机送出，收令部分是由收讯机将接收来的信号送往解调装置，使调频信号恢复成计算机串行通讯信号后，送入单片机，由单片机软件滤波、命令判断，然后调用逻辑顺序控制器的软件对各机构之电动机进行控制，收令部分的单片机在收到由解调装置来的串行通讯信号的同时，可以由单片机上的串行输出口向扩展器发出通讯信号，扩展器在收到信号之后，由软件进行逻辑判断，通过单片机接口去完成扩展器所管辖的电动机的控制，收令部分的单片机可以用电缆或光纤有线路径和扩展器的单片机通讯，这样，发令部分、收令部分和扩展器之间构成了单片机网，发令部分和收令部分之间的通讯路径为无线式，也可以采用电缆或光纤的有线式，当采用无线式时，收、发讯机采用超高路的小型对讲机，当采用电缆有线式时且通讯距离很大时应有线路增强器，当采用光纤有线式时，应有专门的光接口，其通讯路径是将串行数字信号，经过开关电路驱动发光管，使接于发光管的光导纤维中形成逻辑光信号，逻辑光信号激励受光的光电管，其信号经过放大、还原成串行数字信号。

2、按照权利要求1所述的起重机遥控系统，其特征在于所述的逻辑顺序控制器是指以单片机接口，光隔离器以及双向可控硅组成的无触点功率放大电路，中间继电器，软件中间继电器，软件延时继电器之间的配合，由单片机执行的可编程序控制器。

3、按照权利要求1所述的起重机遥控系统，其特征在于所述的发令部分之调制过程是当采用无线通讯时，由音频信号发生器二分频器、门电路、或门电路调制成调频的信号，由超高频发讯机送出。

4、按照权利要求1所述的起重机遥控系统，其特征在于所述的收令部分的解调过程是当采用无线通讯时，由收讯机接收信号后，经过放大、整形、单稳态电路以及触发器组成的鉴频器，恢复成串行数据通讯的命令信号。

5、按照权利要求1所述的起重机遥控系统，其特征在于所述的电缆线路增强器，是阻容匹配和线性放大器电路。

6、一种由发令器、收令器以及通讯路径组成的起重机遥控装置，其发令器是一个便携式箱体，内装控制开关调制器和发讯机，由人操纵的控制开关命令，径调制器通过发讯机送出，收令器箱体内装收讯机，解调器、放大器、继电器、接触器，收讯机接收信号后，经过解调器、放大器，由继电器带动接触器控制电机，通讯路径为无线式，也可以是电缆有线式，其特征在于所述的发令器在箱体面板上按装有十字开关、全车控制按钮，这些控制开关发出命令送入卧于箱内之单片机进行采样，滤波编码，送往与单片机连接的调制电子线路板，调制后的高频信号通过发讯机送出，收令器矩形箱体内装有超高频收讯机、解调电子线路板和单片机以及功率放大器，双向可控硅、中间继电器，高频收讯机将接收之调频信号通往解调板恢复成串行通讯信号送入单片机，由单片和软件滤波、判断，由逻辑控制软件去驱动功率放大组件，通过中间继电器、大功率接触器，完成对起重机上各机构电机的控制，收令器的单片机在收到由解调板来的串行通讯信号的同时，可以由单片机上的串行输出口向扩展器发讯，扩展器在收到信号之后，由软件进行逻辑、判断，通过单片机接口去控制扩展器所管辖的电动机，收令器的单片机可以用电缆或光纤有线路径和扩展器的单片机通讯。这样，发令器、收令器和扩展器之间构成了单片机网发令器和收令器之间的通讯路径为无线式也可以采用电缆或光纤的有线式，当采用无线式时，收、发讯机用超高频的小型对讲机，当采用电缆有线式时，且通讯距离大时应有线路增强器，当采用光纤有线式时，应有专门的光接口。

7、按照权利要求6所述的起重机遥控装置，其特征在于所述的光接口，是由双向转换盒、光缆和光电、电光转换电子线路板所组成的。

8、按照权利要求6所述的起重机遥控装置，其特征在于所述的十字开关，是二座标十字开关，其输出信号是经过集成电路压缩的编码，并且和微处理机的接口相兼容。

9、按照权利要求6、8所述的起重机遥控装置，其特征在于所述的十字开关除有1-0-1档、3-0-3档、4-0-4档外，还有适用于大型起重机提升机构的4-0-5档。

10、按照权利要求6所述的起重机遥控装置，其特征在于所述的单片机网，为了制造无强电控制电缆、滑线的起重机可以将收令器置于起重机大梁上，将扩展器置于起重机小车上，收令器和扩展器用光纤或电缆联结。

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