CN115465785A - 一种塔机运行智能调速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塔机运行智能调速系统，涉及电机控制技术领域，包括电源模块，用于提供三相电；电压控制保护模块，用于限流和制动保护，用于进行电压采样和调节；变频驱动模块，用于通过变频电路控制塔机的转速；电机转速检测模块，用于检测塔机的转速；被吊物重量检测模块，用于检测被吊物的重量；重量比较控制模块，用于进行重量阈值比较；控制面板模块，用于接收信号并控制模块工作；电机选择控制模块，用于选择工作的电机。本发明塔机运行智能调速系统由控制面板模块采用一体化控制装置输出脉冲信号以便控制电机选择模控制模块进行通路选择，使得控制面板模块以相同的转速控制塔机的工作，同时通过检测的重量信息调节塔机的工作速率。

Description

一种塔机运行智能调速系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体是一种塔机运行智能调速系统。
背景技术
塔式起重机广泛使用在建筑、冶金、物流等行业中的重要设备之一，其主要作用是物料的提升和下放主要应用于建筑行业中的设备，属于循环、间隙运动的机械，现有的塔机电机大多采用三种按键开关的方式控制塔机在三个方面的工作，并且通过手动人为的进行塔机的调速控制，智能化较低，并且由于每次被吊物的重量的不同，变频器输出的电能控制塔机的转速不同，将会影响到塔机转速的实际效果，导致塔机的控制较为麻烦，因此有待改进。
发明内容
本发明实施例提供一种塔机运行智能调速系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本发明实施例中，提供一种塔机运行智能调速系统，该塔机运行智能调速系统包括：电源模块，电压控制保护模块，变频驱动模块，电机转速检测模块，被吊物重量检测模块，重量比较控制模块，控制面板模块，电机选择控制模块；
所述电源模块，用于提供三相电能并对三相电能进行整流处理；
所述电压控制保护模块，与所述电源模块和控制面板模块连接，用于限流保护控制，用于电压采样并输出电压采样信号，用于进行吸收制动保护控制，用于进行电压的DC-DC调节控制；
所述变频驱动模块，与所述电压控制保护模块和控制面板连接，用于接收所述电压控制保护模块输出的电能，用于通过多个变频装置进行多路变频输出并改变输出电能的频率，用于控制不同部位的电机进行工作；
所述电机转速检测模块，与变频驱动模块和控制面板模块连接，用于检测工作电机的转速信号；
所述被吊物重量检测模块，与所述控制面板模块连接，用于检测被吊物的重量信号并对检测的重量信号进行放大处理；
所述重量比较控制模块，与所述被吊物重量检测模块、电压控制保护模块和控制面板模块连接，用于将检测的重量信号与设定的重量阈值进行比较并输出比较信号，用于控制继电电路的工作；
所述控制面板模块，用于通过控制面板发出塔机控制指令，用于接收并存储所述被吊物重量检测模块、重量比较控制模块、电机转换检测模块和电压控制保护模块输出的信号，用于通过一体化控制装置输出脉冲信号和控制信号控制电机选择控制模块、电压控制保护模块和变频驱动模块的工作；
所述电机选择控制模块，与所述控制面板模块和变频驱动模块连接，用于接收所述脉冲信号并选择所需控制的电机电路进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明塔机运行智能调速系统由控制面板模块采用一体化控制装置输出脉冲信号以便控制电机选择模控制模块进行通路选择，使得控制面板模块以相同的转速控制塔机进行上下左右工作，降低所需的电路布局，同时由被吊物重量检测模块对被吊物的重量进行检测，以便由控制面板模块通过对应的重量信号输出对应的脉冲信号，控制变频驱动模块的变频调节，同时当重量超过设定的重量阈值后，将提高输入的电能，为变频驱动模块提供更大的电能需求，提高对塔机的控制效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例提供的一种塔机运行智能调速系统的原理方框示意图。
图2为本发明实例提供的一种塔机运行智能调速系统的电路图。
图3为本发明实例提供的被吊物重量检测模块、重量比较控制模块、控制面板模块和电机选通模块的连接电路图。
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。
实施例1，请参阅图1，一种塔机运行智能调速系统包括：电源模块1，电压控制保护模块2，变频驱动模块3，电机转速检测模块4，被吊物重量检测模块5，重量比较控制模块6，控制面板模块7，电机选择控制模块8；
具体地，所述电源模块1，用于提供三相电能并对三相电能进行整流处理；
电压控制保护模块2，与所述电源模块1和控制面板模块7连接，用于限流保护控制，用于电压采样并输出电压采样信号，用于进行吸收制动保护控制，用于进行电压的DC-DC调节控制；
变频驱动模块3，与所述电压控制保护模块2和控制面板连接，用于接收所述电压控制保护模块2输出的电能，用于通过多个变频装置进行多路变频输出并改变输出电能的频率，用于控制不同部位的电机进行工作；
电机转速检测模块4，与变频驱动模块3和控制面板模块7连接，用于检测工作电机的转速信号；
被吊物重量检测模块5，与所述控制面板模块7连接，用于检测被吊物的重量信号并对检测的重量信号进行放大处理；
重量比较控制模块6，与所述被吊物重量检测模块5、电压控制保护模块2和控制面板模块7连接，用于将检测的重量信号与设定的重量阈值进行比较并输出比较信号，用于控制继电电路的工作；
控制面板模块7，用于通过控制面板发出塔机控制指令，用于接收并存储所述被吊物重量检测模块5、重量比较控制模块6、电机转换检测模块和电压控制保护模块2输出的信号，用于通过一体化控制装置输出脉冲信号和控制信号控制电机选择控制模块8、电压控制保护模块2和变频驱动模块3的工作；
电机选择控制模块8，与所述控制面板模块7和变频驱动模块3连接，用于接收所述脉冲信号并选择所需控制的电机电路进行控制。
在具体实施例中，上述电源模块1可采用三相电源作为输入电源、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和三相整流器完成对输入电能的整流处理，在此不做赘述；上述电机转速检测模块4可采用，但并不限于光电编码器检测方法、剩磁法估测方法等对三相异步电机的转速进行检测；上述控制面板模块7可采用微控制器电路和驱动电路组成，其中微控制电路可采用，但并不限于单片机、DSP等微控制器，且该微控制电路可与触摸屏装置通过RS485端口连接，实现由触摸屏装置传输控制指令，微控制电路进行一体化控制，在此不做赘述。
在本实施例中，请参阅图2和图3，所述电压控制保护模块2包括第二继电开关K2-1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第四电阻R4、第一功率管Q1、第二电容C2；
具体地，所述第二继电开关K2-1的一端和第一电阻R1的一端均连接所述电源模块1，第二继电开关K2-1的另一端和第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端、第四电阻R4的一端和第二电容C2的第一端，第二电阻R2的另一端连接所述控制面板模块7并通过第三电阻R3连接地端，第一电容C1的另一端、第一功率管Q1的发射极和第二电容C2的第二端均接地，第一功率管Q1的栅极连接所述控制面板模块7，第一功率管Q1的集电极连接第四电阻R4的另一端。
在具体实施例中，上述第二继电开关K2-1为常闭卡关，由第二继电器控制(在此未画出)，配合第一电阻R1组成限流保护电路；上述第一功率管Q1可选用IGBT，具体型号不做限定；上述第四电阻R4作为制动电阻，配合第一功率管Q1实现制动保护控制，用于吸收变频驱动模块3输出的再生电能；上述第二电容C2为电能吸收电容。
进一步地，所述电压控制保护模块2还包括第四电感L4、第二功率管Q2、第一二极管D1、第三电容C3、第一继电开关K1-1；
具体地，所述第四电感L4的一端和第一继电开关K1-1的第一端均连接所述第二电容C2的第一端，第四电感L4的另一端连接第一二极管D1的阳极和第二功率管Q2的漏极，第二二极管的栅极和第三电容C3的一端均接地，第三电容C3的另一端连接第一二极管D1的阴极和第一继电开关K1-1的第三端，第一继电开关K1-1的第二端和第四端连接所述变频驱动模块3。
在具体实施例中，上述第四电感L4、第二功率管Q2、第一二极管D1、第三电容C3组成Boost升压电路；上述第一继电开关K1-1由两种开关组成，其中第一继电开关K1-1的第一端和第二端为常闭开关，第一继电开关K1-1的第三端和第四端为常开开关。
进一步地，所述变频驱动模块3包括第一变频装置N1、第二变频装置N2、第一电机M1、第二电机M2；
具体地，所述第一变频装置N1的第一输入端和第二变频装置N2的第一输入端均与所述第一继电开关K1-1的第二端连接，第一变频装置N1的第二输入端和第二变频装置N2的第二输入端均接地，第一变频装置N1的输出端连接第一电机M1，第二变频装置N2的输出端连接电机，第一电机M1和第二电机M2均与所述电机转速检测模块4连接，第一变频装置N1的第一控制端到第六控制端和第二变频装置N2的第一控制端到第六控制端均连接所述电机选择控制模块8。
在具体实施例中，上述第一变频装置N1、第二变频装置N2均可采用由六个IGBT组成的三相变频装置；上述第一电机M1和第二电机M2分别为行走电机、回转电机。
需注意的是，在此变频驱动模块3仅介绍了行走电机、回转电机的控制电路结构，其中塔机还需要控制一个变幅电机完成被吊物沿塔臂的进退运动，变幅电机的控制结构与上述第一电机M1和第二电机M2的控制电路结构相同，在此不做赘述。
进一步地，所述被吊物重量检测模块5包括拉力传感器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一运放OP1、第五电阻R5和第十电阻R10；所述控制面板模块7包括第一控制器U1；
具体地，所述拉力传感器U2的第一输出端通过第六电阻R6连接第一运放OP1的反相端并通过第八电阻R8连接第一运放OP1的输出端和第五电阻R5的第一端，第一运放OP1的同相端来接第七电阻R7的一端并通第九电阻R9连接地端，第七电阻R7的另一端连接拉力传感器U2的第二输出端，第五电阻R5的第二端连接第一控制器U1的第九IO端并通过第十电阻R10连接地端。
在具体实施例中，上述拉力传感器U2用于检测被吊物的重量，具体型号不做限定；上述第一运放OP1可选用OP07运算放大器组成的差动放大电路；上述第一控制器U1可选用STM32单片机控制模块的工作。
进一步地，所述重量比较控制模块6包括第十二电阻R12、第一继电器K1、第十一电阻R11、第一电源VCC1、第一比较器A1、重量阈值；
具体地，所述第十二电阻R12的一端连接所述第一控制器U1的第十IO端，第十二电阻R12的另一端连接第一比较器A1的输出端和第十一电阻R11的一端并通过第一继电器K1连接地端，第十一电阻R11的另一端连接第一电源VCC1，第一比较器A1的反相端连接重量阈值，第一比较器A1的同相端连接所述第五电阻R5的第二端。
在具体实施例中，上述第一比较器A1可选用LM393比较器；上述第一继电器K1控制第一继电开关K1-1的工作。
进一步地，所述控制面板模块7还包括驱动装置U3；所述电机选择控制模块8包括第一选通装置J1和第二选通装置J2；
具体地，所述驱动装置U3的第一输入端到第六输入端分别连接所述第一控制器U1的第一IO端到第六IO端，驱动装置U3的第一输出端连接第一选通装置J1的第三端和第八端，驱动器的第二输出端连接连接第二选通装置J2的第三端和第八端，第一选通装置J1的第五端和第二选通装置J2的第五端均连接第一控制器U1的第七IO端，第二选通装置J2的第六端和第一选通装置J1的第六端均连接第一控制器U1的第八IO端，第一选通装置J1的第四端和第二选通装置J2的第四端分别连接所述第一变频装置N1的第一控制端和第二控制端，第一选通装置J1的第九端和第二选通装置J2的第九端分别连接所述第二变频装置的第一控制端和第二控制端。
在具体实施例中，上述驱动装置U3可采用IGBT驱动装置U3即可，具体型号不做限定，用于提高第一控制器U1输出的脉冲信号的驱动能力；上述第一选通装置J1和第二选通装置J2均可采用CD4066开关集成电路。
需注意的是，上述驱动装置U3输出六条脉冲信号，在此仅介绍了其中两条，剩余的四条与驱动装置U3的第一输出端和第二输出端原理相同，用于传输第一控制器U1传输的另外四条脉冲信号；上述第一选通装置J1和第二选通装置J2均用于控制第一变频装置N1和第二变频装置N2的工作，由于一个变频装置有六个控制端，所以需要六个同第一选通装置J1和第二选通装置J2相同的选通装置控制，并且另外四个选通装置分别与驱动装置U3的另外四条输出端连接，实现对第一选通装置J1、第二选通装置J2和变幅电机的共同控制。
本发明一种塔机运行智能调速系统，通过三相电源提供三相电能，并由三相整流器处理，输出的电能通过第二电阻R2和第三电阻R3进行电压采样，并通过第一继电开关K1-1的第一端和第二端传输给第一变频装置N1和第二变频装置N2，当需要控制第一电机M1或者第二电机M2时，第一控制器U1的将输出脉冲信号，并输出高电平给第一选通装置J1的第五端和第二变频装置N2的第五端，以便控制第一变频装置N1的第三端和第四端、第二变频装置N2的第三端和第四端连接，由驱动装置U3处理后的脉冲信号都将控制第一变频装置N1控制，继而控制第一电机M1的工作，其中第二电机M2和变幅电机的控制原理与第一电机M1的相同，当需要控制相应的第一电机M1、第二电机M2和变幅电机工作时，只需控制相应的选通装置导通即可，实现第一电机M1、第二电机M2和变幅电机以相同的转速工作，同时由被被吊物重量检测模块5对被吊物的重量进行检测，由第一控制器U1对重量信息进行接收，并根据相应的重量信息调节相应的脉冲信号，以便根据不同的重量信息控制变频装置输出的功率值，以便对塔机进行调速，当检测的重量超过重量阈值时，第一继电开关K1-1的第三端和第四端将导通，使得输入变频装置的电能增加，提高变频装置可为电机提供的功率值。
该塔机运行智能调速系统由控制面板模块7采用一体化控制装置输出脉冲信号以便控制电机选择模控制模块进行通路选择，使得控制面板模块7以相同的转速控制塔机进行上下左右工作，降低所需的电路布局，同时由被吊物重量检测模块5对被吊物的重量进行检测，以便由控制面板模块7通过对应的重量信号输出对应的脉冲信号，控制变频驱动模块3的变频调节，同时当重量超过设定的重量阈值后，将提高输入的电能，为变频驱动模块3提供更大的电能需求，提高对塔机的控制效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，
该塔机运行智能调速系统包括：电源模块，电压控制保护模块，变频驱动模块，电机转速检测模块，被吊物重量检测模块，重量比较控制模块，控制面板模块，电机选择控制模块；
所述电源模块，用于提供三相电能并对三相电能进行整流处理；
所述电压控制保护模块，与所述电源模块和控制面板模块连接，用于限流保护控制，用于电压采样并输出电压采样信号，用于进行吸收制动保护控制，用于进行升压控制并为所述变频驱动模块提供更大的电能；
所述变频驱动模块，与所述电压控制保护模块和控制面板连接，用于接收所述电压控制保护模块输出的电能，用于通过多个变频装置进行多路变频输出并改变输出电能的频率，用于控制不同部位的电机进行工作；
所述电机转速检测模块，与变频驱动模块和控制面板模块连接，用于检测工作电机的转速信号；
所述被吊物重量检测模块，与所述控制面板模块连接，用于检测被吊物的重量信号并对检测的重量信号进行放大处理；
所述重量比较控制模块，与所述被吊物重量检测模块、电压控制保护模块和控制面板模块连接，用于将检测的重量信号与设定的重量阈值进行比较并输出比较信号，用于控制所述电压控制保护模块进行升压工作；
所述控制面板模块，用于通过控制面板发出塔机控制指令，用于接收并存储所述被吊物重量检测模块、重量比较控制模块、电机转换检测模块和电压控制保护模块输出的信号，用于通过一体化控制装置输出脉冲信号和控制信号控制电机选择控制模块、电压控制保护模块和变频驱动模块的工作；
所述电机选择控制模块，与所述控制面板模块和变频驱动模块连接，用于接收所述脉冲信号并选择所需控制的电机电路进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述电压控制保护模块包括第二继电开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第四电阻、第一功率管、第二电容；
所述第二继电开关的一端和第一电阻的一端均连接所述电源模块，第二继电开关的另一端和第一电阻的另一端连接第二电阻的一端、第一电容的一端、第四电阻的一端和第二电容的第一端，第二电阻的另一端连接所述控制面板模块并通过第三电阻连接地端，第一电容的另一端、第一功率管的发射极和第二电容的第二端均接地，第一功率管的栅极连接所述控制面板模块，第一功率管的集电极连接第四电阻的另一端。
3.根据权利要求2所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述电压控制保护模块还包括第四电感、第二功率管、第一二极管、第三电容、第一继电开关；
所述第四电感的一端和第一继电开关的第一端均连接所述第二电容的第一端，第四电感的另一端连接第一二极管的阳极和第二功率管的漏极，第二二极管的栅极和第三电容的一端均接地，第三电容的另一端连接第一二极管的阴极和第一继电开关的第三端，第一继电开关的第二端和第四端连接所述变频驱动模块。
4.根据权利要求3所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述变频驱动模块包括第一变频装置、第二变频装置、第一电机、第二电机；
所述第一变频装置的第一输入端和第二变频装置的第一输入端均与所述第一继电开关的第二端连接，第一变频装置的第二输入端和第二变频装置的第二输入端均接地，第一变频装置的输出端连接第一电机，第二变频装置的输出端连接电机，第一电机和第二电机均与所述电机转速检测模块连接，第一变频装置的第一控制端到第六控制端和第二变频装置的第一控制端到第六控制端均连接所述电机选择控制模块。
5.根据权利要求4所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述被吊物重量检测模块包括拉力传感器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一运放、第五电阻和第十电阻；所述控制面板模块包括第一控制器；
所述拉力传感器的第一输出端通过第六电阻连接第一运放的反相端并通过第九电阻连接第一运放的输出端和第五电阻的第一端，第一运放的同相端来接第七电阻的一端并通第八电阻连接地端，第七电阻的另一端连接拉力传感器的第二输出端，第五电阻的第二端连接第一控制器的第九IO端并通过第十电阻连接地端。
6.根据权利要求5所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述重量比较控制模块包括第十二电阻、第一继电器、第十一电阻、第一电源、第一比较器、重量阈值；
所述第十二电阻的一端连接所述第一控制器的第十IO端，第十二电阻的另一端连接第一比较器的输出端和第十一电阻的一端并通过第一继电器连接地端，第十一电阻的另一端连接第一电源，第一比较器的反相端连接重量阈值，第一比较器的同相端连接所述第五电阻的第二端。
7.根据权利要求6所述的一种塔机运行智能调速系统，其特征在于，所述控制面板模块还包括驱动装置；所述电机选择控制模块包括第一选通装置和第二选通装置；
所述驱动装置的第一输入端到第六输入端分别连接所述第一控制器的第一IO端到第六IO端，驱动装置的第一输出端连接第一选通装置的第三端和第八端，驱动器的第二输出端连接连接第二选通装置的第三端和第八端，第一选通装置的第五端和第二选通装置的第五端均连接第一控制器的第七IO端，第二选通装置的第六端和第一选通装置的第六端均连接第一控制器的第八IO端，第一选通装置的第四端和第二选通装置的第四端分别连接所述第一变频装置的第一控制端和第二控制端，第一选通装置的第九端和第二选通装置的第九端分别连接所述第二变频装置的第一控制端和第二控制端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117240175A (zh) * 2023-11-14 2023-12-15 深圳市国方科技有限公司 一种智能变频节能控制电路
CN117254722A (zh) * 2023-11-16 2023-12-19 深圳市国方科技有限公司 一种变频开关控制保护电路

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