CN205973507U - 塔式起重机变频器的监控器终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种塔式起重机变频器的监控器终端，该终端包括控制板，所述控制板采用ARM处理模块为处理器核心，并包括与ARM处理模块通讯连接的3G/4G通讯模块、RS‑485模块；其中，所述控制板通过3G/4G通讯模块与服务器通讯连接，并通过RS‑485模块与受控变频器的微处理单元采用RS‑485总线通讯，所述终端安装在受控变频器所在的电控柜内部。本实用新型提出的监控器终端主要通过设计以ARM处理模块为核心、与ARM处理模块通讯连接的3G/4G模块，实现了对变频器参数进行远程监控、调整参数的功能。

Description

塔式起重机变频器的监控器终端

技术领域

本实用新型涉及塔式起重机变频控制技术领域，具体涉及一种塔式起重机变频器的监控器终端。

背景技术

塔式起重机为建筑工程中常用的重物吊装搬运设备，简称塔机(亦称塔吊)，动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机，作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成，金属结构包括塔身、动臂和底座等；工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分；电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。

其中，工作机构的起升部分由起升变频器与起升电机配合控制重物作垂直升降运动；工作机构的变幅部分由变幅变频器与变幅电机配合控制重物作水平直线运动；工作机构的回转机构由回转变频器与回转电机配合控制重物作半径圆周运动；工作机构的行走部分由行走变频器与行走电机配合使得整个塔机做位移运动。由此可见，这些变频器对于塔式起重机的运行起着极其重要的作用。

通常情况下，上述变频器都是放置在相应的控制柜里面的，而且厂家为了实现对变频器的运行参数进行监控，使工程师或技术人员能够知晓变频器的运行状态，通常为变频器配置有相应的监控器。该监控器与变频器内的微处理单元通过RS-485总线连接，使得能够采集变频器的运行参数，并能够进行显示，还能通过GSM网络实现数据的上传。然而由于技术原因，现在很多老式工业级变频器的监控器无法进行远程控制，因此只能够实现对变频器的几个运行关键参数进行监测，无法根据需求随时调整变频器监控参数；也无法实现对变频器参数修改、降频功能。而且在出现运行故障时，只能依靠专业工程师或技术员亲自到现场管理和维护并调整运行参数。虽然监控器设置有GSM网络模块，厂家可以通过GSM网络查看变频器数据，但是对于一个变频器而言，其参数达到数十个上百个，仅仅依靠GSM网络并不容易实现对这些参数的完全掌控和调整，而且最关键的是在控制柜中通常紧密安装有多个变频器，这些变频器的运行会使其周围形成一种强电磁环境，此时GSM网络特别容易受到强电磁环境干扰，导致网络效率低下、断线率高，想要依托该网络实现数据的远程控制更是不可能。而另一方面，厂家为变频器所配置的监控器控制板面积大、更是与变频器安装在一起的，因变频器运行起来周围形成一种复杂的电磁环境，这种电磁环境使得这个大面积控制板上的电子元器件特别容易受到干扰，进而使得线路运行存在一定的影响。再者，传统变频器监控器控制板上多采用PLC控制系统进行设计，该种系统不仅成本高，而且对于参数的修改本身就不容易的，因此实现远程控制也存在困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种塔式起重机变频器的监控器终端，该终端主要通过设计以ARM处理模块为核心、与ARM处理模块通讯连接的3G/4G模块，实现了对变频器参数进行远程监控、调整参数的功能。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种塔式起重机变频器的监控器终端，该终端包括控制板，所述控制板采用ARM处理模块为处理器核心，并包括与ARM处理模块通讯连接的3G/4G通讯模块、RS-485模块；其中，所述控制板通过3G/4G通讯模块与服务器通讯连接，并通过RS-485模块与受控变频器的微处理单元采用RS-485总线通讯，所述终端安装在受控变频器所在的电控柜内部。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的塔式起重机变频器的监控器终端，通过将控制板上的PLC控制部分改由ARM处理器为处理核心，并且改GPRS模块为3G/4G模块，使得对变频器的运行由传统的单纯监测升级为可远程掌控、调整以及修改参数的模式，由此实现了对工业级变频器远程工作状态智能诊断、变频器参数设置、远程故障排除等功能。尤其是，该监控器终端的开发使得建筑工地能够在不需要完全更替传统变频器的基础上就能实现改装和简单接线，从而进行远程操控，体验效果得到极大的提升，还节约了大量的成本，即便现在先进的变频器种类众多。进一步的是，本实用新型所提供的监控器终端上述控制板的面积可以做得很小，小到只有4.5cm*3.5cm，相比传统监控器控制板而言面积远远减小，加上安装位置不再受限制，由传统的与变频器集成化改为现在的独立安装在电控柜内部上，使得监控器基本不会受到强电磁环境的干扰，尤其是对网络的信号传输起着特别有利的效果。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述塔式起重机变频器的监控器终端模块框图；

图2为本实用新型所述监控器终端与服务器、客户终端构成的系统布局图；

图3为本实用新型所述监控器终端的安装壳体结构示意图；

图4为本实用新型所述监控器终端在电控柜上的安装示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：

参照图1并结合图2，本实用新型提出了一种塔式起重机变频器的监控器终端，该终端包括控制板，所述控制板采用ARM处理模块为处理器核心，并包括与ARM处理模块通讯连接的3G/4G通讯模块、RS-485模块；其中，所述控制板通过3G/4G通讯模块与服务器通讯连接，并通过RS-485模块与受控变频器的微处理单元采用RS-485总线通讯，所述终端安装在受控变频器所在的电控柜内部。

上述方案中，本实用新型通过将控制板上的PLC控制部分改由ARM处理器为处理核心，并且改GPRS模块为3G/4G模块，使得对变频器的运行由传统的单纯监测升级为可远程掌控、调整以及修改参数的模式，由此实现了对工业级变频器远程工作状态智能诊断、变频器参数设置、远程故障排除等功能。尤其是，该监控器终端的开发使得建筑工地能够在不需要完全更替传统变频器的基础上就能实现改装和简单接线(只需将原有的监控器控制板拔下)，从而进行远程操控，体验效果得到极大的提升，还节约了大量的成本，即便现在先进的变频器种类众多。

进一步的是，本实用新型所提供的监控器终端上述控制板的面积可以做得很小，小到只有4.5cm*3.5cm，相比传统监控器控制板而言面积远远减小，加上安装位置不再受限制，由传统的与变频器集成化改为现在的独立安装在电控柜内部上，使得监控器基本不会受到强电磁环境的干扰，尤其是对网络信号传输起着特别有利的效果。

如图1所示，所述控制板上还设置有Wifi模块和RJ45模块，所述Wifi模块和RJ45模块均与ARM处理模块进行通讯连接。其中，Wifi模块可以实现与服务器之间的无线通讯，而RJ45模块可以实现与服务器之间的有线通讯。进一步的是，所述控制板上还设置有显示模块、音频模块、身份识别模块和数据采集模块，所述显示模块、音频模块与ARM处理模块通讯连接，所述身份识别模块与ARM处理模块采用TTL/232接口连接，所述数据采集模块与ARM处理模块采用RS-485总线通讯连接。其中，所述显示模块可以对采集到的变频器数据进行显示，以及显示变频器的运行状态，以便现场工作人员查看相关参数。所述音频模块可以对变频器的运行状态进行声音播报。所述身份识别模块可以存储该监控器终端的身份数据，包括IMEI号(控制设备唯一识别码)，还可以用于验证对此监控器操作的工作人员的身份信息。

在图2中给出了本实用新型所述监控器终端与服务器、客户终端构成的系统布局图。各监控器终端采用ARM处理器作为主控芯片。该处理器通过RS-485总线采集变频器数据，并读取自己片内非遗失性数据储存器中的上下限数据和控制模式，得出控制结果，及时进行预警和报警，并且它还通过由3G网络(3G DTU)与Internet进行数据连接，把采集到的数据传送给服务器，同时接收由服务器传送回来的数据命令。在实际操作中，除了上述硬件设备，需要在客户端安装一套软件。该软件是基于.NET WCF技术研发的一体化工业级变频器管理控制平台，以监控器终端数据为中心对变频器的信息进行监控管理。软件系统组成有IIS应用服务器、SQL Server数据服务、桌面端应用程序、iOS和Android移动应用程序。在系统中可实现对变频器监控和设置管理。

图2所给系统的整个控制流程如下：

Step1、用户在客户终端登录变频器管理控制平台，将现场提供的变频器型号规格、与之安装在一起的监控器IMEI号(控制设备唯一识别码)录入系统绑定；

Step2、用户通过上述平台下发HTTP请求给监控器；

Step3、监控器接收到服务器请求后，ARM处理器通过RS-485总线采集请求的变频器数据；

Step4、监控器采集到的变频器数据为一系列十六进制字节流；

Step5、监控器将采集到的字节流“翻译”封装为JSON数据回传给服务器；

Step6、服务器根据用户预设置的参考值判断变频器工作状态，并将采集上来的数据呈现给用户。

当用户需要修改变频器默认工作参数时，只需在平台进行简单操作，服务器将会把修改参数请求发送给监控器，监控器再将数据写入变频器以实现变频器默认工作参数修改。监控器设置有“到期时间”，如果监控器时间抵达到期时间，监控器将会通过给变频器重新写入一个频率值，写入这个值是远远低于变频器正常工作的值的，这样会使得变频器一直处于低频率工作状态，而达不到正常使用效果。通过这种方法实现了对变频器的“锁机”。

作为本实用新型进一步的实施方案是，对监控器终端进行了安装壳体的设计。

如图3-4所示，所述终端还包括一个安装壳体10，所述安装壳体10具有一个基板11，所述基板11的两端分别向基板11两侧垂直延伸出一个安装壁12、13；其中一个安装壁12的边缘连接有一夹持臂14，所述夹持臂14与基板11相平行，使得与所在安装壁12、基板11之间构成一个U形夹持部15；所述基板11在其四个边角均设置有空间朝向基板11中心的L形安装件16，所述控制板A镶嵌在该四个L形安装件16中，所述U形夹持部15夹持在所述电控柜20内的安装柱21上。由图3-4和上述结构可知，该安装壳体10的设计结构非常简单，控制板为一块PCB板，仅仅需要将PCB板非元器件安装的那一面作为底面嵌入到四个L形安装件16围合成的矩形腔内，即完成了控制板与安装板之间的安装。而且还不需要进行螺钉连接。进一步的是，设计的夹持臂14可以为弹性壁，巧妙利用该弹性壁与所在安装壁、基板11之间的U形夹持部15，便可将整个安装壳体10安装到现有的电控柜20安装变频器的安装柱21上。由此可见，本实用新型所给出的安装壳体10不仅结构相对简单，而且还可以使做出的体积很小，基本不会占用电控柜20很多空间，因此在安装的时候也不用考虑电控柜20的调整问题。

对于安装壳体10的进一步设计是，参照图3-4，另外一个安装壁13的边缘枢接有一个L形活动盖17，所述L形活动盖17闭合后与所在安装壁13、基板11之间围成一个矩形空间18；所述基板11在连接所述其中一个安装壁的一端开设有条形插孔(未示出)，所述L形活动盖17的端部设置有能够插入所述条形插孔的插条19；其中，所述控制板位于所述矩形空间18内。这里，设置L形活动盖17可以有效保护控制板上的器件不受旁边器件的触碰，而在安装的时候也比较方便。同时还可以看到，这样设置的安装壳体10在安装到电控柜20时，由于上下没有封闭面，因此对于散热角度而言也是很好的设计。优化的设计是，所述安装壳体10均采用塑料板。塑料板是绝缘板，不会对信号传输产生任何干扰。

总的说来，本实用新型通过一个以ARM处理器为核心、以3G/4G模块作为主通讯模块的变频器控制板解决了工业用变频器工作状态监测、变频器降频控制、变频器参数设定的问题。从而让厂商实现远程管理、调试变频器，不用再派遣技术员下现场调试和管理。对于变频器租赁厂商来说，可以远程对变频器进行锁机(降频)，解决变频器租赁欠费或违规使用问题。而且，监控器终端的安装板小巧，不影响原有电控柜20线路也不占空间。锁机后频率降低为原最高频率的1/5速度。并且锁机后的频率可通过参数设定。变频控制启动和停止更为平滑，大大降低了对设备的冲击，不容易损坏设备。变频控制制动器为逻辑控制，在电机非常低速时抱闸，制动器冲击小，不容易磨损，而原制动器低速时直接抱死，冲击大，对生产设备损伤大。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，该终端包括控制板，所述控制板采用ARM处理模块为处理器核心，并包括与ARM处理模块通讯连接的3G/4G通讯模块、RS-485模块；其中，所述控制板通过3G/4G通讯模块与服务器通讯连接，并通过RS-485模块与受控变频器的微处理单元采用RS-485总线通讯，所述终端安装在受控变频器所在的电控柜内部。

2.如权利要求1所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，所述控制板上还设置有Wifi模块和RJ45模块，所述Wifi模块和RJ45模块均与ARM处理模块进行通讯连接。

3.如权利要求1或2所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，所述控制板上还设置有显示模块、音频模块、身份识别模块和数据采集模块，所述显示模块、音频模块与ARM处理模块通讯连接，所述身份识别模块与ARM处理模块采用TTL/232接口连接，所述数据采集模块与ARM处理模块采用RS-485总线通讯连接。

4.如权利要求1所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，所述终端还包括一个安装壳体，所述安装壳体具有一个基板，所述基板的两端分别向基板两侧垂直延伸出一个安装壁；其中一个安装壁的边缘连接有一夹持臂，所述夹持臂与基板相平行，使得与所在安装壁、基板之间构成一个U形夹持部；

所述基板在其四个边角均设置有空间朝向基板中心的L形安装件，所述控制板镶嵌在该四个L形安装件中，所述U形夹持部夹持在所述电控柜内的安装柱上。

5.如权利要求4所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，所述夹持臂为弹性臂。

6.如权利要求5所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，另外一个安装壁的边缘枢接有一个L形活动盖，所述L形活动盖闭合后与所在安装壁、基板之间围成一个矩形空间；所述基板在连接所述其中一个安装壁的一端开设有条形插孔，所述L形活动盖的端部设置有能够插入所述条形插孔的插条；其中，所述控制板位于所述矩形空间内。

7.如权利要求6所述的塔式起重机变频器的监控器终端，其特征在于，所述安装壳体均采用塑料板。