CN104860222A - 起重卷扬机的制动系统的越权控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起重卷扬机的制动系统的越权控制装置，包括采发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、落钩信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元，所述发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元与PLC控制器连接，所述PLC控制器与越权控制制动机构连接，所述越权控制制动机构与起重卷扬机的制动系统连接。本发明还提供一种起重卷扬机的制动系统的越权控制方法。本装置不仅结构简单，成本低，而且能确保起重卷扬机的使用安全。本方法能确保起重卷扬机的使用安全，推广应用价值大。

Description

起重卷扬机的制动系统的越权控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种起重卷扬机的控制方法，具有涉及一种起重卷扬机的制动系统的越权控制装置及方法。
背景技术
在生产中，起重机卷扬控制中由于元件故障（如平衡阀损坏，液压马达损坏）或者卷扬传动链中某个机械连接损坏（如液压马达轴头扭断），会发生突然地垮钩，尤其吊重时发生垮钩，非常危险，如不及时制动，将产生非常严重的后果，可能造成设备构件损坏和人员伤亡。
因此，我们迫切需要一种起重卷扬机的紧急制动装置，以确保起重卷扬机的使用安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种确保起重卷扬机的使用安全的起重卷扬机的制动系统的越权控制装置及方法。
本发明在原起重机制动系统基础上，增设各种信号收集器与PLC处理器，全面收集与监控判断起重机卷扬工作状态，发现失控，立即发出指令，越权直接控制使卷扬制动系统闭合，保证卷扬系统的安全。
本发明是这样实现的：
一种起重卷扬机的制动系统的越权控制装置，包括采集发动机运转及停止信号的发动机信号采集单元、采集起重卷扬机的操作手柄的运行方向及停止状态的操作手柄信号采集单元、采集卷筒旋转速度的卷筒旋转速度采集单元、采集卷筒旋转方向信号的卷筒旋转方向采集单元、采集马达两侧压力的马达压力信号采集单元，所述发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元与PLC控制器连接，所述PLC控制器与越权控制制动机构连接，所述越权控制制动机构与起重卷扬机的制动系统连接。
更进一步的技术方案是：所述越权控制制动机构包括设置在起重卷扬机刹车油路和油箱间的二位二通电磁换向阀，PLC控制器控制二位二通电磁换向阀的通断，从而控制起重卷扬机的制动。
更进一步的技术方案是：所述越权控制装置还包括采集自由落钩的开启信号的落钩信号采集单元，所述落钩信号采集单元与PLC控制器连接。
本发明还提供一种使用起重卷扬机的制动系统的越权控制装置进行越权控制的方法，它包括如下步骤：
步骤一、信号采集
所述发动机信号采集单元采集发动机的运行及停止信号；所述操作手柄信号采集单元采集操作手柄的起升、停止、下降三种状态的信号；所述落钩信号采集单元采集自由落钩的开启信号；所述卷筒旋转速度采集单元采集卷筒旋转速度信号；所述卷筒旋转方向采集单元采集卷筒旋转方向信号；所述马达压力信号采集单元采集马达两侧压力信号；
步骤二、信号处理
所述PLC控制器接收并处理发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、落钩信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元采集的信号，通过上述信号判断起重卷扬机是否处于失控状态；
步骤三、控制越权控制制动机构动作
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于失控状态时，PLC控制器使越权控制制动机构的二位二通电磁换向阀得电，从而使起重卷扬机制动；并同时采用预定的提示符（灯光字幕显示或音响指示）显示是哪种情况导致的失控，有助于设备的故障处理；
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于正常工作状态时，PLC控制器不向越权控制制动机构发送命令。
更进一步的方案是：步骤二中，PLC控制器判断起重卷扬机是否处于失控状态的方法为：
当落钩信号采集单元没有采集到自由落钩的开启信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到有卷筒旋转速度超限，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集的操作手柄处于停止状态信号时，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当发动机信号采集单元采集到发动机的停止信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集有操作手柄处于上升或下降状态信号时，但卷筒旋转方向采集单元采集的卷筒旋转方向却与操作手柄的上升下降状态相反，则判断起重卷扬机失控；
当马达压力信号采集单元采集到的马达两侧压力异常时，则判断起重卷扬机失控。
更进一步的方案是：在越权控制的同时，PLC控制器显示是哪种触发原因导致的制动（以事先设定的特定故障码显示），便于故障的分析与处理。
本发明加设一套起重卷扬机的制动系统的越权控制装置，这套装置独立于原车的操作控制系统，并不影响原车的操作与控制，但这套装置会收集发动机和操作信息，监控卷扬状态，一旦判断发现卷扬处于失控状态，立即强制控制制动系统闭合，这种强制动作是最高权限级别的，保证了起重机动作的安全。
本发明的有益效果在于：1、通过各种信号采集单元采集起重卷扬机的工作状态，将采集的信号传递给PLC控制器做判断，当PLC控制器判断出起重卷扬机处于失控状态时，PLC控制器马上向越权控制制动机构发送制动命令，越权控制制动机构使起重卷扬机制动，大大增加了起重卷扬机的使用安全。2、本装置独立于起重卷扬机的制动系统，不影响起重卷扬机的正常工作，便于安装与拆卸。3、本装置结构简单，成本低，便于推广应用。4、本方法虽然简单，但能确保起重卷扬机的使用安全，推广应用价值大。
附图说明
图1为本发明起重卷扬机的制动系统的越权控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，一种起重卷扬机的制动系统的越权控制装置，包括采集发动机运转及停止信号的发动机信号采集单元、采集起重卷扬机的操作手柄的运行方向及停止状态的操作手柄信号采集单元、采集自由落钩的开启信号的落钩信号采集单元、采集卷筒旋转速度的卷筒旋转速度采集单元、采集卷筒旋转方向信号的卷筒旋转方向采集单元、采集马达两侧压力的马达压力信号采集单元，所述发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、落钩信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元与PLC控制器连接，所述PLC控制器与越权控制制动机构连接，所述越权控制制动机构与起重卷扬机的制动系统连接。
本实施例中，所述越权控制制动机构包括设置在起重卷扬机刹车油路和油箱间的二位二通电磁换向阀，PLC控制器控制二位二通电磁换向阀的通断，从而控制起重卷扬机的制动；所述发动机信号采集单元为第一单片机，操作手柄信号采集单元为位移传感器或电位传感器，落钩信号采集单元为第二单片机，卷筒旋转速度采集单元为速度传感器，卷筒旋转方向采集单元为角度传感器，马达压力信号采集单元为压力传感器。
本实施例还提供一种使用上述起重卷扬机的制动系统的越权控制装置进行越权控制的方法，它包括如下步骤：
步骤一、信号采集
所述发动机信号采集单元采集发动机的运行及停止信号；所述操作手柄信号采集单元采集操作手柄的起升、停止、下降三种状态的信号；所述落钩信号采集单元采集自由落钩的开启信号；所述卷筒旋转速度采集单元采集卷筒旋转速度信号；所述卷筒旋转方向采集单元采集卷筒旋转方向信号；所述马达压力信号采集单元采集马达两侧压力信号；
步骤二、信号处理
所述PLC控制器接收并处理发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、落钩信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元采集的信号，通过上述信号判断起重卷扬机是否处于失控状态；
步骤三、控制越权控制制动机构动作
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于失控状态时，PLC控制器使越权控制制动机构的二位二通电磁换向阀得电，从而使起重卷扬机的制动系统制动；
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于正常工作状态时，PLC控制器不向越权控制制动机构发送命令。
步骤二中，PLC控制器判断起重卷扬机是否处于失控状态的方法为：
当落钩信号采集单元没有采集到自由落钩的开启信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到有卷筒旋转速度超限，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集的操作手柄处于停止状态信号时，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当发动机信号采集单元采集到发动机的停止信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集有操作手柄处于上升或下降状态信号时，但卷筒旋转方向采集单元采集的卷筒旋转方向却与操作手柄的上升下降状态相反，则判断起重卷扬机失控；如操作手柄作起升动作时，卷筒实际旋转方向为下落方向，因此判断起重卷扬机失控；
当马达压力信号采集单元采集到的马达两侧压力异常时，则判断起重卷扬机失控。
当PLC控制器判断显示起重卷扬机处于失控状态时，在PLC控制器的显示屏上显示故障信号，便于故障的分析与处理。
本发明所用到的信号为：
发动机信号：取发电机信号，发动机一发动，发电机就有电信号，发动机熄火就没有电信号，因此只需识别发动机运转与停机两种状态；
操作手柄信号：只需识别操作手柄处于起升、停止（中位）、下降三种状态；
自由落钩信号：自由落钩开关是否开启；
马达两侧压力监测：油路中设置压力继电器（发讯压力值事先调定），识别异常压力状态；
卷筒旋转方向信号：识别卷筒旋转方向；
卷筒旋转速度：用编码器或速度传感器取卷扬旋转速度信号。
PLC控制器接收上述信号，判断起重卷扬机是否处于失控状态，当判断不处于失控状态时，则PLC控制器、越权控制制动机构不动作；当判断处于失控状态时，则PLC控制器发出指令，越权控制制动机构闭合，起重卷扬机的制动系统制动。
起重机一般制动装置都是常闭式设置，即液压打开，弹簧制动，就是通入压力油使制动装置释放，压力回零则弹簧力作用在制动装置上。所以本发明中的越权就是控制此刹车油路与油箱间的通断。本发明在刹车机构到油箱的管路间加设一个二位二通电磁换向阀，PLC控制器就是控制此二位二通电磁换向阀的通断电状态，以使起重卷扬机制动。

Claims (6)

1.一种起重卷扬机的制动系统的越权控制装置，其特征在于：包括发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元，所述发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、落钩信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过越权控制制动机构与起重卷扬机的制动系统连接。
2.如权利要求1所述的越权控制装置，其特征在于：所述越权控制制动机构包括设置在起重卷扬机刹车油路和油箱间的二位二通电磁换向阀，PLC控制器控制二位二通电磁换向阀的通断，从而控制起重卷扬机的制动。
3.如权利要求1所述的越权控制装置，其特征在于：所述越权控制装置还包括落钩信号采集单元，所述落钩信号采集单元与PLC控制器连接。
4.采用如权利要求1-3中任一所述的越权控制装置进行越权控制的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、信号采集
所述发动机信号采集单元采集发动机的运行及停止信号；所述操作手柄信号采集单元采集操作手柄的起升、停止、下降三种状态的信号；所述卷筒旋转速度采集单元采集卷筒旋转速度信号；所述卷筒旋转方向采集单元采集卷筒旋转方向信号；所述马达压力信号采集单元采集马达两侧压力信号；
步骤二、信号处理
所述PLC控制器接收并处理发动机信号采集单元、操作手柄信号采集单元、卷筒旋转速度采集单元、卷筒旋转方向采集单元、马达压力信号采集单元采集的信号，通过上述信号判断起重卷扬机是否处于失控状态；
步骤三、控制越权控制制动机构动作
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于失控状态时，PLC控制器使越权控制制动机构的二位二通电磁换向阀得电，从而使起重卷扬机制动；
当步骤二中PLC控制判断起重卷扬机处于正常工作状态时，PLC控制器不向越权控制制动机构发送命令。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤二中，PLC控制器判断起重卷扬机是否处于失控状态的方法为：
当落钩信号采集单元没有采集到自由落钩的开启信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到有卷筒旋转速度超限，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集的操作手柄处于停止状态信号时，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当发动机信号采集单元采集到发动机的停止信号，但卷筒旋转速度采集单元采集到的卷筒旋转速度不为零，则判断起重卷扬机失控；
当操作手柄信号采集单元采集有操作手柄处于上升或下降状态信号时，但卷筒旋转方向采集单元采集的卷筒旋转方向却与操作手柄的上升下降状态相反，则判断起重卷扬机失控；
当马达压力信号采集单元采集到的马达两侧压力异常时，则判断起重卷扬机失控。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：当PLC控制器判断显示起重卷扬机处于失控状态时，在PLC控制器的显示屏上显示故障信号。
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