CN113759775A - 一种起重机起升及行走智能安全控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种起重机起升及行走智能安全控制装置，包括单片机核心板、中间控制功能板、多功能I/O模块、电机驱动板，所述单片机核心板包括以下模块，电源处理模块，经EMC处理电路后提供单片机核心板及中间控制板所需稳定电源；按键操作模块，通过电路检测处理后接入单片机管脚；数码管显示模块，单片机驱动电路使之呈现相应数据及菜单设置和显示；模拟量信号采集模块，将电信号采集转换后接入单片机管脚；RS485通讯模块，由带隔离的增强型RS‑485收发器与单片机交换数据，实现数据通讯功能。在本发明实施过程中，集成度更高，减少人工成本，空间成本和时间成本，控制内容更多，增加安全性。
Description
技术领域
本发明属于桥式、门式起重机电控技术领域，具体为一种起重机起升及行走智能安全控制装置。
背景技术
桥式、门式起重机行业，在电控领域，很多起重机装有安全监控器或起重量限制器，但目前国内使用的主流监控器，均仅侧重于起升机构的控制进行监控，对大小车机构则没有监控，对于双速起升机构的驱动更是没有涉及，使起重机监控不完整，没有一款定型的全功能监控器，使用工况要求必须同时监控大小车机构时，只能引入PLC进行控制，但因设计人员的水平不同，PLC程序编写的水平不同，不一定能达到安全控制的目的。同时大增加了设计者的劳动强度。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种起重机起升及行走智能安全控制装置，有效的解决了背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种起重机起升及行走智能安全控制装置，包括单片机核心板、中间控制功能板、多功能I/O模块、电机驱动板，所述单片机核心板包括以下模块，电源处理模块，经EMC处理电路后提供单片机核心板及中间控制板所需稳定电源；按键操作模块，通过电路检测处理后接入单片机管脚；数码管显示模块，单片机驱动电路使之呈现相应数据及菜单设置和显示；模拟量信号采集模块，将电信号采集转换后接入单片机管脚；RS485通讯模块，由带隔离的增强型RS-485收发器与单片机交换数据，实现数据通讯功能；请求信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；单片机模块，通过设置寄存器来控制I/O端口的电平，可以用来控制外围电路。
优选的，所述中间控制功能板包括以下功能模块，限位信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；限位中间继电器驱动模块，将限位信号输入电平信号通过继电器管脚转化后接入单片机管脚；抱闸电源输入输出及保护模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制抱闸电源，并将输出过程中经过保险后电源情况经相应电路接入单片机管脚；小车逻辑继电器模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制小车继电器动作；故障信号继电器模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制故障继电器动作。
优选的，所述电机驱动板包括电机接触器模块，电机接触器模块，通过PCB完成接触器接线及互锁，通过单片机管脚驱动相应中间继电器后控制相应接触器线圈，完成电机控制及连锁。
优选的，所述多功能I/O模块包括以下接口，可通过TTL接口扩展为I/O接口，EthernetNET通讯接口、WIFI通讯接口、ZIGBEE通讯接口、2G/3G/4G/5G通讯接口、LORA通讯接口。
优选的，所述中间控制功能板的外部套有底板，底板的中间部分开设有向上开口的凹槽，且在凹槽的侧壁上开设有插槽，所述凹槽的两端设置有封板。
优选的，所述封板上开设有安装孔，且在封板上固接有支架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
对起重机的起升机构及小车机构的控制进行监控，并预留对大车机构的通讯控制接口，通过扩展也可对大车机构进行监控；预留多功能I/O接口，多功能I/O接口通过设置，可对不同的机构进行连锁控制。(例如：走台门限位接入多功能输入点2，对多功能输入点2的属性设置，通过预留的接口可以连锁大小车机构移动或断整车运行)，另外为了降低接线的劳动强度，提高工作效率，将双速电机的起升机构的驱动部分集成在电路板中，使制作起重机葫芦电控柜变的简单高效，且集成度更高，减少人工成本，空间成本和时间成本，控制内容更多，增加安全性；对即有监控器进行功能扩展，通过电流互感器检测电流，对电路保护更加完善，颠覆性的把双速电机的起升机构的驱动部分集成在电路板中，使制作起重机葫芦电控柜变的简单高效。将小车控制引入监控器内，监测控制的内容更多，增加安全性。增加多种接口，可通过有线或无线，把数据传送给上位机或物联网。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的中间控制功能板与单片机核心板的相结合结构示意图；
图2为本发明的底板与封板的相结合结构示意图；
图3为本发明的封板的内部一侧结构示意图；
图4为本发明的多功能I/O模板的结构示意图；
图5为本发明的电机驱动板的结构示意图。
图中：1、中间控制功能板；2、单片机核心板；3、多功能I/O模块；4、电机驱动板；5、底板；6、封板。
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。
由图1-5给出，本发明公开了一种起重机起升及行走智能安全控制装置，包括单片机核心板2、中间控制功能板1、多功能I/O模块3与电机驱动板4，且其电性连接在一起，单片机核心板2与中间控制功能板1组合形成主控板，为了降低接线的劳动强度，提高工作效率，还可以将双速电机的起升机构的驱动部分集成在中间控制功能板1中，使制作起重机葫芦电控柜变的简单高效。
单片机核心板2包括以下模块，
电源处理模块，经EMC处理电路后提供单片机核心板及中间控制板所需稳定电源，为本系统的运行提供动力；
按键操作模块，通过电路检测处理后接入单片机管脚，进而与单片机相连，方便用户对本系统进行操作；
数码管显示模块，单片机驱动电路使之呈现相应数据及菜单设置和显示；
模拟量信号采集模块，将电信号采集转换后接入单片机管脚，进而传递到单片机内部，对其进行采集测量；
RS485通讯模块，由带隔离的增强型RS-485收发器与单片机交换数据，实现数据通讯功能；
请求信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；
单片机模块，通过设置寄存器来控制I/O端口的电平，可以用来控制外围电路。
中间控制功能板1包括以下功能模块，
限位信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；
限位中间继电器驱动模块，将限位信号输入电平信号通过继电器管脚转化后接入单片机管脚；
抱闸电源输入输出及保护模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制抱闸电源，并将输出过程中经过保险后电源情况经相应电路接入单片机管脚；
小车逻辑继电器模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制小车继电器动作；
故障信号继电器模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制故障继电器动作。
电机驱动板4包括电机接触器模块，
电机接触器模块，通过PCB完成接触器接线及互锁，通过单片机管脚驱动相应中间继电器后控制相应接触器线圈，完成电机控制及连锁。
多功能I/O模块3包括以下接口，TTL接口扩展为I/O接口，EthernetNET通讯接口(有线)、WIFI通讯接口(无线)、ZIGBEE通讯接口(无线)、2G/3G/4G/5G通讯接口(无线)、LORA通讯接口(无线)，预留多功能I/O接口，多功能I/O接口通过设置，可对不同的机构进行连锁控制。(例如：走台门限位接入多功能输入点2，对多功能输入点2的属性设置，通过预留的接口可以连锁大小车机构移动或断整车运行)。
适用不同的小车变频器，小车控制，通过内部逻辑，对输入不同控制电压(AC48V，DC24V)和不同控制模式(多速段，无极调速)的不同品牌变频器，均可直接使用。
一台起重机上有两套小车抬吊时，可通过有线或无线通讯实现超载、过流、故障、限位同步控制，不需额外增加原件元件和电路，只需设置参数即可实现。
中间控制功能板的外部套有底板5，底板5的中间部分开设有向上开口的凹槽，且在凹槽的侧壁上开设有插槽，所述凹槽的两端设置有封板6。封板6上开设有安装孔，进而可以通过使用螺钉的方式对其进行固定，且在封板6上固接有支架，中间控制功能板1是插入在插槽内，为了避免中间控制功能板1出于悬空的状态而可能出于不稳定的状态，故设置有支架，对中间控制功能板1进行支撑。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种起重机起升及行走智能安全控制装置，包括单片机核心板(2)、中间控制功能板(1)、多功能I/O模块(3)、电机驱动板(4)，其特征在于：所述单片机核心板(2)包括以下模块，
电源处理模块，经EMC处理电路后提供单片机核心板及中间控制板所需稳定电源；
按键操作模块，通过电路检测处理后接入单片机管脚；
数码管显示模块，单片机驱动电路使之呈现相应数据及菜单设置和显示；
模拟量信号采集模块，将电信号采集转换后接入单片机管脚；
RS485通讯模块，由带隔离的增强型RS-485收发器与单片机交换数据，实现数据通讯功能；
请求信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；
单片机模块，通过设置寄存器来控制I/O端口的电平，可以用来控制外围电路。
2.根据权利要求1所述的一种起重机起升及行走智能安全控制装置，其特征在于：所述中间控制功能板(1)包括以下功能模块，
限位信号输入检测模块，输入请求命令信号经整流桥，将交流电转化为直流电，并通过光电耦合器隔离输入和输出两端信号后接入单片机管脚；
限位中间继电器驱动模块，将限位信号输入电平信号通过继电器管脚转化后接入单片机管脚；
抱闸电源输入输出及保护模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制抱闸电源，并将输出过程中经过保险后电源情况经相应电路接入单片机管脚；
小车逻辑继电器模块，通过单片机逻辑输出管脚驱动继电器控制小车继电器动作。
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