CN212687378U - 一种起重设备的防超载智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种起重设备的防超载智能网关，包括MCU，与MCU连接的冲顶检测开关、倾角传感器、变送器、4G模块、485通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、显示屏和按键模块，以及与变送器连接的称重传感器，实现了防冲顶限位、斜拉限位、超载限位等多种功能，另具有数据记录、数字化检修预警的功能，有效减少了意外停机事故，适用于电动葫芦、单双梁桥式起重机。

Description

一种起重设备的防超载智能网关

技术领域

本实用新型涉及起重设备智能化控制技术领域，更具体的说是涉及一种起重设备的防超载智能网关。

背景技术

目前，起重设备在使用过程中，由于作业人员水平不同，经常会发生斜拉、斜吊、冲顶等问题。为了避免以上问题，研究了重锤限位、超载限制器、防冲顶限位、防斜拉限位、二合一限位、三合一限位等设备，但是现有设备功能相对单一，只起到某一方面作用。

因此，如何提供一种多功能智能网关是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种起重设备的防超载智能网关，具有防冲顶、斜拉限位、超载限位的功能，另具有数据记录、数字化检修预警的功能，方便设备管理，可用于电动葫芦、单双梁桥式起重机。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种起重设备的防超载智能网关，包括：MCU、冲顶检测开关、倾角传感器、称重传感器、变送器、通讯模块和按键模块，所述冲顶检测开关、所述倾角传感器、所述变送器、所述通讯模块和所述按键模块均与所述MCU连接，且所述称重传感器与所述变送器连接；

所述冲顶检测开关用于吊钩冲顶检测；

所述倾角传感器用于检测起吊物体的斜拉角；

所述称重传感器用于检测设备负载的重量；

所述变送器用于将重量信号进行放大；

所述通讯模块用于与外部控制设备和云端平台通信；

所述MCU用于数据分析和处理；

所述按键模块用于设置工作参数。

进一步，还包括数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块，所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块均与所述MCU连接；

所述数字量输入输出模块用于采集和控制外置设备的开关状态；

所述模拟量输入输出模块用于采集和控制外置设备的模拟量。

进一步，还包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯和所述蜂鸣器均与所述MCU连接；

所述蜂鸣器用于在异常工况下发出报警；

所述指示灯用于在异常工况下点亮。

进一步，还包括显示屏，所述显示屏与所述MCU连接，用于实时显示参数。

进一步，还包括数据存储器，所述数据存储器与所述MCU连接，用于存储数据。

进一步，所述通讯模块包括4G模块和485通讯模块，且所述4G模块和所述485通讯模块均与所述MCU连接；

所述4G模块用于实现与云端平台通信；

所述485通讯模块用于实现与外部控制设备通信。

进一步，所述指示灯包括预警指示灯和报警指示灯。

进一步，还包括电源模块，用于为整个装置提供电源。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种起重设备的防超载智能网关，实现了防冲顶限位、斜拉限位、超载限位等多种功能，有效减少了意外停机事故，适用于电动葫芦、单双梁桥式起重机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的防超载智能网关结构原理框图。

图2附图为本实用新型提供的MCU具体电路图。

图3附图为本实用新型提供的显示屏和指示灯具体电路图。

图4附图为本实用新型提供的倾角传感器具体电路图。

图5附图为本实用新型提供的485通讯模块具体电路图。

图6附图为本实用新型提供的4G模块具体电路图。

图7附图为本实用新型提供的按键模块具体电路图。

图8附图为本实用新型提供的蜂鸣器具体电路图。

图9附图为本实用新型提供的电源模块具体电路图。

图10附图为本实用新型提供的模拟量输入输出模块。

图11附图为本实用新型提供的数字量输入输出模块。

图12附图为本实用新型提供的继电器具体电路图。

具体实施方式

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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种起重设备的防超载智能网关，如图1所示，包括MCU，以及与MCU连接的冲顶检测开关、倾角传感器、变送器、4G模块、485通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、显示屏和按键模块，与变送器连接的称重传感器。

其中，显示屏为7段数码管屏，用于显示实时参数，包括负载重量；

冲顶检测开关：为一种限位开关，用于吊钩冲顶检测；

倾角传感器：检测起吊物体的斜拉角；

称重传感器：检测设备负载的重量；

变送器：对称重传感器输出的信号进行放大和调理，并送MCU检测；

按键模块：用于设置工作参数；

蜂鸣器：在异常工况下发出报警；

数据存储器：保存用户数据；

4G模块：与云端平台实现数据交互；

485通讯模块：读写外置控制设备的参数，如PLC或变频器参数，用于进行数据储存、分析处理等。

数字量输入输出：读取外置设备的开关量，读取外置设备的开关状态，判断相应设备的工作情况，并在显示屏上显示给数字化检查提供依据。

模拟量输入输出：读取或控制外置设备的模拟量，输出相应的控制信号。

电源模块：用于为整个装置提供电源。

工作原理及工作过程为：

1)防冲顶限位：

当吊钩及所吊物体上升即将冲顶时，吊钩触碰冲顶检测开关档板，冲顶限位开关断开，MCU检测到对应触发信号，进而控制与MCU连接的常闭继电器断开，同时控制蜂鸣器发出报警并通过4G模块将触发信号数据上传至云端平台，常闭继电器断开后，吊钩及所吊物体不再上升，进而达到了防撞控制。

2)防斜拉限位：

智能网关固定在起重机或电动葫芦等起重设备的钢丝绳上，通过检测设备的倾角即可知道起重机起吊物件与钢丝绳垂直线的斜拉角。

MCU实时读取倾角传感器XYZ轴的重力加速度，并通过迪卡尔-球面坐标变换，即可知道起吊物件当前角度。当斜拉角小于27度时，表示设备安全；当斜拉角在27-30度时，MCU控制预警灯(黄灯)点亮同时控制蜂鸣器发出预警；当角度在31-32度时，MCU控制报警灯点亮(红灯)同时控制蜂鸣器发出报警，如检测到该状态持续5秒以上，则关闭输出继电器，达到了防斜拉效果。当角度超过32度时，控制报警灯点亮以及蜂鸣器发出报警并立即关闭输出继电器，达到了防斜拉效果；

同时，在实时监测过程中，当计算出在设定时间内角度变化量超过3度时通过4G模块向云端平台发送角度变化量数据，表明该设备正常运行。

3)防超载限位：实现对钢丝绳拉力的检测。

称重传感器将检测到的张力转换成电桥的差分信号并送入变送器进行放大后送MCU进行ADC转换、零点补偿和灵敏度修正后得到实际负载重量，当检测到实际负载小于0.9倍额定负载时，设备安全；当实际负载在0.9-1.0倍额定负载时，控制预警灯点亮同时控制蜂鸣器发出预警；当实际负载在1.0-1.1倍额定负载之间时，控制报警灯点亮同时控制蜂鸣器发出报警，如该状态持续5秒以上，则关闭输出继电器，达到防超载限位。当实际负载超过1.1倍额定负载时，立即发出报警并关闭输出继电器，达到防超载限位。

同时，在实时监测过程中，当计算出在设定时间内负载变化量超过0.05倍额定负载通过4G模块向云端平台发送负载变化量数据，表明设备正常运行。

本实用新型具有以下优点：

1、实现了防冲顶限位、斜拉限位、超载限位等多功能；

2、4G模块上传数据，缓解了网络延迟；

3、具有数据记录、分析、预警、数字化检修功能，能够指导规范操作、减少安全隐患。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，包括：MCU、冲顶检测开关、倾角传感器、称重传感器、变送器、通讯模块和按键模块，所述冲顶检测开关、所述倾角传感器、所述变送器、所述通讯模块和所述按键模块均与所述MCU连接，且所述称重传感器与所述变送器连接；

所述冲顶检测开关用于吊钩冲顶检测；

所述倾角传感器用于检测起吊物体的斜拉角；

所述称重传感器用于检测设备负载的重量；

所述变送器用于将重量信号进行放大；

所述通讯模块用于与外部控制设备和云端平台通信；

所述MCU用于数据分析和处理；

所述按键模块用于设置工作参数。

2.根据权利要求1所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，还包括数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块，所述数字量输入输出模块和所述模拟量输入输出模块均与所述MCU连接；

所述数字量输入输出模块用于采集和控制外置设备的开关状态；

所述模拟量输入输出模块用于采集和控制外置设备的模拟量。

3.根据权利要求2所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，还包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯和所述蜂鸣器均与所述MCU连接；

所述蜂鸣器用于在异常工况下发出报警；

所述指示灯用于在异常工况下点亮。

4.根据权利要求3所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述MCU连接，用于实时显示参数。

5.根据权利要求4所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，还包括数据存储器，所述数据存储器与所述MCU连接，用于存储数据。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，所述通讯模块包括4G模块和485通讯模块，且所述4G模块和所述485通讯模块均与所述MCU连接；

所述4G模块用于实现与云端平台通信；

所述485通讯模块用于实现与外部控制设备通信。

7.根据权利要求3所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，所述指示灯包括预警指示灯和报警指示灯。

8.根据权利要求1所述的一种起重设备的防超载智能网关，其特征在于，还包括电源模块，用于为整个装置提供电源。

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