CN114924321A - 同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置，一个运动部件到位位置对应设置一个限位开关，所有的限位开关依次连接后与驱动器连接，用于确认运动部件同步到位，具体确认方法：若限位开关未到位发出高电平未到位信号，所有限位开关依次导通，驱动器接收到高电平未到位信号，判断同步传动机构未到位；若任一限位开关到位，触发低电平到位信号，驱动器接收到低电平到位信号，由于多个运动部件为同步到位，则判断同步传动机构到位。本发明所述的同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置，仅需一路信号接入驱动器采集端，投入硬件资源较少，且在单个限位开关发生故障时，不影响继续正常使用，提高了系统整体可靠性。

Description

同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置

技术领域

本发明属于机构限位领域，尤其是涉及同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置。

背景技术

一般的单通道输入多通道输出的同步传动机构中，通常会使用电机作为单通道输入的动力源，通过换向箱、连动轴、联轴器以及直线运动机构等实现多个输出通道的传动，即实现同步传动机构的多个运动部件同时升降或平移。限位装置主要起到安全防护和报警的作用，一般会在直线运动机构的上下极限位置使用限位开关，将多个限位开关进行普通的串联或者将单个限位开关安装于所有运动部件中最优先触发的位置，由限位开关的输出信号连接至电机控制器的采集端，当输出信号变化时电机控制器判读相应的限位状态信息，使电机继续运行或停止。

但在工程实施和应用过程中上述方案仍存在以下三个问题：

(1)限位开关仅进行普通串联，虽然采集端可以检测到限位开关输出的信号，但无法确定具体哪一个输出通道发生了限位报警；

(2)假设将单个限位开关安装于所有运动部件中最优先触发的位置，那么当限位开关发生故障时(物理上虽然已经满足了触发条件，但由于限位开关内部元器件损坏等原因其信号输出始终保持不变的故障情况)，采集端检测不到限位开关输出的信号变化,进而不会改变电机运行状态，由此造成安全事故的风险较高；

(3)针对多输出通道同步传动机构的特点，工程上也常使用每个输出通道独立使用限位开关分别接入控制器采集端的方案，那么电机控制器必须具备多通道的采集硬件，成本较高；且控制器的采集(轮询)通常在时间上响应比较滞后，容易发生传动机构不能及时改变运行状态的情况，进而产生安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置，以解决现有的同步传动机构进行同步到位判定时，若各个限位部件串联再接入控制器无法具体哪一个输出通道发生了限位报警，若每个输出通道独立使用限位开关分别接入控制器采集端，成本高，响应慢。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本申请提出一种同步到位检测电路，用于检测同步传动机构中多个运动部件同步到位的信号，包括供电模块、驱动单元、多个到位检测单元，每个运动部件到位位置对应设置一个到位检测单元，所述到位检测单元包括电源端一、电源端二、信号端，所述供电模块包括供电端一、供电端二；

多个到位检测单元依次连接，相邻两个到位检测单元中的一个到位检测单元的信号端与另一个到位检测单元的电源端一连接，首端到位检测单元的电源端一与供电模块的供电端一连接，所有到位检测单元的电源端二均与供电端二连接，最后一个到位检测单元的信号端与驱动单元的信号接收端连接；

所述信号端为电压信号，运动部件未到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值相同，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值不同。

进一步的，电源端一与电源端二中一个为正极电源端，另一个为负极电源端。

进一步的，包括警示灯，相邻两个到位检测单元之间的连接线上设置有支路一，所述支路一连接警示灯后与供电端二连接，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端二的电压值相同。

进一步的，所述到位检测单元为三线限位开关；所述供电模块为电源，采用承力直流稳压电源，供电电压为24V。

另一方面，本申请还提出一种同步传动机构限位报警装置，用于检测同步传动机构中多个运动部件同步到位的信号，包括供电模块、驱动器、多个限位开关，每个运动部件到位位置对应设置一个限位开关，所述限位开关包括电源端一、电源端二、信号端，所述供电模块包括供电端一、供电端二；

多个限位开关依次连接，相邻两个限位开关中的一个限位开关的信号端与另一个限位开关的电源端一连接，首端限位开关的电源端一与供电模块的供电端一连接，所有限位开关的电源端二均与供电端二连接，最后一个限位开关的信号端与驱动器的信号接收端连接；

所述驱动器信号输出端与电机连接，所述电机同步驱动多个运动部件同向移动，驱动器根据信号端的信号驱动电机转动；

所述信号端为电压信号，运动部件未到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值相同，驱动器接收到运动部件未到位信号，控制电机保持正常工作，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值不同，驱动器接收到运动部件到位信号，控制电机停转或翻转。

进一步的，所述电源端一与电源端二中一个为正极电源端，另一个为负极电源端。

进一步的，包括警示灯，相邻两个限位开关之间的连接线上设置有支路一，所述支路一连接警示灯后与供电端二连接，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端二的电压值相同。

进一步的，多个运动部件同步到位的位置在同一直线上，所有限位开关安装时，通过激光跟踪仪同时照射到多个运动部件同步到位的位置，根据激光照射在各个同步到位位置的照射点安装到位检测开关。

进一步的，所述限位开关为三线限位开关；所述供电模块为电源，采用承力直流稳压电源，供电电压为24V。

相对于现有技术，本发明所述的一种同步到位检测电路及同步传动机构限位报警装置具有以下有益效果：

(1)本发明所述的同步到位检测电路，传动机构中的多个运动部件同步到位，每个运动部件对应安装限位开关，多个限位开关依次串联，未到位，各个限位开关依次连通，到位和未到位分别发出不同供电电压信号，从而控制报警模块发出到位警示，节省了电机控制器的多通道采集硬件，降低了成本。

(2)本发明所述的同步到位检测电路，当电源端一为正极电源端，若某一限位开关发生故障，持续输出低电平到位信号，后续的限位开关也依次输出低电平到位信号，驱动器控制传动机构的电机停转，及时进行检修；若某一限位开关发生故障，持续输出高电平未到位信号，后续的限位开关通过高电平正常工作，当后续限位开关出现低电平到位信号后，驱动器可以控制电机停转，尽可能保证运动部件到位后电机停转，单个限位开关发生故障时，不影响继续正常使用，提高了系统整体可靠性，大大降低了事故风险和安全隐患；

同理，当电源端一为负极电源端，末端限位开关信号端输出低电平信号为未到位，末端限位开关信号端输出高电平信号时为到位；若某一限位开关发生故障，持续输出低电平到位信号，后续连接的限位开关到位发出高电平信号的时候，驱动器仍可控制停转和翻转，非末端限位开关的其他限位开关发生故障，驱动器仍可根据末端限位开关到位时发出的低电平信号来向驱动器发出警报，大大降低事故风险，若某一限位开关发生故障，持续输出高电平到位信号，驱动器根据高电平信号发出到位信号，及时对出故障的限位开关进行检修。

(3)本发明所述的同步传动机构限位报警装置，根据电机驱动器基本原理，驱动器对电机运行状态监测的响应速度远远高于每个限位开关对应设置控制器采集端并通过控制器周期性查询的速度，对传动机构到位能够及时的进行动作响应，可有效避免危险情况发生，获得更高的稳定性和可靠性。

(4)本发明所述的同步传动机构限位报警装置，通过设置指示灯快速发现出现故障的限位开关，提高检修效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种同步传动机构限位报警装置示意图；

图2为本发明实施例所述的一种同步传动机构连接关系示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一方面，本申请提出同步到位检测电路，具体实施例如下：

一方面，本申请提出一种同步到位检测电路，具体实施例如下：

包括供电模块、驱动单元、多个到位检测单元，每个运动部件到位位置对应设置一个到位检测单元，所述到位检测单元包括电源端一、电源端二、信号端，所述供电模块包括供电端一、供电端二；

多个到位检测单元依次连接，相邻两个到位检测单元中的一个到位检测单元的信号端与另一个到位检测单元的电源端一连接，首端到位检测单元的电源端一与供电模块的供电端一连接，所有到位检测单元的电源端二均与供电端二连接，最后一个到位检测单元的信号端与驱动单元的信号接收端连接；

所述驱动单元信号输出端可以与报警器连接，根据信号端的信号发出到位警报；

所述信号端为电压信号，运动部件未到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值相同，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值不同。

电源端一与电源端二中一个为正极电源端，另一个为负极电源端。

还包括警示灯，相邻两个到位检测单元之间的连接线上设置有支路一，所述支路一连接警示灯后与供电端二连接，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端二的电压值相同。

所述到位检测单元为三线限位开关；所述供电模块为电源，采用承力直流稳压电源，供电电压为24V，型号采用但不限于CEA75-220S24。

当电源端一为正极电源端，若正常使用时，限位开关信号端输出高电平信号为未到位，任一限位开关信号端输出低电平信号时为到位；若某一限位开关发生故障，持续输出低电平到位信号，后续的限位开关也依次输出低电平到位信号，报警模块控制传动机构的电机停转，及时进行检修；若某一限位开关发生故障，持续输出高电平未到位信号，后续的限位开关通过高电平正常工作，当后续限位开关出现低电平到位信号后，报警模块可以控制电机停转，尽可能保证运动部件到位后电机停转，单个限位开关发生故障时，不影响继续正常使用，提高了系统整体可靠性，大大降低了事故风险和安全隐患；

同理，当电源端一为负极电源端，若正常使用时，限位开关信号端输出低电平信号为未到位，任一限位开关信号端输出高电平信号时为到位；若非末端的某一限位开关发生故障，持续输出低电平到位信号，后续连接的限位开关到位发出高电平信号的时候，报警模块认可进行到位提示，大大降低事故风险，若某一限位开关发生故障，持续输出高电平到位信号，报警模块根据高电平信号发出到位信号，及时对出故障的限位开关进行检修。

另一方面，如图1、图2所示，本申请提出一种同步传动机构限位报警装置，包括多个限位开关、一台供电电源。以三线常闭型限位开关为例进行说明，其三线引脚定义为：1脚是﹢V,棕色线；2脚是信号输出，黑色线；3脚是0V，蓝色线。三线PNP常闭型限位开关的工作原理为：正常上电状态下(1脚接电源正，3脚接电源负)，2脚参考对应的3脚电源负输出为高电平信号；当发生限位即触发限位后，2脚参考对应的3脚电源负输出为低电平信号。

步骤一：将限位开关与对应的运动部件进行连接、安装固定。可通过激光跟踪仪等设备进行位置精确测量，尽可能的将每个限位开关安装于对应的运动部件同等位置，使其能够达到基本同时触发的效果，此处可以存在适当误差，不影响本装置及方法。

步骤二：多个限位开关之间进行连接。将一号限位开关的2脚与二号限位开关的1脚连接，将一号限位开关的3脚与二号限位开关的3脚连接；将二号限位开关的2脚与三号限位开关的1脚连接，将二号限位开关的3脚与三号限位开关的3脚连接；以此类推，根据实际需求的数量进行依次连接。

步骤三：将已完成连接的多个限位开关与供电电源进行连接。供电电源的引脚定义为：1脚是V+，2脚是V-。先将供电电源的1脚与1号限位开关的1脚连接，再将供电电源的2脚与所有的限位开关的3脚全部连接在一起。

步骤四：连接指示灯，判断具体的限位发生位置。将每个指示灯的正极与相对应的限位开关2脚连接，指示灯的负极与限位开关的3脚连接。正常未发生限位时，全部指示灯亮起；当发生限位时，对应指示灯将熄灭，由于本发明中串联方法的设计，可根据表1判断具体的限位发生位置。

表格1限位发生位置的判断依据

步骤五：连接驱动器信号采集端。先将串联的最后一个限位开关的2脚与驱动器的信号采集通道DI0端口连接，再将限位开关的3脚与驱动器的信号采集通道COM端口连接。最后进行驱动器限位采集通道设置，具体的设置为：当采集到高电平则判定为限位未触发，当采集到低电平则判定限位触发。

假如使用三线制PNP常闭型限位开关，那么对第一级限位开关上电工作后，可将第一级限位开关的输出信号作为第二级限位开关的供电激励，将第二级限位开关的输出信号作为第三级限位开关的供电激励，依次传递，当发生限位报警时，本级的限位开关输出信号为0V，则下一级的限位开关失去供电激励，失去供电激励后其输出信号也将为0V，依次传递，因此传递到最后一级的限位开关输出也为0V，这样采集端可以检测到信号由高电平至0V的变化过程，据此运动机构可正常做出响应。

如图2所示，1号上限位、2号上限位及3号上限位配合配置一组同步传动机构限位报警装置，确定传动机构中各个运动部件到上限位位置，1号下限位、2号下限位及3号下限位配合配置一组同步传动机构限位报警装置，确定传动机构中各个运动部件到下限位位置，驱动器获得传动机构到达上限位位置信号后控制电机反转，驱动器获得传动机构到达下限位位置信号后再控制电机反转，实现传动机构的上下往复运动。

在每一级的输出信号与供电负极之间设置指示灯，根据全部指示灯的亮灭规则进行判断具体发生限位的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.同步到位检测电路，用于检测同步传动机构中多个运动部件同步到位的信号，其特征在于：包括供电模块、驱动单元、多个到位检测单元，每个运动部件到位位置对应设置一个到位检测单元，所述到位检测单元包括电源端一、电源端二、信号端，所述供电模块包括供电端一、供电端二；

多个到位检测单元依次连接，相邻两个到位检测单元中的一个到位检测单元的信号端与另一个到位检测单元的电源端一连接，首端到位检测单元的电源端一与供电模块的供电端一连接，所有到位检测单元的电源端二均与供电端二连接，最后一个到位检测单元的信号端与驱动单元的信号接收端连接；

所述信号端为电压信号，运动部件未到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值相同，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值不同。

2.根据权利要求1所述的同步到位检测电路，其特征在于：电源端一与电源端二中一个为正极电源端，另一个为负极电源端。

3.根据权利要求1所述的同步到位检测电路，其特征在于：包括警示灯，相邻两个到位检测单元之间的连接线上设置有支路一，所述支路一连接警示灯后与供电端二连接，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端二的电压值相同。

4.同步传动机构限位报警装置，用于检测同步传动机构中多个运动部件同步到位的信号，其特征在于：包括供电模块、驱动器、多个限位开关，每个运动部件到位位置对应设置一个限位开关，所述限位开关包括电源端一、电源端二、信号端，所述供电模块包括供电端一、供电端二；

多个限位开关依次连接，相邻两个限位开关中的一个限位开关的信号端与另一个限位开关的电源端一连接，首端限位开关的电源端一与供电模块的供电端一连接，所有限位开关的电源端二均与供电端二连接，最后一个限位开关的信号端与驱动器的信号接收端连接；

所述驱动器信号输出端与电机连接，所述电机同步驱动多个运动部件同向移动，驱动器根据信号端的信号驱动电机转动；

所述信号端为电压信号，运动部件未到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值相同，驱动器接收到运动部件未到位信号，控制电机保持正常工作，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端一的电压值不同，驱动器接收到运动部件到位信号，控制电机停转或翻转。

5.根据权利要求4所述的同步传动机构限位报警装置，其特征在于：所述电源端一与电源端二中一个为正极电源端，另一个为负极电源端。

6.根据权利要求5所述的同步传动机构限位报警装置，其特征在于：包括警示灯，相邻两个限位开关之间的连接线上设置有支路一，所述支路一连接警示灯后与供电端二连接，运动部件到位时，信号端的电压值与供电端二的电压值相同。

7.根据权利要求4所述的同步传动机构限位报警装置，其特征在于：多个运动部件同步到位的位置在同一直线上，所有限位开关安装时，通过激光跟踪仪同时照射到多个运动部件同步到位的位置，根据激光照射在各个同步到位位置的照射点安装到位检测开关。

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