CN212440067U - 电动吊机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动吊机的控制系统，其中，该系统包括：第一控制装置，用于发送至少一个电动吊机的第一控制信号；多个第二控制装置，每个第二控制装置用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机，其中，多个第二控制装置中的任意一个第二控制装置为主控制装置，其余第二控制装置为从控制装置；主控制装置与第一控制装置通过第一通讯线相连接；从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接。本实用新型解决了现有技术中接线结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的技术问题。

Description

电动吊机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及电器技术领域，具体而言，涉及一种电动吊机的控制系统。

背景技术

电动吊机主要运用于舞台屏幕灯光吊装造型、能源设备维修、工业流水线等领域用于提升负载定位升降，负载重量的监测等，现有电动吊机实现主要靠线缆直接连接到PLC(Programmable Logic Controller，可编程控制模块)控制柜中进行信号采集及控制吊机升降接触器部分进行控制。

当需要控制的电动吊机较多时，由于缆线布线结构复杂造成体积过大，成本过高，扩展受限等问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电动吊机的控制系统，以至少解决现有技术中接线结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电动吊机的控制系统，包括：第一控制装置，用于发送至少一个电动吊机的第一控制信号；多个第二控制装置，每个第二控制装置用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机，其中，多个第二控制装置中的任意一个第二控制装置为主控制装置，其余第二控制装置为从控制装置；主控制装置与第一控制装置通过第一通讯线相连接；从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接。

可选地，第一控制装置，包括：显示器，用于显示人机界面，人机界面用于接收第一控制信号；可编程控制器，用于基于第一控制信号与第二控制装置进行通信；扩展模块，与可编程控制器连接，用于扩展吊机控制功能。

可选地，从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接，包括：从控制装置通过第二通讯线分别并行与主控制装置连接；或，从控制装置之间通过第二通讯线串行与主控制装置连接。

可选地，每个第二控制装置，包括：单片机，用于控制程序写入及控制；驱动接触器，用于电机驱动；通讯接口，与第一通讯线或第二通讯线连接，用于接收第一控制信号；其中，驱动接触器、通讯接口分别与单片机连接。

可选地，每个第二控制装置还包括：传感检测芯片，用于监测负载重量及温度；电流监测芯片，用于监测印刷电路板上电路的电流；其中，传感检测芯片、电流监测芯片分别与单片机连接。

可选地，驱动接触器、传感检测芯片、电流监测芯片、单片机及通讯接口均集成在印刷电路板上。

可选地，每个第二控制装置，还包括：电源输入模块和电源输出模块；电源输入模块和电源输出模块分别于单片机连接。

可选地，传感芯片还包括：压力传感器，用于检测电动吊机的负载的重量。温度传感器，用于采集负载的电路的路温度数据。

可选地，每个第二控制装置，包括：每个第二控制装置安装于电动吊机内部或外部；在每个第二控制装置安装于电动吊机外部的情况下，每个第二控制装置通过编码线缆、模量信号线缆、控制信号线缆、电源输出线与对应的电动吊机连接。

可选地，编码线缆为编码多芯线缆，模量信号线缆为模量多芯线缆，控制信号线缆为控制信号多芯线缆。

在本实用新型实施例中，采用主从控制的方式，通过第一控制装置，用于发送至少一个电动吊机的第一控制信号；多个第二控制装置，每个第二控制装置用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机，其中，多个第二控制装置中的任意一个第二控制装置为主控制装置，其余第二控制装置为从控制装置；主控制装置与第一控制装置通过第一通讯线相连接；从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接，达到了简化吊机控制结构和布线结构，提高吊机功能扩展能力的目的，从而实现了减小吊机控制系统体积、节约成本的技术效果，进而解决了现有技术中接线结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种电动吊机控制系统的示意图；

图2是根据现有技术的一种电动吊机控制系统的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种从控制装置与主控制装置串联的电动吊机控制系统示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种从控制装置与主控制装置并联的电动吊机控制系统示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种单个第二控制装置结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的一种多个第二控制装置安装于电动吊机结构外部示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

在现有的电动吊机控制系统中，如图1所示，一种电动吊机的控制系统包括：第一控制装置10、多个电动吊机、缆线、电源输入40。其中第一控制装置10包括：显示器11、可编程控制模块12、扩展模块13，其中，扩展模块13指一个独立的扩展产品，一般接在PLC的扩展口或者扩展插槽上，扩展模块13一般用于PLC的CPU上扩展其它功能，如通讯功能等模块。施工人员通过显示器11向可编程控制模12块对发送的电动吊机控制指令进行复杂的逻辑编程，通过扩展模块13实现多个电动吊机的功能控制扩展，控制平台通过缆线发送多个电动吊机(例如：电动吊机30)的控制的控制指令至电动吊机，并控制多个电动吊机，其中缆线包括：编码缆线301、模量信号缆线302、控制信号线303。

由于上一种电动吊机控制系统的各种缆线直接与控制平台相连接，当电动吊机数量增多时，控制平台的缆线连接接口的数量有限，如图2所示，另一种电动吊机的控制系统在控制平台与电动机之间增加了交换机70，同时，每个电动吊机增加了子控制模块，其中子控制模块包括：接触器201、扩展模块202、PLC 203。控制平台通过通讯线80与交换机相连70、交换机70通过各个通讯线80与控制模块相连(例如子控制模块21)，子控制模块通过各种缆线与各个电动吊机进行连接。并且由于电动吊机与控制模块所需的工作电压不同，各个电动吊机与子扩展模块分别接入不同的电源输入线40。由于交换机的接口数量有限可接入的电动吊机的数量同样受限。

现有电动吊机满足连接编码器、负载监测、温度监测、电流监测、开关等功能均需使用PLC极其相应扩展模块，如果台数较多时会出现线缆分布较多和距离长等缺点，同时编码器对于距离限制较为严格，距离过长会出现脉冲信号丢失等风险，同时会对施工人员有较高的技术要求为避免编码线缆301长度问题，采用单个PLC对应每台吊机可以解决距离问题，但仍需增加吊机升降接触器及其导线连接部分，会有结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的缺点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案，通过本实用新型提供的技术方案，在本实用新型实施例中，采用主从控制的方式，通过第一控制装置，用于发送至少一个电动吊机的第一控制信号；多个第二控制装置，每个第二控制装置用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机，其中，多个第二控制装置中的任意一个第二控制装置为主控制装置，其余第二控制装置为从控制装置；主控制装置与第一控制装置通过第一通讯线相连接；从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接，达到了简化吊机控制结构和布线结构，提高吊机功能扩展能力的目的，从而实现了减小吊机控制系统体积、节约成本的技术效果，进而解决了现有技术中接线结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的技术问题。

根据本实用新型实施例，提供了一种电动吊机的控制系统实施例，需要说明的是，本实施例中具体实施方式与优选实施例与上述实施中相同或相似，在此不做赘述。图3是根据本实用新型实施例的一种语音数据的处理系统的示意图，结合图3，语音数据的处理系统包括：

图3是根据本实用新型实施例的一种电动吊机控制系统示意图，如图3所示，该系统包括：

第一控制装置10，用于发送至少一个电动吊机30的第一控制信号；

多个第二控制装置20，每个第二控制装置20用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机30，其中，多个第二控制装置20中的任意一个第二控制装置20为主控制装置21，其余第二控制装置20为从控制装置22；主控制装置21与第一控制装置10通过第一通讯线50相连接；从控制装置22与主控制装置21通过第二通讯线60相连接。

具体的，上述第一控制装置10可以是舞台后台的控制装置，可以是工地上电动吊机车上的操作平台，也可以是一台计算机等，此处不做限制。第二控制装置20可以是安装在电动吊机上的独立控制装置，也可是每个吊机远程遥控的控制装置。主控制装置21是与第一控制装置10可直接通信的控制装置，主控制装置21可以向从控制装置22发送电动吊机控制指令。其中第一通讯线50与第二通讯线60可以是多芯线缆，例如：三芯线缆，此处不做限定。

在一种可选的实施例中，第一控制装置10与第二控制装置20之间通过可编程控制器12进行通信。上述第一控制装置10与主控制装置21通过第一通讯线50进行远程连接，一般在进行电动吊机控制之前首先制定电动吊机的控制方案，即第一控制装置10内部存储器中存储相关电动吊机的控制程序。操作人员通过第一控制装置10发送电动吊机的控制指令至多个第二控制装置20中的一个主控制装置21。第二控制装置20中的主控制装置21根据第一控制指令，控制其对应的电动吊机30并且根据第一控制指令发从控制装置22的电动吊机的控制指令。其中，主控制装置21与从控制装置22通过第二通讯线60相连。

可选地，如图3所示，第一控制装置10包括：显示器11，用于显示人机界面，人机界面用于接收第一控制信号；可编程控制器12用于基于第一控制信号与第二控制装置进行通信；扩展模块13与可编程控制器连接，用于扩展吊机控制功能。

具体的，上述显示器11可以是液晶显示器、可以是LCD显示器等，这里不做限定。可编程控制器12可以是具有逻辑运算、定时、计数、PID运算、闭环控制、通信联网等功能的控制器。扩展模块13可以是用于可编程控制器12的CPU上扩展其它功能，如：通讯功能模块。

在一种可选的实施例中，操作人员自在后台计算机上(第一控制装置)的显示器11上输入电动吊机的第一控制指令，例如：控制对象：电动吊机30，控制启动，运行时间：1小时。由于每个电动吊机的工作时序不同，可编程控制器12根据接收到的第一控制指令进行逻辑计算生成各个电动吊机的控制时序或逻辑条件，即按照时序控制电动吊机的启动或结束。除了对调动吊机进行启动控制时，各个装置之间还需要进行通信，则扩展模块13可以扩展出第一控制装置10与第二控制装置20的通信功能。

可选地，从控制装置与主控制装置通过第二通讯线相连接，包括：从控制装置通过第二通讯线分别并行与主控制装置连接；或，从控制装置之间通过第二通讯线串行与主控制装置连接。

在一种可选的实施例中，如图3所示，第二控制装置20中的主控制装置21基于第一控制信号，例如：控制对象：第一个电动吊机30，控制启动，上升:12500转/分钟，运行时间：2分钟；控制对象：第二个电动吊机30，下降：9000转/分钟，运行时间：2分钟。其中主控制装置21将第二个电动吊机30的控制指令通过通讯线60发送至第一个从控制装置22，第一个从控制装置22基于接收到的控制指令控制第二个电动吊机30；第二个从控制装置22通过接收到的第三个电动吊机30的控制指令通过通讯线60发送至第二个从控制装置22，第二个从控制装置22基于接收到的控制指令控制第三电动吊机30。其中第二个从控制装置22连接第一个从控制装置22，第一个从控制装置22连接主控制装置21(即从控制装置与主控制装置串联)。

如图4所示，第二控制装置20中的主控制装置21基于第一控制信号控制第一个电动吊机30，例如：控制对象：第一个电动吊机30，控制启动，上升:12500转/分钟，运行时间：2分钟。其中主控制装置21将第二个电动吊机30的控制指令(例如，控制对象：第二个电动吊机30，下降：9000转/分钟，运行时间：2分钟)通过通讯线60发送至第一个从控制装置22，第一个从控制装置22基于接收到的电机控制指令控制第二个电动吊机30。第一个从控制装置22通过接收到的主控制装置21发送的第二个电动吊机30的控制指令控制装置22。第二个从控制装置22基于接收到的控制指令控制第二个电动吊机30。其中第一个从控制装置22、第二个从控制装置22分别连接主控制装置21(即从控制装置与主控制装置并联)。

需要说明的是，主控制装置21通过扩展模可控制多个从控制模块，可以是10个、32个、256个，可以根据实际需要进行扩展。且图3和图4中的多个第二控制装置20安装于电动吊机内部。

可选地，如图5所示，每个第二控制装置，包括：单片机204，用于控制程序写入及控制；驱动接触器，用于电机驱动；通讯接口，与第一通讯线或第二通讯线连接，用于接收第一控制信号；其中，驱动接触器、通讯接口分别与单片机204连接。

具体的，单片机204，一种微型计算机，又称微控制器，它将控制装置的中央处理器(CPU，central processing unit)、内存和通讯接口集成在一块硅片上。驱动接触器，一般分为交流接触器和直流接触器，利用线圈流过的电流产生磁场，使触头闭合，达到控制负载的电器。通讯接口,用于不同装置、设备之间的通讯或数据传输，例如可以是Modbus接口(RS485接口)、RTU接口、因特网接口、CAN总线接口(DMX512)，或者光缆接口，此处不做限定。

在一种可选的实施例中，第二控制装置20和第一控制装置10中可编程控制器12建立连接，建立公共的数据区域，通过第一通讯线50传输数据并对通讯接口进行初始化，上电后单片机204定时扫描通讯接口传输的数据，对数据进行读、写，或将数据发送至指定的端口内，例如：如图3所示，主控制装置21将电动吊机的控制指令发送从控制装置22的端口中。此外单片机204还基于内存中存储的时序信号输出高低电平控制接触器。例如主控制器21中的单片机204向电动吊机30的开关驱动接触器发送高电平1，则电动吊机30上电准备就绪。

如图5所示，单个第二控制装置20的结构示意图，正转接触器205、反转接触器206、主电源接触器207、电源输入模块208、I/O接口210、电源输出模块209等多个扩展模块与单片机204相连，拼接组装一体式集成在印刷电路板上。其中正转接触器205用于当电动吊机需要上升则触发正转接触器接入电路控制滑轮逆时针旋转使得电动吊机上升。同理反转接触器206用于当电动吊机需要下降则触发反转接触器接入电路控制滑轮顺时针旋转使得电动吊机下降。电源输入模块208则用于给每个控制模块输入点压使其可以正常工作。I/O接口210连接各个通讯线使得各个控制模块之间进行数据传输。电源输出模块209则用于将输入电压转化成各控制模块所需要的工作电压。解决了现有技术中需要增加其他接线导致结构复杂，体积过大，成本过高，扩展受限的问题，同时也解决了可编程控制器不可直接驱动电机的问题。

可选地，每个第二控制装置，还包括：传感检测芯片，用于监测负载重量及温度；电流监测芯片，用于监测印刷电路板上电路的电流；其中，传感检测芯片、电流监测芯片分别与单片机连接。

具体的，传感检测芯片包括压力传感器芯片和温度传感器芯片，其中压力传感器用于检测电动吊机负载的重量，其中温度传感芯片用于采集负载的电路的温度数据。

在一种可选的实施例中，单片机204通过电源输入进行上电，并控制压力传感器、温度传感器进行电动吊机负载重量监测和负载的电路温度监测，当电动吊机负载电流增大温度将会上升，容易造成电流的不平衡，导致电路无法正常工作。所以对电路温度监测，当温度超过电动吊机正常工作时温度最高值则进行报警。电流监测芯片检测负载的电路的电流情况，正常运行时负载电流不应超过铭牌上的额定值。需要说明的而是其中单片机204还通过连接端子连接编码器、温度传感器、压力传感器、开关，(其中连接端子、编码器、温度传感器、压力传感器、开关均未在图中画出)其中编码器用于对多个电动电机进行控制时需设计，一般控制时序对最小状态表中用字母或数字表示最小状态指定一个二进制代码，将二进制代码转化成高低电平来控制电动吊机的状态。其中温度传感器用于监测各个电路的温度，当温度超过各个电路的工作时可承受的最高温度阈值，则进行报警并停止电动机工作。压力传感器用于测量电动吊机可承受重物的重量、以便在设计电动吊机上升过下降时计算需要的力矩、齿轮的转速，开关则是控制各个电机的运行或停止。电源输入模块208用于控制装置上电，将电压转化为控制装置内部需要的电压和电流，例如100-240V～8-4A，其中100-240V为可接受输入电压范围，8-4A为可接受的输入电流。电源输出模块209用于将输入的电压转化成适合各个模块的工作电压。例如，单片机204的工作电压需要3～5V、内存插槽需要电压将3.3V转化为-1.2或+5V。需要说明的是根据吊机功能需要高低压电器元件模块进行整合，并利用通讯方式进行串行连接。

可选地，驱动接触器、传感检测芯片、电流监测芯片、单片机及通讯接口均集成在印刷电路板上。

可选地，每个第二控制装置，还包括：电源输入模块和电源输出模块；电源输入模块和电源输出模块分别于单片机连接。

可选地，传感芯片还包括：压力传感器，用于检测电动吊机的负载的重量。温度传感器，用于采集负载的电路的路温度数据。

可选地，每个第二控制装置，包括：每个第二控制装置安装于电动吊机内部或外部；在每个第二控制装置安装于电动吊机外部的情况下，每个第二控制装置通过编码线缆、模量信号线缆、控制信号线缆、电源输出线与对应的电动吊机连接。

在一种可选的实施例中，如图6所示，当多个第二控制装置20安装于电动吊机外部的情况下，每个第二控制装置20通过编码线缆301、模量信号线缆302、控制信号线缆303、电源输出线41与对应的电动吊机连接。编码线缆301、模量信号线缆302、控制信号线缆303、电源输出线41分别与第二控制装置20的主控制装置21、从控制装置22、23进行连接，避免直接与第一控制装置10连接，解决了第一控制装置10由于接口数量有限，导致电动吊机扩展有限的技术问题。

可选地，编码线缆为编码器多芯线缆，模量信号线缆为模量多芯线缆，控制信号线缆为控制信号多芯线缆。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动吊机的控制系统，其特征在于，包括：

第一控制装置，用于发送至少一个电动吊机的第一控制信号；

多个第二控制装置，每个第二控制装置用于根据第一控制信号控制对应的电动吊机，其中，所述多个第二控制装置中的任意一个第二控制装置为主控制装置，其余第二控制装置为从控制装置；所述主控制装置与所述第一控制装置通过第一通讯线相连接；所述从控制装置与所述主控制装置通过第二通讯线相连接。

2.根据权利要求1所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述第一控制装置包括：

显示器，用于显示人机界面，所述人机界面用于接收所述第一控制信号；

可编程控制器，用于基于所述第一控制信号与所述第二控制装置进行通信；

扩展模块，与所述可编程控制器连接，用于扩展吊机控制功能。

3.根据权利要求1所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述从控制装置通过第二通讯线分别并行与主所述主控制装置连接；或，所述从控制装置之间通过第二通讯线串联后与所述主控制装置连接。

4.根据权利要求1所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述每个第二控制装置包括：

单片机，用于控制程序写入及控制；

驱动接触器，用于电机驱动；

通讯接口，与第一通讯线或第二通讯线连接，用于接收和发送所述第一控制信号；

其中，所述驱动接触器、所述通讯接口分别与所述单片机连接。

5.根据权利要求4所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述每个第二控制装置还包括：

传感检测芯片，用于监测负载重量及温度；

电流监测芯片，用于监测印刷电路板上电路的电流；

其中，所述传感检测芯片、所述电流监测芯片分别与所述单片机连接。

6.根据权利要求5所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述驱动接触器、所述传感检测芯片、所述电流监测芯片、所述单片机及所述通讯接口均集成在所述印刷电路板上。

7.根据权利要求4所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述每个第二控制装置还包括：电源输入模块和电源输出模块；所述电源输入模块和所述电源输出模块分别于所述单片机连接。

8.根据权利要求5所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述传感检测芯片还包括：

压力传感器，用于检测所述电动吊机的负载的重量；

温度传感器，用于采集所述负载的电路的路温度数据。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述每个第二控制装置安装于所述电动吊机内部或外部；在所述多个第二控制装置安装于所述电动吊机外部的情况下，所述每个第二控制装置通过编码线缆、模量信号线缆、控制信号线缆、电源输出线与对应的电动吊机连接。

10.根据权利要求9所述的电动吊机的控制系统，其特征在于，所述编码线缆为编码多芯线缆，所述模量信号线缆为模量多芯线缆，所述控制信号线缆为控制信号多芯线缆。

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