CN113060661A - 一种塔式起重机重物防坠保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塔式起重机重物防坠保护系统，配合塔式起重机设置，以信号采集单元配合塔式起重机、用于获取塔式起重机的工作信号，以可编辑控制器获得反馈信号、输出控制信号，以变频器分别配合信号采集单元和可编程控制器设置、用于完成信号的交互，以输入输出单元配合可编辑控制器、用于输入人工信息、输出塔式起重机的不同状态信息。本发明性能可靠，可以在塔机吊载出现起升制动器失效时，通过变频器实时检测当前制动器的运行状况并自动快速地输出上升转矩给起升电动机将重物拉住、悬停在空中，解决塔机在吊载时出现起升制动器失效。

Description

一种塔式起重机重物防坠保护系统
技术领域
本发明涉及起重机；用于起重机、绞盘、绞车或滑车的载荷吊挂元件或装置的技术领域，特别涉及一种塔式起重机重物防坠保护系统。
背景技术
塔式起重机，又被称为塔吊，是建筑工地上最常用的一种起重设备，以标准节逐级提升，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。塔吊是工地上一种必不可少的设备。
在实际的操作过程中，常有需要使起吊重物在空中悬停的需求，现有技术中，大多数的塔式起重机使重物悬停在空中的方式是靠安装在起升机构上的起升制动器来实现的，而这却存在极大的安全隐患；一旦在吊载时出现起升制动器失效，如制动器卡滞、刹车片过度磨损、制动推杆电机烧掉、制动力矩减小等，都没有其他特别有效的措施来阻止重物溜钩，只能看着重物高速砸到地面或建筑物楼面，轻则重物和楼面砸坏，起升电动机击穿烧毁，重则人员伤亡，发生重大安全事故，造成严重经济损失。
而传统方式一旦出现问题，驾驶员往往一开始还不知道是起升制动器已经失效并未采取任何措施，没有声音报警，没有问题提示，更没有语音提醒，等发现问题时一般已经来不及，也没有其他特别有效的措施来阻止重物溜钩，而且此时驾驶员一般都比较慌张，手忙脚乱不知道怎么操作，更容易引发安全事故。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的塔式起重机重物防坠保护系统。
本发明所采用的技术方案是，一种塔式起重机重物防坠保护系统，所述系统配合塔式起重机设置，所述系统包括：
一信号采集单元，配合塔式起重机设置，用于获取塔式起重机的工作信号；
一可编辑控制器，用于获得反馈信号、输出控制信号；
一变频器，分别配合信号采集单元和可编程控制器设置，用于完成信号的交互；
一输入输出单元，配合所述可编辑控制器设置，用于输入人工信息、输出塔式起重机的不同状态信息。
优选地，所述信号采集单元为设置于塔式起重机的起升电动机上的编码器。
优选地，当变频器采集到编码器的速度值大于预设值时，可编辑控制器检测手柄使能信号；若手柄使能信号为无，则进行防坠保护，否则仅通过输入输出单元告警。
优选地，当变频器采集到编码器的速度值大于预设值，变频器反馈预设的加急信号至可编程控制器，加急信号为基于所述编码器的转速的约定信号。
优选地，所述防坠保护为变频器输出上升转矩至起升电动机，重物悬停，通过可编辑控制器控制输入输出单元输出报警。
优选地，所述变频器与可编辑控制器间通过PN总线通讯连接。
优选地，所述输入输出单元包括蜂鸣器、语音模块和触摸屏。
优选地，所述语音模块与可编辑控制器间通过485总线通讯连接。
优选地，所述触摸屏与可编辑控制器间通过PPI点对点通讯连接。
优选地，所述变频器和可编程控制器间每隔预设时间进行握手测试；所述握手测试包括以下步骤：
步骤1.1：由变频器的通信端生成基于预设规则加密的编码，将当前的解密密钥设置在数据包的注释信息中，发送数据包至可编程控制器；
步骤1.2：可编程控制器收到数据包，获得注释信息中的密钥，若成功获得编码，则反馈成功的信息至变频器，变频器重新计时后返回步骤1.1，否则反馈错误信息至变频器，停机。
本发明涉及一种优化的塔式起重机重物防坠保护系统，配合塔式起重机设置，以信号采集单元配合塔式起重机、用于获取塔式起重机的工作信号，以可编辑控制器获得反馈信号、输出控制信号，以变频器分别配合信号采集单元和可编程控制器设置、用于完成信号的交互，以输入输出单元配合可编辑控制器、用于输入人工信息、输出塔式起重机的不同状态信息。
本发明性能可靠，可以在塔机吊载出现起升制动器失效时，通过变频器实时检测当前制动器的运行状况并自动快速地输出上升转矩给起升电动机将重物拉住、悬停在空中，解决塔机在吊载时出现起升制动器失效后没有有效的措施来阻止重物溜钩导致重物砸坏、人员伤亡的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图，其中，箭头为信号传输的方向；
图2为本发明的电气控制原理图；
图3为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明涉及一种塔式起重机重物防坠保护系统，所述系统配合塔式起重机设置，其硬件部分主要包括信号采集单元、可编辑控制器、变频器、输入输出单元，同时也包括了断路器、主令控制器、编码器、电动机等本领域公知的用于塔式起重机的基础硬件。
本发明中，变频器和可编程控制器之间通过PN总线通讯技术通讯，语音模块和可编程控制器之间通过485总线通讯技术通讯，触摸屏和可编程控制器之间通过PPI点对点通讯技术通讯，编码器安装在起升电动机上，并以变频器实时采集编码器的速度信号。
本发明中，重物下坠的前提为，起升制动器失效故障，手柄主令回零位，由于起升制动器失效而不能抱住制动轮使重物悬停在空中，重物拉着起升电动机转动带动编码器旋转。
所述系统包括：
一信号采集单元，配合塔式起重机设置，用于获取塔式起重机的工作信号；
所述信号采集单元为设置于塔式起重机的起升电动机上的编码器。
本发明中，信息采集单元主要为编码器，其目的是为了采集起升电动机的实时速度，并通过与手柄状态的比较获得异常判定信息。
一可编辑控制器，用于获得反馈信号、输出控制信号；
本发明中，可编辑控制器主要是起到信号收发的作用，此为本领域技术人员容易理解的内容，本领域技术人员可以依据需求自行设置。
一变频器，分别配合信号采集单元和可编程控制器设置，用于完成信号的交互；
当变频器采集到编码器的速度值大于预设值时，可编辑控制器检测手柄使能信号；若手柄使能信号为无，则进行防坠保护，否则仅通过输入输出单元告警。
当变频器采集到编码器的速度值大于预设值，变频器反馈预设的加急信号至可编程控制器，加急信号为基于所述编码器的转速的约定信号。
所述防坠保护为变频器输出上升转矩至起升电动机，重物悬停，通过可编辑控制器控制输入输出单元输出报警。
所述变频器与可编辑控制器间通过PN总线通讯连接。
本发明中，通过变频器来采集和处理信息，通过可编程控制器来实现变频器与输入输出单元的数据传输。当吊载过程中出现起升制动器失效时，其会自动判断出故障并自动输出上升转矩给起升电动机并将重物拉住，悬停在空中，结果准确、快速、可靠、智能。
本发明中，变频器采集到编码器的速度值过大时，首先判定手柄的使能信号，进而判定塔式起重机在下降或是下坠，若是下坠，则变频器输出上升转矩至起升电动机，重物悬停，同时报警。
本发明中，为了保证防坠操作的顺利执行、防止总线被其他命令占用，故为下坠的情景预设加急信号，当总线收到加急信号后，以加急信号对应的命令优先执行。
本发明中，可以为不同的下坠速度设置不同的加急信号，保证操作的可控。
一输入输出单元，配合所述可编辑控制器设置，用于输入人工信息、输出塔式起重机的不同状态信息。
所述输入输出单元包括蜂鸣器、语音模块和触摸屏。
所述语音模块与可编辑控制器间通过485总线通讯连接。
所述触摸屏与可编辑控制器间通过PPI点对点通讯连接。
本发明中，以蜂鸣器发出报警声，触摸屏文字显示当前的故障和操作内容，语音系统发出语音提示驾驶员当前的故障内容和操作内容，其中，触摸屏同时为输入用。
本发明中，基于输入输出单元及不同的通信模式协同运作，驾驶员可以直观明确获得坠落信息，进而可以根据提示、有足够的时间将重物放至安全的地方，确保安全后检查起升制动器，大大减少了因起升制动器失效而引发的安全事故。
所述变频器和可编程控制器间每隔预设时间进行握手测试；所述握手测试包括以下步骤：
步骤1.1：由变频器的通信端生成基于预设规则加密的编码，将当前的解密密钥设置在数据包的注释信息中，发送数据包至可编程控制器；
步骤1.2：可编程控制器收到数据包，获得注释信息中的密钥，若成功获得编码，则反馈成功的信息至变频器，变频器重新计时后返回步骤1.1，否则反馈错误信息至变频器，停机。
本发明中，为了保证变频器和可编程控制器间的连接顺畅、确保防坠的功能处于预备状态，需要定时确认彼此的连接。
本发明中，将密钥设置在注释信息中，占用内存少，占用信道少，不影响系统硬件间的通信。
本发明中，合上断路器启动，可编程控制器、变频器、触摸屏、语音模块等元器件开始工作；变频器采集编码器的速度实时和预设值进行比较，当在设定的时间内超过预设的阀值，而手柄主令使能信号又没有，从而判断此时起升制动器已经失效，变频器可以根据通过电流立即自动输出上升转矩给起升电动机将重物拉住，悬停在空中，并通过PN总线通讯将起升制动器失效的信号发送给可编程控制器；可编程控制器接受到信号后通过处理使蜂鸣器发出报警声，通过PPI点对点通讯在触摸屏显著的位置文字显示当前的故障和操作内容，通过485总线通讯控制语音系统发出语音提示驾驶员当前的故障内容和操作内容，驾驶员可以根据触摸屏上的文字提示或者语音提示操作塔机先将重物放至安全的位置，确保安全后检查起升制动器，从而避免了因起升制动器失效导致的安全事故。

Claims (10)

1.一种塔式起重机重物防坠保护系统，所述系统配合塔式起重机设置，其特征在于：所述系统包括：
一信号采集单元，配合塔式起重机设置，用于获取塔式起重机的工作信号；
一可编辑控制器，用于获得反馈信号、输出控制信号；
一变频器，分别配合信号采集单元和可编程控制器设置，用于完成信号的交互；
一输入输出单元，配合所述可编辑控制器设置，用于输入人工信息、输出塔式起重机的不同状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述信号采集单元为设置于塔式起重机的起升电动机上的编码器。
3.根据权利要求2所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：当变频器采集到编码器的速度值大于预设值时，可编辑控制器检测手柄使能信号；若手柄使能信号为无，则进行防坠保护，否则仅通过输入输出单元告警。
4.根据权利要求3所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：当变频器采集到编码器的速度值大于预设值，变频器反馈预设的加急信号至可编程控制器，加急信号为基于所述编码器的转速的约定信号。
5.根据权利要求3所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述防坠保护为变频器输出上升转矩至起升电动机，重物悬停，通过可编辑控制器控制输入输出单元输出报警。
6.根据权利要求1所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述变频器与可编辑控制器间通过PN总线通讯连接。
7.根据权利要求1所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述输入输出单元包括蜂鸣器、语音模块和触摸屏。
8.根据权利要求7所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述语音模块与可编辑控制器间通过485总线通讯连接。
9.根据权利要求7所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述触摸屏与可编辑控制器间通过PPI点对点通讯连接。
10.根据权利要求1所述的一种塔式起重机重物防坠保护系统，其特征在于：所述变频器和可编程控制器间每隔预设时间进行握手测试；所述握手测试包括以下步骤：
步骤1.1：由变频器的通信端生成基于预设规则加密的编码，将当前的解密密钥设置在数据包的注释信息中，发送数据包至可编程控制器；
步骤1.2：可编程控制器收到数据包，获得注释信息中的密钥，若成功获得编码，则反馈成功的信息至变频器，变频器重新计时后返回步骤1.1，否则反馈错误信息至变频器，停机。
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