CN201762043U - 双水平臂塔机安全监控装置 - Google Patents

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王洪英
刘贺明
肖鸿韬
陶阳
张光辉
胡建宁
巩克强
钟俊明
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廊坊凯博建设机械科技有限公司
山东送变电工程公司
广东省建筑机械厂
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Abstract

一种双水平臂塔机安全监控装置,包括传感器和主控制器,所述传感器包括:用于检测主吊钩及副吊钩幅度的左幅度传感器和右幅度传感器;用于检测臂架回转角度的回转角度传感器;用于检测工作状态时塔顶风速的风速传感器;用于检测主吊钩和副吊钩起重量的起重量传感器。所述主控制器包括:CPU、EEPROM存储器、U盘驱动模块、CAN总线芯片、触摸屏驱动模块、时钟模块、GPRS通讯接口、电源模块和开关电源。传感器通过信号线经CAN总线连接到主控制器;主控制器通过CAN总线与输出继电器板连接。本实用新型适用于塔机的安全保护,其显示器可直观地显示塔机实时动态信息,在超载、超不平衡力矩、超风速等超安全范围状态下给以预警和保护,同时储存工作信息供统计分析。

Description

双水平臂塔机安全监控装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及塔机安全监控技术领域,特别是一种双水平臂塔机的安全监控装置。
背景技术
[0002] 双水平臂塔机是电力行业输变电塔架安装的专用塔式起重机,是广泛使用的垂直 吊装运输大型设备。大部分施工塔机的工作环境恶劣,安全隐患多,塔机事故发生时,后果 往往是机毁人亡。传统的塔机安全防护装置,一般都适用于普通塔机,不能根据特定需求满 足双水平臂塔机的安全监护问题。双水平臂塔机具有以塔身为中心线对称布置的二个互为 平衡的起重臂,通过一个起升机构和一根钢丝绳带两个吊钩工作的方式,能够进行单边起 重臂吊装或双边起重臂同时吊装,双水平臂塔机与普通塔机的工作模式不同,需要有针对 性的安全保护手段。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种双水平臂塔机安全监控装置,要解决双水平臂塔机 需要特殊安全保护装置的技术问题;并解决对塔机实时监控的问题。
[0004] 为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0005] 一种双水平臂塔机安全监控装置,包括传感器和主控制器,所述传感器包括:分别 安装在双水平臂塔机左变幅机构和右变幅机构上、用于检测主吊钩及副吊钩幅度的左幅度 传感器和右幅度传感器。
[0006] 安装在双水平臂塔机臂架上、用于检测臂架回转角度的回转角度传感器。
[0007] 安装在双水平臂塔机塔顶上、用于检测工作状态时塔顶风速的风速传感器。
[0008] 安装在双水平臂塔机起重量限制器滑轮轴上、用于检测主吊钩和副吊钩起重量的 起重量传感器。
[0009] 所述传感器通过信号线经CAN总线连接到主控制器。
[0010] 所述主控制器通过CAN总线与输出继电器板连接。
[0011] 所述主控制器包括以下单元:一个用于存储计算控制程序,处理、运算检测数据的 CPU。
[0012] 一个用于存储基本工作参数和各传感器的标定值,并与CPU连接的EEPROM存储器。
[0013] 一个用于储存塔机工作信息,并与CPU连接的U盘驱动模块。
[0014] 一个由CAN总线接收传感器信号和将控制命令输出至CPU连接的CAN总线芯片。
[0015] 一个用于实时工作信息与基本参数的设定和显示,将重量、起重力矩、不平衡力 矩、回转角度、风速和倍率的工作参数以数字辅助模拟图示的方式显示在界面上,并与CPU 连接的触摸屏驱动模块。
[0016] 一个用于系统实时时钟计时并与CPU连接的时钟模块。[0017] 一个用于工作信息无线传送并与CPU连接的GPRS通讯接口。
[0018] 一个用于给CPU和CAN总线芯片供电的电源模块和开关电源。
[0019] 所述CPU是32位ARM中央处理单元。
[0020] 与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果:本实用新型结合双水平臂 塔机的工作特点,给出了检测其主吊钩和副吊钩起重量、起重力矩、不平衡力矩的方法;其 中用于检测主吊钩和副吊钩起重量的起重量传感器为一个,并安装在双水平臂塔机起重量 限制器滑轮轴上。
[0021] 由于采用了实时工作信息与基本参数的对比计算,可以准确的判定塔机是否在安 全范围内工作。本实用新型的超工作能力参数组合包括六种,①超载、②超不平衡力矩、③ 超风速、④超载并超不平衡力矩、④超载并超风速、⑤超不平衡并超风速和⑥超载、超不平 衡力矩、超风速,可防止防止双水平臂塔机因超起重量、超起重力矩、超不平衡力矩、超风速 引起的损坏或倾覆,全方位的保证设备及人员的安全。
[0022] 本实用新型的显示器可直观地显示塔机实时动态信息,在超载、超不平衡力矩、超 风速等,超安全范围状态下给以预警和保护,方便操作人员了解故障位置和原因。同时储存 工作信息供统计分析。
[0023] 由于采用CAN总线和CAN总线芯片,不需要连接一大把线缆,几个传感器可以通过 公用两根电缆接入,因此,本实用新型也使安全监控装置结构非常简练。
附图说明
[0024] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0025] 图1是本实用新型的总线结构示意图。
[0026] 图2是本实用新型的主控器结构示意图。
[0027] 图3是本实用新型的主控器触摸屏工作界面示意图。
具体实施方式
[0028] 参见图1所示,这种种双水平臂塔机安全监控装置,包括传感器和主控制器,所述 传感器包括:分别安装在双水平臂塔机左变幅机构和右变幅机构上、用于检测主吊钩及副 吊钩幅度的左幅度传感器和右幅度传感器;安装在双水平臂塔机臂架上、用于检测臂架回 转角度的回转角度传感器;安装在双水平臂塔机塔顶上、用于检测工作状态时塔顶风速的 风速传感器;安装在双水平臂塔机起重量限制器滑轮轴上、用于检测主吊钩和副吊钩起重 量的起重量传感器;所述传感器通过信号线经CAN总线连接到主控制器;所述主控制器通 过CAN总线与输出继电器板连接。
[0029] 参见图2所示,这种种双水平臂塔机安全监控装置,所述主控制器包括以下单元: 一个用于存储计算控制程序,处理、运算检测数据的CPU,所述CPU是32位ARM中央处理单 元;一个用于存储基本工作参数和各传感器的标定值,并与CPU连接的EEPROM存储器;一 个用于储存塔机工作信息,并与CPU连接的U盘驱动模块;一个由CAN总线接收传感器信号 和将控制命令输出至CPU连接的CAN总线芯片;一个用于实时工作信息与基本参数的设 定和显示,将重量、起重力矩、不平衡力矩、回转角度、风速和倍率的工作参数以数字辅助模 拟图示的方式显示在界面上,并与CPU连接的触摸屏驱动模块;一个用于系统实时时钟计时并与CPU连接的时钟模块;一个用于工作信息无线传送并与CPU连接的GPRS通讯接口 ; 一个用于给CPU和CAN总线芯片供电的电源模块和开关电源。
[0030] 主控制器电路板DZl的1、2为电源输入,工作电压范围为8〜36V ;再通过电源模 块降到3. 3v给CPU供电;DZl的3、4为CANH和CANL两个端口,CANH接CAN总线高电平, CANL接CAN总线低电平。CAN总线通讯信号通过CAN总线芯片完成电平转换将信息给CPU ; 触摸屏驱动模块,CPU通过触摸屏专用命令与其完成数据交换,数据实时显示等功能;GPRS 通讯接口可将数据通过GPRS发送到远程监控中心;U盘驱动模块,CPU可通过U盘专用命令 将每次工作循环的数据存储到U盘中;EEPROM存储器用于设置参数;时钟模块用于CPU可 读取当前时间。
[0031] 参见图3所示,主控器触摸屏工作界面图,点按“进入”后,可以设置主吊钩和副吊 钩的额定载重、最大幅度、最小幅度、前后限位幅度,臂架左右回转限制角度,配重质量共14 个数据,选择双边吊载、左边吊载或右边吊载任意一种工作模式和吊钩倍率等工作参数,并 进行各个传感器的校准工作。
[0032] 在主控器触摸屏工作界面上,双水平臂塔机以单线条方式的简洁图示表示,界面 最上方分别为风速和倍率显示,塔身两侧分别显示主吊钩和副吊钩的工作信息,两边左外 侧为起重量的显示,中间从上到下依次显示幅度、起重力矩、不平衡力矩和回转角度。
[0033] 主副吊钩载重用同一重量传感器分别标定各自数据,主控制器分别计算各自当前 载重,如当前界面显示左钩当前载重为1674Kg,右钩当前载重为1682Kg。在数值显示的同 时根据当前载重量与系统最大准许的载重量的比值通过填充条直观显示出来。
[0034] 幅度的计算根据左右幅度经CAN总线发送上来的各自位置信息,计算各自的位 置,根据当前位置及左右最大准许幅度的最大幅度值,计算后将其用三角的形式显示在主 控器触摸屏工作界面上,随着各自的移动小三角也将在界面上左右移动。
[0035] 起重力矩的计算:已知准许的最大载重、最大幅度及计算得到的当前载重、当前幅 度便可计算当前起重力矩,将二者的比值用填充条显示出来。
[0036] 不平衡力矩的计算:已知准许的最大不平衡力矩及计算得到的当前载重、当前幅 度便可计算当前起重力矩,二者的力矩差值即为不平衡力矩,它与最大不平衡力矩的比值 用填充条显示出来。
[0037] 回转角度的计算:根据角度传感器经CAN总线发送上来的角度信息,计算得到当 前角度值,将其与最大准许角度的比值用填充条显示出来。
[0038] 风速:根据风速传感器经CAN总线发送上来的风速信息,计算得到当前前风速值, 将其显示出来。
[0039] 本实用新型的实施方法如下:
[0040] 步骤1 :安装各种传感器,在左右变幅机构位置安装幅度传感器,在起重量限制器 滑轮轴位置安装起重量传感器,在臂架位置安装回转角度传感器,在塔顶位置风速传感器。
[0041] 步骤2 :通过触摸屏输入工作参数,包括主吊钩和副吊钩的额定载重、最大幅度、 最小幅度、前后限位幅度,臂架左右回转限制角度,配重质量共14个数据。
[0042] 步骤3 :选择双边吊载、左边吊载或右边吊载任意一种工作模式和吊钩倍率,并将 数据保存在EEPROM存储器中。
[0043] 步骤4 :上述安装、输入数据工作完成后,进行单边吊载时的称重传感器标定及
5相关的幅度传感器标定。
[0044] 步骤5 :将称重传感器的采集到的信号经CAN总线传送至32位ARM中央处理器单 元,经过与称重传感器标定信息对比计算得到主副吊钩的载重,经过与幅度传感器标定信 息对比计算得到主副吊钩的幅度,经风速传感器信号处理后得到实时风速信息。
[0045] 步骤6 :将吊钩的载重与对应幅度进行乘法运算得到左右两个方向的起重力矩 和总的不平衡力矩,再将数据信息以数字辅助模拟图示的方式显示在在触摸屏主界面上。
[0046] 步骤7 :将实时检测的工作信息与已存储在EEPROM存储器上的工作参数对比,当 达到最大起重量、起重力矩、不平衡力矩任意参数的90%时均给出预警信号,蜂鸣器预警; 当达到最大起重量、起重力矩、不平衡力矩任意参数的100%时,主控制器通过CAN总线给 出输出控制板相应的命令信息,继电器输出开关信号,切断不安全方向起升、变幅等相应动 作,同时蜂鸣器报警;当超风速状态下,给出蜂鸣器报警。其超工作能力参数组合包括①超 载、②超不平衡力矩、③超风速、④超载并超不平衡力矩、④超载并超风速、⑤超不平衡并超 风速、⑥超载、超不平衡力矩、超风速共6种。所有的工作信息以工作循环为单位储存到U 盘中供下载分析。
[0047] 步骤8 :将所有工作信息,以工作循环为单位,包括每个工作循环的开始时间、结 束时间、吊载、幅度、力矩等保存在U盘中,方便下载后进行统计分析处理。
6

Claims (2)

  1. 一种双水平臂塔机安全监控装置,包括传感器和主控制器,其特征在于:所述传感器包括:    分别安装在双水平臂塔机左变幅机构和右变幅机构上、用于检测主吊钩及副吊钩幅度的左幅度传感器和右幅度传感器;    安装在双水平臂塔机臂架上、用于检测臂架回转角度的回转角度传感器;    安装在双水平臂塔机塔顶上、用于检测工作状态时塔顶风速的风速传感器;安装在双水平臂塔机起重量限制器滑轮轴上、用于检测主吊钩和副吊钩起重量的起重量传感器;所述传感器通过信号线经CAN总线连接到主控制器;    所述主控制器通过CAN总线与输出继电器板连接;所述主控制器包括以下单元:一个用于存储计算控制程序,处理、运算检测数据的CPU;一个用于存储基本工作参数和各传感器的标定值,并与CPU连接的EEPROM存储器;一个用于储存塔机工作信息,并与CPU连接的U盘驱动模块;一个由CAN总线接收传感器信号和将控制命令输出至CPU连接的CAN总线芯片; 一个用于实时工作信息与基本参数的设定和显示,将重量、起重力矩、不平衡力矩、回转角度、风速和倍率的工作参数以数字辅助模拟图示的方式显示在界面上,并与CPU连接的触摸屏驱动模块;一个用于系统实时时钟计时并与CPU连接的时钟模块;一个用于工作信息无线传送并与CPU连接的GPRS通讯接口;一个用于给CPU和CAN总线芯片供电的电源模块和开关电源。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种双水平臂塔机安全监控装置,其特征在于:所述CPU是 32位ARM中央处理单元。
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