CN104444829B

CN104444829B - 一种起重机智能防撞系统及方法

Info

Publication number: CN104444829B
Application number: CN201410494109.5A
Authority: CN
Inventors: 刘森; 唐世军; 傅勇
Original assignee: SICHUAN T0 CO-LIFTING EQUIPMENT Ltd
Current assignee: SICHUAN T0 CO-LIFTING EQUIPMENT Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: CN104444829A

Abstract

本申请提供了一种起重机智能防撞系统及方法，该系统包括：测距仪、操作手柄、变频器以及控制器；控制器用于将接收的测距仪检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器的输出频率；其中，变频器用于控制电动机的运转。该系统通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞。

Description

一种起重机智能防撞系统及方法

技术领域

本发明涉及机械智能控制技术领域，尤其涉及一种起重机智能防撞系统及方法。

背景技术

起重机，是由缆索或铁链及滑轮等组件组成的机械装置，它使用一个或多个简单机械原理组合而成，从而移动平常人类力量不足以移动的物件。起重机在货运业中，被用作移动货物；在建造业中，被用作移动大型设备；而在航海科技中，用于升高或者降低物品。然而，起重机在搬运过程中若发生碰撞则会引发重大安全事故。

传统的起重机一般采用机械式行程限位开关以限制起重机的终端行程距离或双车距离。然而，应用机械式行程限位开关的起重机，由于其运行速度以及机身和搬运货物重量的原因，在减速过程中的惯性冲击大，刹车距离长，引发机械限位尺触碰限位开关断电刹车，而机械限位尺较短，触碰后会发生碰撞而引发事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种起重机智能防撞系统及方法，以克服现有技术中应用机械式行程限位开关的起重机刹车时刹车距离长，从而导致双车相撞或者终端碰撞的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种起重机智能防撞系统，包括：测距仪、操作手柄、变频器以及与测距仪、操作手柄和变频器相连的控制器；

所述控制器用于将接收的所述测距仪检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与所述操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制所述变频器的输出频率；

其中，所述变频器用于控制电动机的运转。

优选的，所述控制器包括：离散量输入模块、模拟量模块以及控制输出模块；

所述离散量输入模块用于获取所述操作手柄的档位数据；

所述模拟量模块用于接收所述测距仪检测到的防撞距离，并将所述防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据；

所述控制输出模块用于将所述档位数据以及所述防撞距离数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果输出频率控制指令至所述变频器，以控制所述变频器的输出频率。

优选的，所述模拟量模块包括：接收模块和与所述接收模块相连的模/数转换模块；

所述接收模块用于接收所述测距仪检测到的防撞距离；

所述模/数转换模块用于将所述防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

优选的，所述测距仪为激光测距仪。

优选的，所述控制器为PLC系统。

优选的，该智能防撞系统还包括：与所述控制器相连的人机界面，用于实时采集所述控制器的数据信息，并实时监控并显示限位状态、电机状态。

优选的，所述控制器包括：离散量输入模块、模拟量模块、通信模块以及控制输出模块；

所述离散量输入模块用于获取所述操作手柄的档位数据；

所述模拟量模块用于接收所述测距仪检测到的防撞距离，并进行预处理得到预处理后的防撞距离数据；

所述控制输出模块用于将所述档位数据以及所述防撞距离数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果输出频率控制指令至所述变频器，以控制所述变频器的输出频率；

所述通信模块用于将所述档位数据、所述防撞距离数据发送给所述人机界面。

一种起重机智能防撞方法，包括：

实时采集防撞距离以及档位数据；

将所述防撞距离进行预处理后与所述档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果；

根据所述计算结果控制变频器的输出频率；

其中，所述变频器用于控制电动机的运转。

优选的，所述将所述防撞距离进行预处理具体为将所述防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

优选的，该方法还包括：根据所述档位数据、防撞距离以及输出频率，实时监控并显示限位状态和电机状态。

经由上述的技术方案可知，本申请提供了一种起重机智能防撞系统及方法，该系统包括：测距仪、操作手柄、变频器以及控制器；控制器用于将接收的测距仪检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器的输出频率；其中，变频器用于控制电动机的运转。该系统通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种起重机智能防撞系统结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种控制器的结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的一种起重机智能防撞系统结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的一种控制器的结构示意图；

图5为操作手柄四个档位具体数值范围；

图6为本申请实施例二提供的一种模拟量模块的结构示意图；

图7为本申请实施例三提供的一种起重机智能防撞方法流程图；

图8为本申请实施例四提供的一种起重机智能防撞方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为克服现有技术中应用机械式行程限位开关的起重机刹车时刹车距离长，从而导致双车相撞或者终端碰撞的问题，本申请公开了一种起重机智能防撞系统及方法，具体方案如下。

实施例一

本申请实施例一提供了一种起重机智能防撞系统，如图1所示，图1为本申请实施例一提供的一种起重机智能防撞系统结构示意图。该系统包括：测距仪101、操作手柄102、变频器103以及与测距仪101、操作手柄102和变频器103相连的控制器104；

测距仪101用于当起重机进入防撞区域时，实时检测防撞距离。

防撞区域具体指测距仪能够检测到的，起重机与行程终端的最大距离或者与其他车辆的最大距离范围。防撞距离即为起重机与行程终端的当前距离或者与其他车辆的当前距离。

操作手柄102用于响应操作人员的操作进行档位的调节，从而控制起重机的运行速度。

其中，需要说明的是，在进入防撞区域前，操作手柄可以根据操作人员的控制来控制电动机的转速，当进入防撞区域后，操作手柄将不能再强制控制电动机的转速。

变频器103用于控制电动机的运转。

控制器104用于将接收的测距仪101检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄102的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器103的输出频率。

如图2所示，图2为本申请实施例一提供的一种控制器的结构示意图，该控制器包括：离散量输入模块201、模拟量模块202以及控制输出模块203；

离散量输入模块201用于获取操作手柄的档位数据。

模拟量模块202用于接收测距仪检测到的防撞距离，并将防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

控制输出模块203用于将档位数据以及防撞距离数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果输出频率控制指令至变频器，以控制变频器的输出频率。

经由上述的技术方案可知，本申请实施例一提供的该种起重机智能防撞系统，包括：测距仪、操作手柄、变频器以及控制器；控制器用于将接收的测距仪检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器的输出频率；其中，变频器用于控制电动机的运转。该系统通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞。

实施例二

在实施例一的基础上，本申请实施例二公开了另一种起重机智能防撞系统，如图3所示，图3为本申请实施例二提供的一种起重机智能防撞系统结构示意图，包括：测距仪301、操作手柄302、人机界面303、变频器304以及与测距仪301、操作手柄302、人机界面303和变频器304相连的控制器305；

测距仪301用于当起重机进入防撞区域时，实时检测防撞距离。

具体的，在本实施例中，测距仪具体为激光测距仪，当然也可以为其他形式的测距仪，如超声波测距仪和红外测距仪，不做限定，可以根据具体情况进行选定。

防撞区域具体指测距仪能够检测到的，起重机与行程终端的最大距离或者与其他车辆的最大距离范围。防撞距离即为起重机与行程终端的当前距离或者与其他车辆的当前距离。激光测距仪进入设定的防撞区域后，根据功能将检测的距离转换成模拟量电平信号4-20mA，进一步将检测到的电平信号传输至控制器。

操作手柄302用于响应操作人员的操作进行档位的调节，从而控制起重机的运行速度。其中，需要说明的是，在进入防撞区域前，操作手柄可以根据操作人员的控制来控制电动机的转速，当进入防撞区域后，操作手柄将不能再强制控制电动机的转速。

人机界面303，用于实时采集控制器305的数据信息，并实时监控并显示限位状态、电机状态。

变频器304用于控制电动机的运转。

变频器作为驱动设备驱动电动机平稳运行，在接受来自控制器的不同频率指令下运行，并自身控制加减速时间及刹车系统。

控制器305用于将接收的测距仪301检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄302的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器304的输出频率，以及，与人机界面303进行数据通信。

具体的，在本实施例中，控制器可以选用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统。

如图4所示，图4为本申请实施例二提供的一种控制器的结构示意图，该控制器包括：离散量输入模块401、模拟量模块402、通信模块403以及控制输出模块404。

离散量输入模块401用于获取操作手柄的档位数据。

起重机档位一般分为四个档位，即一档、二档、三档和四档，司机室操作手柄作为给定档位，给定的档位以数值的形式存储在控制器中，在控制器中存储四个档位的数值是定量，如图5所示，图5为操作手柄四个档位具体数值范围，一档—5Hz(频率)—3277(PLC内部数据)；二档—15Hz(频率)—9825(PLC内部数据)；三档—25Hz(频率)—16384(PLC内部数据)；四档—50Hz(频率)—32767(PLC内部数据)。

模拟量模块402用于接收测距仪检测到的防撞距离，并将防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

图6为本申请实施例二提供的一种模拟量模块的结构示意图，该模拟量模块包括：接收模块601和与接收模块601相连的模/数转换模块602。

接收模块601用于接收测距仪检测到的防撞距离。

模/数转换模块602用于将防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

因为PLC系统只能处理的二进制信号，所以，测距仪检测到的防撞距离以电平信号的方式传输至该模拟量模块进行模/数转换预处理，故模拟量模块将该电平信号作A/D转换成二进制数值，即4-20mA对应0-32767的二进制数值。

在进入防撞区域后，防撞距离在发生变化，对应的PLC系统中模拟量模块接收处理的数值也在0-32767之间变化，在不断靠近目标检测物的过程中，数值是在32767—>0逐渐减少，是一个正比的变化。

控制输出模块404用于将档位数据以及防撞距离数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果输出频率控制指令至变频器，以控制变频器的输出频率。

同时，在考虑到操作人员可能在不同档位下进入防撞区域，故PLC系统的控制输出模块需要比较激光测距仪和操作手柄之间的数值，并以两者的较小值作为进入防撞后运行频率。

通信模块403用于将档位数据、防撞距离数据发送给人机界面。

HMI(Human Machine Interface，人机界面)人机界面通过通信模块实时采集来自PLC系统的数据，实时监控并显示限位状态、电机状态及报警信号。

经由上述的技术方案可知，本申请实施例二提供的该种起重机智能防撞系统，包括：测距仪、操作手柄、变频器以及控制器；控制器用于将接收的测距仪检测到的防撞距离进行预处理，将预处理后的防撞距离数据与操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制变频器的输出频率；其中，变频器用于控制电动机的运转。该系统通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞，而且能够通过人机界面实时监控并显示限位状态、电机状态。

实施例三

本申请实施例三提供了一种起重机智能防撞方法，如图7所示，图7为本申请实施例三提供的一种起重机智能防撞方法流程图。该方法包括：

S701：实时采集防撞距离以及档位数据。

具体的，在本实施例中，可以采用激光测距仪进行防撞距离的采集，当然也可以采用其他形式的测距仪，在此不做限定。档位数据通过采集操作手柄的档位，获取存储的档位对应的数据。需要说明的是，在进入防撞区域前，操作手柄可以根据操作人员的控制来控制电动机的转速，当进入防撞区域后，操作手柄将不能再强制控制电动机的转速。

S702：将防撞距离进行预处理后与档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果。

S703：根据计算结果控制变频器的输出频率。

其中，变频器用于控制电动机的运转。

在考虑到操作人员可能在不同档位下进入防撞区域，故需要比较激光测距仪和操作手柄之间的数值，并以两者的较小值作为进入防撞后运行频率。

经由上述的技术方案可知，本申请实施例三提供的该种起重机智能防撞方法，包括：实时采集防撞距离以及档位数据；将所述防撞距离进行预处理后与所述档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果；根据所述计算结果控制变频器的输出频率；其中，所述变频器用于控制电动机的运转。该方法通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞。

实施例四

本申请实施例四在实施例三的基础上提供了另一种重机智能防撞方法，如图8所示，图8为本申请实施例四提供的一种起重机智能防撞方法流程图。该方法包括：

S801：实时采集防撞距离以及档位数据。

S802：将防撞距离进行预处理后与档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果。

具体的，将防撞距离进行模/数转换预处理操作，得到防撞距离数据与档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果。

S803：根据计算结果控制变频器的输出频率。

其中，所述变频器用于控制电动机的运转。

S804：实时监控并显示限位状态和电机状态。

具体的，根据档位数据、防撞距离以及输出频率，实时监控并显示限位状态和电机状态。

经由上述的技术方案可知，本申请实施例四提供的该种起重机智能防撞方法，包括：实时采集防撞距离以及档位数据；将所述防撞距离进行预处理后与所述档位数据进行比较以及动态计算，得到计算结果；根据所述计算结果控制变频器的输出频率；其中，所述变频器用于控制电动机的运转；实时监控并显示限位状态和电机状态。该方法通过实时将防撞距离数据与档位数据进行比较及动态计算，利用计算结果输出指令控制变频器的输出频率，进一步控制电动机的转速，因此，无论起重机以哪种档位进入防撞区域，变频器都能智能控制运行在适当的频率来驱动电动机，从而提高了工作效率，并且，在临近终端或其他车辆时，变频器会运行在极低频率下直至刹车从而保证不发生碰撞，而且能够实时监控并显示限位状态、电机状态。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种起重机智能防撞系统，包括测距仪，其特征在于，该系统还包括：操作手柄、变频器以及与所述测距仪、所述操作手柄和所述变频器相连的控制器；

所述控制器用于将接收的所述测距仪检测到的防撞距离进行模/数转换预处理，将预处理后的防撞距离数据与所述操作手柄的档位数据实时进行比较以及动态计算，并根据计算结果控制所述变频器的输出频率；

其中，所述变频器用于控制电动机的运转。

2.根据权利要求1所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，所述控制器包括：离散量输入模块、模拟量模块以及控制输出模块；

所述离散量输入模块用于获取所述操作手柄的档位数据；

3.根据权利要求2所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，所述模拟量模块包括：接收模块和与所述接收模块相连的模/数转换模块；

所述接收模块用于接收所述测距仪检测到的防撞距离；

4.根据权利要求1所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，所述测距仪为激光测距仪。

5.根据权利要求1所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，所述控制器为PLC系统。

6.根据权利要求1所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，该智能防撞系统还包括：与所述控制器相连的人机界面，用于实时采集所述控制器的数据信息，并实时监控并显示限位状态、电机状态。

7.根据权利要求6所述的起重机智能防撞系统，其特征在于，所述控制器包括：离散量输入模块、模拟量模块、通信模块以及控制输出模块；

所述离散量输入模块用于获取所述操作手柄的档位数据；

8.一种起重机智能防撞方法，其特征在于，包括：

实时采集防撞距离以及档位数据；

根据所述计算结果控制变频器的输出频率；

其中，所述变频器用于控制电动机的运转。

9.根据权利要求8所述的起重机智能防撞方法，其特征在于，所述将所述防撞距离进行预处理具体为将所述防撞距离进行模/数转换预处理得到防撞距离数据。

10.根据权利要求8所述的起重机智能防撞方法，其特征在于，该方法还包括：根据所述档位数据、防撞距离以及输出频率，实时监控并显示限位状态和电机状态。