CN212623668U - 一种基于can总线的塔机变频装置 - Google Patents

Abstract

一种基于CAN总线的塔机变频装置，包括联动台、动作模块、电源模块、保护模块以及遥控模块；动作模块包括起升模块、回转模块、变幅模块；所述起升模块、回转模块、变幅模块设置于塔机上；所述电源模块以及保护模块设置于塔机变频柜体的主控板上；主控板共三块分别对应起升模块、回转模块以及变幅模块，每块主控板上都设置有电源模块、识别模块以及保护模块；联动台以及三块主控板之间通过CAN总线实现通信；联动台包括显示板以及遥控插头；所述遥控模块与联动台连接；每块主控板上还设置有MCU模块；本实用新型通过设置CAN总线进行通讯，以及进一步设置CAN隔离电路以及终端电阻，提高通讯效率，保证装置之间通讯的准确、及时。

Description

一种基于CAN总线的塔机变频装置

技术领域

本实用新型涉及塔机领域，特别是涉及一种基于CAN总线的塔机变频装置。

背景技术

目前，随着工业化以及现代化进程的不断推进，楼层建设的高度要求也越来越高。在建设高层建筑时，少不了塔机的帮助。塔机，即塔式起重机，通常用于建筑材料的运送。塔机一般具有起升、回转和变幅三个模块，三个模块相互配合实现将货物运送至指定地点的目的。在塔机行业中点对点往复运行是一种常见的运行方式，为了实现点对点的运行控制，就需要三个模块之间的配合，这就需要三个模块中的控制板根据各自的控制指令来实现相应的动作。目前塔机控制系统都是将三个机构分开并通过各自设置的控制装置进行独立的控制，三个控制模块之间彼此独立，无任何联系，这样一来即增加了控制模块整体的体积，提高了设备的成本和检修难度，也无法实现高度的智能化控制。

另一方面由于塔机设备的之间的距离比较长，容易出现信号传输的速度慢，响应不及时的情况，因此需要采用通信实时性强的通信连接方式。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于CAN总线的塔机变频装置，结构简单，使用方便。

一种基于CAN总线的塔机变频装置，包括联动台、动作模块、电源模块、保护模块以及遥控模块；动作模块包括起升模块、回转模块、变幅模块；所述起升模块、回转模块、变幅模块设置于塔机上；所述电源模块以及保护模块设置于塔机变频柜体的主控板上；主控板共三块分别对应起升模块、回转模块以及变幅模块；联动台以及三块主控板之间通过CAN总线实现通信；联动台包括显示板以及遥控插头；所述遥控模块与联动台连接；所述电源模块包括开关电源以及DC-DC电源转换电路；每块主控板上还设置有MCU模块。

进一步的，所述显示板能够显示起升模块、回转模块以及变幅模块的工作状态，所述遥控插头用于连接遥控模块；所述遥控模块为双向遥控器，包括发射机和接收机。

进一步的，所述CAN总线还接入黑匣子和涡流板；黑匣子和涡流板设置于塔机变频柜体。

进一步的，所述CAN总线设置有CAN隔离电路，所述CAN隔离电路能够保证各个模块之间的信息交流不会受到干扰；CAN隔离电路包括隔离CAN收发器以及终端电阻。

进一步的，所述隔离CAN收发器为集成IC芯片TD501DCAN；所述终端电阻设置于隔离CAN收发器的管脚CANH。

进一步的，所述DC-DC电源转换电路将开关电源输出的电压转换为标准的5V电压以及3.3V电压输出。

进一步的，所述DC-DC电源转换电路包括三个电阻、六个电容、二极管D5、电感L1以及两块IC芯片，其中所述的三个电阻分别为电阻R42、电阻R43以及电阻R44，六个电容分别为电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24以及电容C25，两块IC芯片分别为芯片U6和芯片U7；电源模块输出的电源电压输入电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；将电容C20、电容C21分别并联在电阻R42的两端；电阻R42接入12V电源电压的一端还与芯片U6的管脚Vin连接，芯片U6的管脚GND以及管脚

接地；电感L1的两端分别连接芯片U6的管脚OUT以及管脚FB，芯片U6的管脚OUT还与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地；芯片U6的管脚FB还分别与电容C22、电容C23以及电阻R43的一端连接，电容C22、电容C23以及电阻R43的另一端接地，其中电容C22、电容C23以及电阻R43相互并联；芯片U6的管脚FB还与芯片U7的管脚Vin连接，芯片U7的管脚Vss接地，芯片U7的管脚Vout分别与电容C24、电容C25以及电阻R44的一端连接，电容C24、电容C25以及电阻R44的另一端接地，其中电容C24、电容C25以及电阻R44相互并联；其中芯片U6为稳压芯片LM2596-5.0，芯片U7为稳压芯片SPX1117-3.3。

进一步的，所述CAN隔离电路包括三个电阻、四个电容、一个隔离CAN收发器以及电源三，其中三个电阻分别为电阻R23、电阻R24以及电阻R25，四个电容分别为电容C8、电容C9、电容C10以及电容C11；所述隔离CAN收发器为集成IC芯片TD501DCAN；隔离CAN收发器设置有八个管脚，其中管脚GND接地，在管脚Vin并联电容C8以及电容C9，电容C8以及电容C9的另一端接地；所述R23的两端分别连接MCU的管脚CANTXD以及隔离CAN收发器的管脚TXD，其中将MCU的PA12接口作为管脚CANTXD；隔离CAN收发器的管脚TXD还连接电容C10，电容C10的另一端接地；所述电阻R24的两端分别连接MCU的管脚CANRXD以及隔离CAN收发器的管脚RXD，其中将MCU的PA11接口作为管脚CANTXD；MCU的管脚CANRXD还与电容C11连接，电容C11的另一端接地；隔离CAN收发器的管脚CANL与连接端子CAN的一号引脚连接，其中连接端子CAN就是用于连接的端口；隔离CAN收发器的管脚CANH与电阻R25连接，同时隔离CAN收发器的管脚CANH还与连接端子CAN的三号引脚连接，电阻R25的另一端与连接端子CAN的二号引脚连接；隔离CAN收发器的管脚NC以及管脚CANG悬空；连接端子CAN接入CAN总线。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过设置CAN总线进行通讯，以及进一步设置CAN隔离电路以及终端电阻，提高通讯效率，保证装置之间通讯的准确、及时；

本实用新型通过设置开关电源和DC-DC电源转换电路，实现对电源的转换，保证装置上的每一部分模块都能够正常稳定工作；

本实用新型通过设置设备定时向CAN总线传输数据以及下载数据，其一避免了数据的拥堵，其二保证了数据及时更新。

附图说明

图1为本实用新型的总结构示意图；

图2位本实用新型的MCU模块示意图；

图3为本实用新型的DC-DC电源转换电路；

图4为本实用新型的CAN隔离电路；

图5为本实用新型的功能选择电路；

图6为本实用新型的指示电路；

图7为本实用新型的信号ES1反馈电路；

图8为本实用新型的编码器连接端子；

图9为本实用新型的限位器连接端子；

图10为本实用新型的电压采样电路；

图11为本实用新型的温度采样电路；

图12为本实用新型的电流采样电路；

图13为本实用新型的逆变单元连接端子；

图14为本实用新型的反向电路；

图15为本实用新型的接触器控制电路一；

图16为本实用新型的接触器控制电路二；

图17为本实用新型的第一组限定电流电路；

图18为本实用新型的第二组限定电流电路；

图19为本实用新型的电流比较电路；

图20为本实用新型的稳压电路；

图21为本实用新型的制动控制电路；

图22为本实用新型的电压比较电路。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一：

如图1所示，一种塔机变频一体装置，包括联动台、动作模块、电源模块、识别模块、保护模块以及遥控模块；动作模块包括起升模块、回转模块、变幅模块；所述起升模块、回转模块、变幅模块设置于塔机上；所述电源模块、识别模块以及保护模块设置于塔机变频柜体的主控板上；主控板共三块分别对应起升模块、回转模块以及变幅模块，每块主控板上都设置有电源模块、识别模块以及保护模块；联动台以及三块主控板之间通过CAN总线实现通信；遥控模块与联动台电性连接；每块主控板上还设置有MCU模块。

还包括黑匣子和涡流板，黑匣子和涡流板设置于塔机变频柜体。其中黑匣子用于存储记录运行数据，涡流板用于保证电机的稳定运行。黑匣子和涡流板也接入CAN总线，并通过CAN总线进行通信。

所述联动台、起升模块、回转模块、变幅模块、遥控模块、黑匣子以及涡流板采用传统的塔机领域的装置。所述联动台包括显示板以及遥控插头，所述显示板能够显示起升模块、回转模块以及变幅模块的工作状态，所述遥控插头用于连接遥控模块。

所述遥控模块为双向遥控器，包括发射机和接收机。所述发射机通过CAN总线发射控制信号，控制相应模块动作。所述接收机能够从CAN总线上下载其它模块的状态信息，并将状态信息打包传输给发射机。在实施过程中只需要将遥控模块的航空插头接到联动台生设置的遥控插头上，就能够实现将遥控模块接入CAN总线。发射机上还设置有操作模块，所述操作模块设置有起升模块、回转模块以及变幅模块相应的操作按钮或手柄。

如图2所示，所述MCU模块采用STM32F1系的单片机，图2为MCU模块的接口和管脚的对应关系图。

如图3所示，所述电源模块能够将较高的电压输入转换为与各电路模块相适应的电压并传输到相应的电路模块。电源模块包括开关电源以及DC-DC电源转换电路。其中开关电源为传统的开关电路，本实施例中的开关电源能够产生12V、15V以及24V的电源电压。所述DC-DC电源转换电路包括三个电阻、六个电容、二极管D5、电感L1以及两块IC芯片，其中所述的三个电阻分别为电阻R42、电阻R43以及电阻R44，六个电容分别为电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24以及电容C25，两块IC芯片分别为芯片U6和芯片U7，上述电阻、电容以及IC芯片的标注只是为了方便理解本实用新型的结构，并不对本实用新型内容构成限制，下文中描述的其他电阻、电容以及IC芯片的标注也同样如此。所述开关电源产生的12V的电源电压输入电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；将电容C20、电容C21分别并联在电阻R42的两端。电阻R42接入12V电源电压的一端还与芯片U6的管脚Vin连接，芯片U6的管脚GND以及管脚

接地。电感L1的两端分别连接芯片U6的管脚OUT以及管脚FB，芯片U6的管脚OUT还与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地。芯片U6的管脚FB还分别与电容C22、电容C23以及电阻R43的一端连接，电容C22、电容C23以及电阻R43的另一端接地，其中电容C22、电容C23以及电阻R43相互并联。芯片U6的管脚FB还与芯片U7的管脚Vin连接，芯片U7的管脚Vss接地，芯片U7的管脚Vout分别与电容C24、电容C25以及电阻R44的一端连接，电容C24、电容C25以及电阻R44的另一端接地，其中电容C24、电容C25以及电阻R44相互并联。在本实施例中芯片U6为稳压芯片LM2596-5.0，芯片U7为稳压芯片SPX1117-3.3，经过芯片U6的稳压，能够在芯片U6的管脚FB得到5V的电源电压；经过芯片U7的稳压，能够在芯片U7的管脚Vout得到3.3V的电源电压。其中电阻R42、电阻R43以及电阻R44的阻值皆为2k欧，电容C20、电容C22以及电容C24均为470uF/25V的电解电容，电容C21、电容C23以及电容C25的容值均为0.1uF，二极管D5采用1N5822。其中采用470uF的大电容并联一个0.1uF的小电容，首先并联后电容的等效串联电阻减小，其次，大电容对低频信号的过滤效果好，小电容对高频信号的过滤效果好，并联后能够实现对低频和高频信号都具有比较好的滤波效果。通过DC-DC电源转换电路将开关电源输出的电压转换为标准的5V电压以及3.3V电压输出。

如图4所示，所述CAN总线设置有CAN隔离电路；CAN隔离电路设置于塔机的主控板上。所述CAN隔离电路能够实现各个模块之间的信息交流，同时防止各个模块之间的传输的信息产生干扰，保证各模块正常工作。CAN隔离电路包括三个电阻、四个电容、一个隔离CAN收发器以及电源三，其中三个电阻分别为电阻R23、电阻R24以及电阻R25，四个电容分别为电容C8、电容C9、电容C10以及电容C11，在本实施例中电源三为5V电源，隔离CAN收发器为集成IC芯片TD501DCAN。隔离CAN收发器设置有八个管脚，其中根据常规设置管脚Vin接电源二；管脚GND接地，管脚Vin并联电容C8以及电容C9，电容C8以及电容C9的另一端接地，目的是能够保证电源三对隔离CAN收发器供电的稳定性。所述R23的两端分别连接MCU模块的管脚CANTXD以及隔离CAN收发器的管脚TXD，其中将MCU模块的PA12接口作为管脚CANTXD。隔离CAN收发器的管脚TXD还连接电容C10，电容C10的另一端接地，电容C10作为滤波电容，结合电阻R23形成阻容滤波器。所述电阻R24的两端分别连接MCU模块的管脚CANRXD以及隔离CAN收发器的管脚RXD，其中将MCU模块的PA11接口作为管脚CANTXD。MCU模块的管脚CANRXD还与电容C11连接，电容C11的另一端接地。隔离CAN收发器的管脚CANL与连接端子CAN的一号引脚连接，其中连接端子CAN就是用于连接的端口；隔离CAN收发器的管脚CANH与电阻R25连接，同时隔离CAN收发器的管脚CANH还与连接端子CAN的三号引脚连接，电阻R25的另一端与连接端子CAN的二号引脚连接。隔离CAN收发器的管脚NC以及管脚CANG悬空。连接端子CAN接入CAN总线。其中设置电阻R25的目的是为了在CAN总线的两头将管脚CANO以及管脚CANL短接时，能够通过在CAN总线上增加终端电阻，防止通信的信号在CAN总线的末端通信反射倍增，提高通信的可靠性，所述管脚CANO为连接端子CAN的二号引脚。在本实施例中电阻R23的阻值为100欧，电阻R24的阻值为100欧，电阻R25的阻值为120欧；电容C8为100uF/25V的电解电容，电容C9的容值为0.1uF，电容C10和电容C11的容值为100pF，连接端子CAN为三端口连接端子，需要说明的是连接端子的引脚或端口及其数量并不对本申请构成限制，连接端子仅为连接作用。在本实施例中还设置有连接端子CAN2，其中两个连接端子与CAN隔离电路的连接方式一致，所述两个连接端子分别为连接端子CAN、连接端子CAN2。

所述识别模块，包括功能选择电路、指示电路；所述功能选择电路、指示电路设置于塔机变频柜体中的主控板上；所述功能选择电路能够区分塔机的起升、回转以及变幅操作；所述指示电路能够对塔机正在执行的动作作出提示，提醒操作人员。

如图5所示，所述功能选择电路由两组对称设置的判断电路组成，其中判断电路主要用于S1和S2信号的滤波、抗干扰。以其中一组为例，所述判断电路包括上拉电路和滤波电路，所述上拉电路包括电阻R926以及电源一，在本实施例中所述电阻R926的阻值为5.1k欧，所述电源一为3.3V。其中电阻R926的两端分别连接电源一以及信号S2的输入端。设置上拉电路能够在没有信号S2输入的时候，使信号S2的输入端保持高电位。所述滤波电路包括电阻R950以及电容C923，其中电阻R950的两端分别连接电容C923；电容C923的另一端接地，其中电容C923与电阻R950连接的一端还与MCU模块的管脚DS2连接，其中将MCU模块的PC12接口作为管脚DS2。在本实施例中，所述电阻R950的阻值为5.1k欧，所述电容C923的容值为0.1uF。设置滤波电路能够保证通过管脚输入MCU模块的信号S1和信号S2的准确性。另一组判断电路包括电阻R927、电阻R951以及电容C924，所述电阻R927的两端分别连接信号S1的输入端以及电源一，其中信号S1的输入端还连接电阻R951，电阻R951的另一端连接MCU模块的管脚DS1以及电容C924，电容C924的另一端接地，其中将MCU模块的PD2接口作为管脚DS1，在本实施例中所述电阻R927和电阻R951的阻值为5.1k欧，电容C924的容值为0.1uF。所述信号S1和信号S2为选择信号，在本实施例中起升模块、回转模块以及变幅模块对应的S1、S2信号分别为“10”、“01”以及“11”，其中“1”表示高电平，“0”表示低电平。在起升模块中S1信号由逆变模块的输出接0欧电阻获得，S2信号由逆变模块的输出接NC获得；在回转模块中S1信号由逆变模块的输出接空贴获得，S2信号由逆变模块的输出接0欧电阻获得；在变幅模块中S1信号由逆变模块的输出接0欧电阻获得，S2信号由逆变模块的输出接0欧电阻获得。在一些其他实施例中信号S1和信号S2也可以由操作人员输入产生，或者由MCU模块产生；也可以采用其他的高低电平信号的组合方式进行标识。

如图6所示，所述指示电路共三组，三组指示电路中元件的类型、参数以及连接方式均相同，三组指示电路分别对应起升模块、回转模块以及变幅模块三个模块，用于显示三个模块的工作状态。以一组指示电路为例，包括三个电阻、一个LED灯LED1、一个三极管V1以及一个电容C5，所述三个电阻分别为电阻R14、电阻R15以及电阻R16。其中电阻R15的两端分别连接MCU模块的管脚DOS1以及三极管V1的基极，其中将MCU模块的PA7接口定义为管脚DOS1；电阻R14的两端分别连接电源二以及灯LED1的阳极，灯LED1的阴极连接三极管V1的集电极；三极管V1的发射极接地，其中电阻R16的两端分别连接三极管V1的基极和发射极，电容C5的两端分别连接三极管V1的基极和发射极，电阻R16和电容C5并联。在本实施例中电阻R14的阻值为1k欧，电阻R15的阻值为3k欧，电阻R16的阻值为5.1k欧，三极管V1采用S8050，电容C5的容值为0.1uF，电源二为5V。其中为了提高提示效果还能够在三极管V1的集电极上与LED灯串联或者并联一个蜂鸣器，表明该模块正在运行。为了提示地面操作人员，可以将指示电路设置于塔机变频柜体中，为了提示塔机上的操作人员，还可以将指示电路设置于塔机的操作室中。

如图7-9所示，所述识别模块还包括信号反馈电路，具体包括针对信号ES1、信号ES2、信号EZ0、信号IN1、信号IN2、信号IN3、信号IN4、信号IN5以及信号IN6的信号反馈电路，所述信号ES1、信号ES2以及信号EZ0通过连接端子PE，由编码器产生；信号IN1、信号IN2、信号IN3、信号IN4、信号IN5以及信号IN6用于对装置进行限位，信号IN1、信号IN2、信号IN3、信号IN4、信号IN5以及信号IN6输入到连接端子PI，所述连接端子PI为八接口连接端子，PI用于连接限位器。其中各个信号反馈电路中所采用的元件类型相同，元件的连接结构相似，以信号ES1的信号反馈电路为例。所述信号ES1的信号反馈电路包括五个电阻、两个电容以及一个光电耦合器SE1，其中五个电阻包括电阻SR1、电阻SR2、电阻SR3、电阻SR4以及电阻SR5，两个电容包括电容SC1以及电容SC2。所述电阻SR1的两端分别连接电源四以及电阻SR2的一端，电阻R2的另一端与电阻SR3连接，电阻SR3的另一端与MCU模块的管脚ES1连接，所述管脚ES1为连接端子PE的三号端口。电容SC1并联于电阻SR2的两端，电容的两端还分别与光电耦合器SE1的一号引脚以及二号引脚连接，作为光电耦合器SE1的输入端。光电耦合器SE1的三号引脚和四号引脚分别与电容SC2的两端连接，同时观点耦合器SE1的三号引脚还与电阻SR4的一端连接，电阻SR4的另一端接电源五。电阻SR5并联在电容SC2的两端。光电耦合器SE1的三号引脚还与管脚DES1连接，四号引脚接地。在本实施例中所述电阻SR1、电阻SR3的阻值为2k欧，电阻SR2的阻值为5.1k欧，电阻SR4的阻值为3k欧，电阻SR5的阻值为6.8k欧，电容SC1和电容SC2为1000pF，光电耦合器SE1采用PS2701，电源四为24V电源，电源五为5V电源。其中针对信号IN1、信号IN2、信号IN3、信号IN4、信号IN5以及信号IN6的信号反馈电路中的两个电容的容值为0.1uF，与针对信号S1、信号S2的信号反馈电路中的电容的容值不同，因为信号IN1、信号IN2、信号IN3、信号IN4、信号IN5以及信号IN6的频率较信号S1、信号S2更低，因此需要采用容值更大的电容进行滤波。

所述保护模块能够将起升模块、回转模块、变幅模块的发电量反馈回装置，供装置消耗，减小装置的电能总消耗，还能够避免电流过大或电压过大的情况发生，起到保护装置中元器件的作用。

所述保护模块还包括制动电路、采样电路、过流保护电路、过压保护电路以及接触器控制电路。保护模块能够分别检测起升模块、回转模块、变幅模块的耗电功率以及耗电能，并对超过设定的耗电功率或耗电能的设备进行减速。其一保证了设备的安全，其二节约了电能。

所述制动电路为传统的制动电路，制动电路能够根据输入制动电路的电压控制绝缘栅双极型晶体管的导通和断开，在过电压、过电流以及过温等危险情况下保护装置的元器件。

所述采样电路包括三部分，分别为电流采样电路、电压采样电路以及温度采样电路。

如图10所示，所述电压采样电路用于采集主控板对应动作模块的母线电压，电压采样电路包括四个电阻、两个电容、两个运算放大器以及两个二极管，其中四个电阻分别为电阻R907、电阻R908、电阻R909以及电阻R910，两个电容分别为电容C905以及电容C908；运算放大器采用集成IC芯片LM258，用芯片U901表示，一块LM258芯片中含有两个运算放大器；两个二极管采用开关二极管BAV99，用二极管D901表示，一块BAV99中含有两个二极管。所述电容C905的两端分别接地以及芯片U901的五号管脚，其中芯片U901的五号管脚还与电源十四连接，在本实施例中电源十四为15V电源。芯片U901的六号管脚与七号管脚短接所述电阻R907的两端分别连接芯片U901的七号管脚以及二号管脚。所述电阻R908的两端分别连接芯片U901的三号管脚以及接地，电阻R909分别连接芯片U901的额二号管脚以及一号管脚。为了保证IC芯片U901的正常工作，将芯片U901的八号管脚接电源十五，四号管脚接电源十六，在本实施例中电源十五为15V电源，电源十六为-15V电源。电阻R901的两端分别连接芯片U901的一号管脚以及二极管D901的二号管脚，二极管D901的一号管脚接地，二极管D901的三号管脚接电源十七，在本实施例中电源十七为3.3V电源。电容C908的两端分别连接二极管D901的二号管脚以及接地。二极管D901的二号管脚还与MCU模块的管脚V_DC连接，其中定义MCU模块的PC5接口作为管脚V_DC。在本实施例中电阻R907以及电阻R908的阻值为10k欧，电阻R909的阻值为5.1k欧，电阻R910的阻值为100欧，电容C905以及电容C908的容值为0.1uF。其中将芯片U901的一号管脚作为输出管脚VDC，管脚VDC输出到过压保护电路。

如图11所示，所述温度采样电路包括三个电阻、三个电容、一个运算放大器以及两个二极管，其中三个电阻分别为电阻R911、电阻R912以及电阻R913，三个电容分别为电容C909、电容C910以及电容C912；运算放大器采用集成IC芯片MCP6002，用芯片U902表示，一块MCP6002上有两个运算放大器；两个二极管采用BAV99。所述电容C909的两端分别连接管脚NTC以及接地，其中所述的管脚NTC为连接端子PAD的四号接口，连接端子PAD为十接口端子，连接端子PAD连接逆变模块。电阻R911的两端分别连接管脚NTC以及接地，电阻R912的两端分别连接管脚NTC以及芯片U902的五号管脚，电容C910的两端分别连接芯片U902的五号管脚以及接地。芯片U902的六号管脚和七号管脚短接。电阻R913的两端分别连接芯片U902的七号管脚以及二极管D902的二号管脚，电容C912的两端分别连接二极管D902的二号管脚以及接地。二极管D902的一号管脚接地，二极管D902的三号管脚接电源十七，二极管D902的二号管脚还连接MCU模块的管脚TEMP，定义MCU模块的PC0接口为管脚TEMP。在本实施例中电阻R911的阻值为680欧，电阻R912的组织为1k欧，电阻R913的组织为100欧，电容C909、电容C910以及电容C912的阻值为0.1uF。通过温度检测模块对温度进行实时监控，防止元器件过热烧毁。

如图12-13所示，所述电流采样电路共三组，三组电流采样电路分别对应三相电流，其中三组电流采样电路的元器件的类型、参数以及连接方式均相同。用管脚I_W、管脚I_V以及管脚I_U分别表示三相电流的三个输入管脚，由逆变模块输出。其中以管脚I_W对应的电流采样电路为例。管脚I_W对应的电流采样电路包括四个电阻，三个电容以及一个运算放大器以及两个二极管，其中四个电阻分别为电阻R914、电阻R915、电阻R916以及电阻R917，三个电容分别为电容C913、电容C914以及电容C915；两个二极管采用BAV99，表示为二极管D903。一个运算放大器采用集成IC芯片MCP6002，其中在温度采样电路中运用的MCP6002中还有一组运算放大器闲置，三组电流采样电路中的一组能够与温度采样电路共用运算放大器的集成IC芯片，在本实施例中管脚I_W对应的电流采样电路与温度采样电路共用芯片U902，其余两组电流采样电路使用集成IC芯片U903。所述电容C913的两端分别连接管脚I_W，所述管脚I_W为连接端子PAD的三号接口，另外两组电流采样电路中的管脚I_V以及管脚I_U分别为连接端子PAD的二号接口与一号接口。电阻R914的两端分别连接管脚I_W以及电阻R916的一端，电阻R916的另一端连接芯片U902的三号管脚。所述电阻R915的一端接地，另一端接在电阻R914以及电阻R916之间。所述电容C914的两端分别连接芯片U902的三号管脚以及接地。芯片U902的二号管脚以及一号管脚短接。电阻R917的两端分别连接芯片U902的一号管脚以及二极管D903的二号管脚。电容C915的两端分别连接二极管D903的二号管脚以及接地。二极管D903的一号管脚接地，二极管D903的三号管脚接电源十七。二极管D903的二号管脚还与MCU模块的管脚I_C连接，其中将MCU模块的PC1接口作为管脚I_C，在另外两组电流采样电路中将MCU模块的接口PC2以及接口PC3作为管脚I_B以及I_A接入电流采样电路。将芯片U902的一号管脚作为I_W对应的电流采样电路的输出管脚IC，另外两组电流采样电路的输出管脚分别为IB以及IA。

如图14所示，所述接触器控制电路能够实现通过MCU模块输出的小电流，控制塔机设备中大电流设备的导通和关断，保证操作人员在操作过程中的安全。接触器控制电路包括两部分，一部分是通过管脚OUT11以及管脚OUT12进行控制的电路，另一部分是通过管脚OUT21以及管脚OUT22进行控制的电路，其中管脚OUT11、管脚OUT12、管脚OUT21以及管脚OUT22由MCU模块的管脚OUT11_O、管脚OUT12_O、管脚OUT21_O以及管脚OUT22_O经过反向得到，在本实施例中通过六路施密特反向器得到，采用了集成IC芯片74ACT14。其中定义MCU模块的PB10接口为OUT11_O，PB12接口为OUT12_O，PC6接口为OUT21_O，PB11接口为OUT22_O。

如图15所示，根据管脚OUT11以及管脚OUT12进行控制的电路包括八个电阻、四个电容、两个二极管、两个三极管、两个光电耦合器、两个继电器以及连接端子PC，其中八个电阻分别为电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32以及电阻R33；四个电容分别为电容C12、电容C13、电容C14以及电容C15；两个二极管分别为二极管D1和二极管D2；两个三极管分别为三极管V4和三极管V5；两个光电耦合器分别为光电耦合器E1和光电耦合器E2；两个继电器分别为继电器K1以及继电器K2；所述连接端子PC为五个接口的连接端子。所述电阻R26的两端分别连接MCU模块的管脚OUT11以及光电耦合器E1的一号引脚。所述电容C12和电阻R27并联接在光电耦合器E1的一号引脚和二号引脚之间，光电耦合器E1的二号引脚接地。光电耦合器E1的四号引脚接电源六，在本实施例中电源六为24V电源，光电耦合器E1的三号引脚接电阻R28的一端，电阻R28的另一端连接三极管V4的基极。三极管V4的发射极接Vss，其中Vss表示电源负端，在本实施例中电源负端为接地，所以三极管V4的发射极接地，其中电阻R29和电容C13并联接在三极管V4的基极和发射极之间。三极管V4的集电极与继电器K1的管脚A2连接，继电器K1的管脚A1和管脚A2之间设置有二极管D1，继电器K1的管脚COM与连接端子PC的一号管脚连接，其中在继电器管脚COM与连接端子PC的一号管脚之间设置保险丝F1，在电路发生电流或电压冲击的时候，能够及时将断开，保护电路元器件。继电器K1的管脚NC悬空，继电器K1的管脚NO作为管脚BR1与连接端子PC的三号管脚连接。所述电阻R30的两端分别连接电源七以及光电耦合器E2的一号引脚，在本实施例中电源七为5V电源。所述电容C14和电阻R31并联接在光电耦合器E2的一号引脚和二号引脚之间，光电耦合器E2的二号引脚还与MCU模块的管脚OUT12连接。光电耦合器E2的四号引脚接电源六，光电耦合器E2的三号引脚接电阻R32的一端，电阻R32的另一端连接三极管V5的基极。三极管V5的发射极接Vss，其中电阻R33和电容C15并联接在三极管V5的基极和发射极之间。三极管V5的集电极与继电器K2的管脚A2连接，继电器K2的管脚A1和管脚A2之间设置有二极管D2，继电器K2的管脚COM与继电器K1的管脚COM连接。继电器K2的管脚NC悬空，继电器K2的管脚NO作为管脚BR2与连接端子PC的五号管脚连接。

如图16所示，根据管脚OUT21以及管脚OUT22进行控制的电路包括八个电阻、四个电容、两个二极管、两个三极管、两个光电耦合器以及连接端子PB，其中八个电阻分别为电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40以及电阻R41；四个电容分别为电容C16、电容C17、电容C18以及电容C19；两个二极管分别为二极管D3和二极管D4；两个三极管分别为三极管V6和三极管V7；两个光电耦合器分别为光电耦合器E3和光电耦合器E4；所述连接端子PB为四个接口的连接端子。所述电阻R34的两端分别连接电源七以及光电耦合器E3的一号引脚。所述电容C16和电阻R35并联接在光电耦合器E3的一号引脚和二号引脚之间，光电耦合器E3的二号引脚还与MCU模块的管脚OUT22连接。光电耦合器E3的四号引脚接电源六，光电耦合器E3的三号引脚接电阻R36的一端，电阻R36的另一端连接三极管V6的基极。三极管V6的发射极接Vss，其中电阻R37和电容C17并联接在三极管V6的基极和发射极之间。三极管V6的集电极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与光电耦合器E3的四号引脚连接。三极管V6的集电极还与连接端子PB的二号管脚连接。所述电阻R38的两端分别电源七以及光电耦合器E4的一号引脚。所述电容C18和电阻R39并联接在光电耦合器E4的一号引脚和二号引脚之间，光电耦合器E4的二号引脚还与MCU模块的管脚OUT21连接。光电耦合器E4的四号引脚接电源六，光电耦合器E4的三号引脚接电阻R40的一端，电阻R40的另一端连接三极管V7的基极。三极管V7的发射极接Vss，其中电阻R41和电容C19并联接在三极管V7的基极和发射极之间。三极管V7的集电极与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与光电耦合器E4的四号引脚连接。三极管V7的集电极还与连接端子PB的三号管脚连接。连接端子的一号管脚连接保险丝F2的一端，保险丝F2的另一端连接电源六，连接端子的四号管脚接Vss。在本实施例中电阻R26、电阻R30、电阻R34以及电阻R38的阻值为1k欧，电阻R27、电阻R31、电阻R35以及电阻R39的阻值为5.1k欧，电阻R28、电阻R32、电阻R36以及电阻R40的阻值为10k欧，电阻R29、电阻R33、电阻R37以及电阻R41的阻值为20k欧；电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18以及电容C19的容值为0.1uF；光电耦合器E1、E2、E3以及E4均采用型号为PS2701的光电耦合器；二极管D1、D2、D3以及D4均采用快恢复二极管US1M，目的是能够保护电路中的三极管等元件，能够在继电器断开的时候为继电器内部的电感元件提供放电路径，避免冲击其他元件；三极管V4、V5、V6以及V7均采用S8050三极管；继电器K1和继电器K2均采用型号为892-1A的继电器；保险丝F1采用自恢复保险丝WH250-1000，保险丝F2采用自恢复保险丝WH1206-020。其中管脚OUT11、管脚OUT12、管脚OUT21以及管脚OUT22分别用于控制起升模块的制动器、变幅模块的制动器、回转模块的制动器以及风机。

所述过流保护电路包括两部分，一部分为限定电流电路，另一部分为电流比较电路。其中限定电流电路能够输出设定的电流，输出的电流输入到电流比较电路，对三个模块装置运行的电流进行比较，并反馈，防止电流超过设定值。

如图17-18所示，由于在本实施例中需要设定两个不同的电流值，对应电流的最大值和最小值，因此需要两组限定电流电路。其中第一组限定电流电路包括三个电阻、两个电容以及运算放大器，其中三个电阻分别为电阻R933、电阻R934以及电阻R935，两个电容分别为电容C932以及电容C933，运算放大器采用IC芯片上集成的运算放大器，用芯片U906表示该IC芯片。所述电阻R933的两端分别连接电源八以及芯片U906的三号管脚，在本实施例中所述电源八为5V电源，所述电容C932的两端分别连接IC芯片U906的三号管脚以及接地，所述电阻R934的两端分别连接芯片U906的三号管脚以及接地。所述芯片U906的一号管脚以及二号管脚短接，芯片U906的一号管脚还与电阻R935的一端连接，电阻R935的另一端电容C933，同时电阻R935连接电容C933的一端作为输出管脚OCVH，电容C933的另一端接地。芯片U906的四号管脚接地，八号管脚接电源八。第二组限定电流电路包括三个电阻、两个电容以及运算放大器，其中三个电阻分别为电阻R936、电阻R937以及电阻R938，两个电容分别为电容C934以及电容C935，在本实施例中芯片U906为运算放大器MCP6002，其中芯片内部共有两组放大器，所以两组限定电流电路可以使用同一块芯片，在其他一些实施例中也可以采用运算放大器集成芯片。所述电阻R936的两端分别连接电源八以及芯片U906的五号管脚，所述电容C934的两端分别连接芯片U906的五号管脚以及接地，所述电阻R937的两端分别连接芯片U906的五号管脚以及接地。所述芯片U906的六号管脚以及七号管脚短接，芯片U906的七号管脚还与电阻R938的一端连接，电阻R938的另一端电容C935，同时电阻R938连接电容C935的一端作为输出管脚OCVL，电容C935的另一端接地。在本实施例中电阻R933的阻值为3.9k欧，电阻R934的阻值为5.1k欧，电阻R936的阻值为10k欧，电阻R935、电阻R937以及电阻R938的阻值为1k欧，电容C932、电容C933、电容C934以及电容C935的容值均为0.1uF，需要说明的是在一些其他的实施例中，电容值和电阻值不同，得到的电流最大值和最小值也不同。

如图19所示，所述电流比较电路包括五个电阻、六个电容以及六个比较器，其中五个电阻分别为电阻R928、电阻R929、电阻R930、电阻R931以及电阻R932，五个电容分别为电容C926、电容C927、电容C928、电容C929、电容C930以及电容C931，比较器采用IC芯片上设置的比较器，六个比较器设置于两块IC芯片，分别为芯片U904和芯片U905，在本实施例中IC芯片U904和芯片U905均采用四路比较器LM239，需要说明的是在其他实施例中也能够采用其他的比较器集成芯片。所述电阻R928的两端分别连接电流采样电路的输出管脚IA以及芯片U904的四号管脚。所述电容C926的两端分别连接芯片U904的四号管脚以及接地，芯片U904的四号管脚还与芯片U904的七号管脚短接。芯片U904的五号管脚接限定电流电路的输出管脚OCVH，芯片U904的三号管脚接电容C927的一端以及电源九，电容C927的另一端接地，芯片U904的十二号管脚接地，在本实施例中所述电源九为12V电源。芯片U904的二号管脚接电阻R931的一端，电阻R931的另一端接电源十，在本实施例中电源十为3.3V电源。所述电阻R932的两端分别于芯片U904的二号管脚以及电容C928的一端连接，电容C928的另一端接地，其中电容C928与电阻R932连接的一端还与MCU模块的管脚DOC连接，定义MCU模块的PA0接口为管脚DOC。芯片U904的二号管脚还与芯片U904的一号管脚、芯片U904的十四号管脚、芯片U904的十三号管脚、芯片U905的十三号管脚以及芯片U905的十四号管脚连接。芯片U904的六号管脚、芯片U904的十号管脚以及芯片U905的八号管脚与限定电流电路的输出管脚OCVL连接，芯片U904的九号管脚以及芯片U905的十一号管脚与限定电流电路的输出管脚OCVH连接。所述电阻R929的两端分别与电流采样电路的输出管脚IB以及芯片U904的八号管脚连接。所述电容C929的两端分别连接芯片U904的八号管脚以及接地。芯片U904的八号管脚还与芯片U904的十一号管脚连接。所述电阻R930的两端分别连接电流采样电路的输出管脚IC。所述电容C931的两端分别连接芯片U905的十号管脚以及接地。芯片U905的三号管脚接电容C930的一端以及电源九，电容C930的另一端接地，芯片U905的十二号管脚接地。在本实施例中，电阻R928、电阻R929、电阻R930以及电阻R932的阻值为1k欧，电阻R931的阻值为2k欧，电容C926、电容C928、电容C929以及电容C931的容值为1000pF，电容C927以及电容C930的容值为0.1uF，管脚IA、管脚IB以及管脚IC表示三相电流。通过第一组限定电流电路以及第二组限定电流电路分别得到设定的保护电流的最大值以及最小值；再通过设置六个比较器实现对起升模块、回转模块、变幅模块三个模块中电流的控制，使电流保持在设定范围内，不会高于设定的最高电流值也不会低于设定的最低电流值。

所述过压保护电路能够实现对装置的过电压保护，结合制动单元，在电压大于设定值的时候能够断开连接。过压保护电路包括稳压电路、制动控制电路以及电压比较电路。

如图20所示，所述稳压电路借助IC芯片U907，在本实施例中芯片U907为TL431并联稳压集成芯片，在一些其他实施例中，也能够采用其他稳压芯片。稳压电路包括四个电阻、电容C943以及IC芯片U907，其中四个电阻分别为电阻R946、电阻R945、电阻R946以及电阻R947。所述电容C943的两端分别连接电源十一以及芯片U904的四号管脚，在本实施例中电源十一为15V电源。所述电阻R946的两端分别连接电源十一以及芯片U907的一号管脚。芯片U907的二号管脚、三号管脚以及四号管脚相互连接并接地，芯片U907的一号管脚还与八号管脚短接，芯片U907的五号管脚、六号管脚以及七号管脚相互连接并接地。所述电阻R947的两端分别连接芯片U907的八号管脚以及电阻R948的一端，所述电阻R948的另一端连接电阻R949，电阻R949的另一端接地。在本实施例中将电阻R947以及电阻R948之间的导线接出，作为稳压源一；将电阻R948以及电阻R949之间的导线接出，作为稳压源二，通过设置电阻R947、电阻R948以及电阻R949的电阻的比值实现稳压源一和稳压源二的电压大小的调节。在本实施例中电阻R946以及电阻R949的阻值为5.1k欧，电阻R947的阻值为1.3k欧，电阻R948的阻值为470欧，电容C943的容值为0.1uF。其中由于芯片TL431的一号和八号管脚短接，所以TL431在本实施例中相当于2.5V稳压源，因此在芯片U907八号管脚的输出电压为2.5V。电压源一的电压值V₁为：

电压源二的电压值V2为：

如图21所示，所述制动控制电路包括三个电阻、三个电容以及一个比较器，其中三个电阻分别为电阻R939、电阻R940以及电阻R941，三个电容分别为电容C937、电容C938以及电容C939，比较器采用IC芯片上集成的比较器，在本实施例中采用LM239中设置的比较器，其中在电流比较电路中IC芯片U905上还有两组比较器，所以采用芯片U905上设置的比较器。所述电阻R939的两端分别连接电压采样电路的输出管脚VDC以及芯片U905七号管脚，所述电阻R940的两端分别连接芯片U905的七号管脚以及一号管脚。所述电容C937的两端分别连接芯片U905的七号管脚以及六号管脚，所述电容C938的两端分别连接芯片U905的六号管脚以及接地。芯片U905的六号管脚还与稳压电路得到的电压源二连接。所述电阻R941的两端分别连接电源十二以及芯片U905的一号管脚，在本实施例中所述的电源十二为5V电源。所述电容C939的两端分别连接芯片U905的一号管脚以及接地。将芯片U905的一号管脚作为输出管脚PWM_B，输出管脚PWM_B输入到制动电路中，当管脚VDC输出的电压大于设定值时就能够控制制动电路中的晶闸管断开，实现电路的保护，防止电压过大。

如图22所示，所述电压比较电路包括三个电阻、三个电容以及一个比较器，其中三个电阻分别为电阻R942、电阻R943以及电阻R944，三个电容分别为电容C940、电容C941以及电容C942，比较器采用IC芯片U905。所述电阻R942的两端分别连接电压采样电路的输出管脚VDC以及芯片U905五号管脚，所述电阻R943的两端分别连接芯片U905的五号管脚以及二号管脚。所述电容C940的两端分别连接芯片U905的五号管脚以及四号管脚，所述电容C941的两端分别连接芯片U905的四号管脚以及接地。芯片U905的四号管脚还与稳压电路得到的电压源一连接。所述电阻R944的两端分别连接电源十三以及芯片U905的二号管脚，在本实施例中所述的电源十三为3.3V电源。所述电容C942的两端分别连接芯片U905的二号管脚以及接地。将芯片U905的二号管脚与MCU模块的管脚DOV连接，其中定义MCU模块的PA1接口作为管脚DOV。电压比较电路能够保证输入MCU模块的管脚DOV的电压不会超过设定值。

需要说明的是，在本实施例中电源一至十七均由电源模块产生。本实用新型为装置结构上的改进，能够基于现有的程序、方法进行运行。

以上描述仅是本实用新型的一个具体实例，不构成对本实用新型的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本实用新型内容和原理后，都可能在不背离本实用新型原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本实用新型思想的修正和改变仍在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，包括联动台、动作模块、电源模块、保护模块以及遥控模块；动作模块包括起升模块、回转模块、变幅模块；所述起升模块、回转模块、变幅模块设置于塔机上；所述电源模块以及保护模块设置于塔机变频柜体的主控板上；主控板共三块分别对应起升模块、回转模块以及变幅模块；联动台以及三块主控板之间通过CAN总线实现通信；联动台包括显示板以及遥控插头；所述遥控模块与联动台连接；所述电源模块包括开关电源以及DC-DC电源转换电路；每块主控板上还设置有MCU模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述显示板能够显示起升模块、回转模块以及变幅模块的工作状态，遥控插头用于连接遥控模块；遥控模块为双向遥控器，包括发射机和接收机。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述CAN总线连接有黑匣子和涡流板；黑匣子和涡流板设置于塔机变频柜体。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述CAN总线设置有CAN隔离电路，所述CAN隔离电路能够保证各个模块之间的信息交流不会受到干扰；CAN隔离电路包括隔离CAN收发器以及终端电阻。

5.根据权利要求4所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述隔离CAN收发器为集成IC芯片TD501DCAN；所述终端电阻设置于隔离CAN收发器的管脚CANH。

6.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述DC-DC电源转换电路将开关电源输出的电压转换为标准的5V电压以及3.3V电压输出。

7.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述DC-DC电源转换电路包括三个电阻、六个电容、二极管D5、电感L1以及两块IC芯片，其中所述的三个电阻分别为电阻R42、电阻R43以及电阻R44，六个电容分别为电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24以及电容C25，两块IC芯片分别为芯片U6和芯片U7；电源模块输出的电源电压输入电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；将电容C20、电容C21分别并联在电阻R42的两端；电阻R42接入12V电源电压的一端还与芯片U6的管脚Vin连接，芯片U6的管脚GND以及管脚

接地；电感L1的两端分别连接芯片U6的管脚OUT以及管脚FB，芯片U6的管脚OUT还与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极接地；芯片U6的管脚FB还分别与电容C22、电容C23以及电阻R43的一端连接，电容C22、电容C23以及电阻R43的另一端接地，其中电容C22、电容C23以及电阻R43相互并联；芯片U6的管脚FB还与芯片U7的管脚Vin连接，芯片U7的管脚Vss接地，芯片U7的管脚Vout分别与电容C24、电容C25以及电阻R44的一端连接，电容C24、电容C25以及电阻R44的另一端接地，其中电容C24、电容C25以及电阻R44相互并联；其中芯片U6为稳压芯片LM2596-5.0，芯片U7为稳压芯片SPX1117-3.3。

8.根据权利要求3所述的一种基于CAN总线的塔机变频装置，其特征在于，所述CAN隔离电路包括三个电阻、四个电容、一个隔离CAN收发器以及电源三，其中三个电阻分别为电阻R23、电阻R24以及电阻R25，四个电容分别为电容C8、电容C9、电容C10以及电容C11；所述隔离CAN收发器为集成IC芯片TD501DCAN；隔离CAN收发器设置有八个管脚，其中管脚GND接地，在管脚Vin并联电容C8以及电容C9，电容C8以及电容C9的另一端接地；所述R23的两端分别连接MCU的管脚CANTXD以及隔离CAN收发器的管脚TXD，其中将MCU的PA12接口作为管脚CANTXD；隔离CAN收发器的管脚TXD还连接电容C10，电容C10的另一端接地；所述电阻R24的两端分别连接MCU的管脚CANRXD以及隔离CAN收发器的管脚RXD，其中将MCU的PA11接口作为管脚CANTXD；MCU的管脚CANRXD还与电容C11连接，电容C11的另一端接地；隔离CAN收发器的管脚CANL与连接端子CAN的一号引脚连接，其中连接端子CAN就是用于连接的端口；隔离CAN收发器的管脚CANH与电阻R25连接，同时隔离CAN收发器的管脚CANH还与连接端子CAN的三号引脚连接，电阻R25的另一端与连接端子CAN的二号引脚连接；隔离CAN收发器的管脚NC以及管脚CANG悬空；连接端子CAN接入CAN总线。

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