WO2014187200A1 - 数字智能起重机的控制方法、控制系统及起重机控制器 - Google Patents

数字智能起重机的控制方法、控制系统及起重机控制器 Download PDF

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WO2014187200A1
WO2014187200A1 PCT/CN2014/074971 CN2014074971W WO2014187200A1 WO 2014187200 A1 WO2014187200 A1 WO 2014187200A1 CN 2014074971 W CN2014074971 W CN 2014074971W WO 2014187200 A1 WO2014187200 A1 WO 2014187200A1
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control
crane
module
motor
microprocessor
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PCT/CN2014/074971
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English (en)
French (fr)
Inventor
李广顺
Original Assignee
河南江河重工集团有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives

Definitions

  • the present invention relates to the field of crane control technology, and more particularly to a control method, a control system and a crane controller for a digital intelligent crane. Background technique
  • cranes have become a widely used mechanical equipment in industrial and mining enterprises, such as mining, metallurgy, carbon, cement and electric power.
  • the crane is used for mechanical equipment for lifting, transporting, loading and unloading and installing materials.
  • the traditional crane control method is composed of components such as contactors and mechanical buttons.
  • the current crane control is mainly used to realize the closing and reversing of the motor.
  • the main type is the winding AC asynchronous motor, and the multi-terminal external resistor is connected in the rotor circuit.
  • Speed control, cam controller, relay-contactor control, with the continuous development of intelligence, this traditional electrical control method can not meet the development direction of intelligent crane, its main disadvantages are: Relay-contactor control In the case of frequent switching, the inrush current is large, causing the contact burning, the brush to fire, the electric resistance of the motor and the rotor and the breaking fault of the rotor to occur, and the failure rate is high, which affects the normal operation of the crane.
  • the present invention provides a control method, a control system and a crane controller for a digital intelligent crane to overcome the impact current in the prior art due to the frequent switching of the relay-contactor, resulting in a large impact current. Head burnout, brush fire, motor and rotor resistance burnout and breakage occur frequently, and the failure rate is high, which affects the normal operation of the crane.
  • a control method for a digital intelligent crane which uses a combination of a switch quantity control and a communication control, the control method comprising:
  • the step S3 further includes:
  • the state change of the joystick is detected, and the control conclusion is obtained according to a preset algorithm and a control decision program, and the control conclusion is whether to issue a control command or to which control module to issue a corresponding control command and a speed control command.
  • the step S3 further includes:
  • the fault state includes: a limit switch top dead, a motor stall, a motor speed too fast, a power source overvoltage or phase loss, a wind speed excess and a lifting excess, in the above different
  • the control decision algorithm given in the fault state has different control structures to control the operation of the motor.
  • the invention further discloses a control system of a digital intelligent crane based on the control method of the digital intelligent crane disclosed above, which adopts a control mode combining a switch quantity control and a communication control, the control system comprising:
  • a receiving module configured to receive an instruction of an operator, and send an information gathering instruction and a corresponding control instruction to the sensor
  • a display module configured to collect state information of the sensor, and process the state information into a data processing process, and transmit the data to a liquid crystal module for display;
  • control module configured to control the forward and reverse rotation of the motor through the combination of the external digital input interface and the RS485 bus according to the control command;
  • the operation module is configured to receive the control instruction and the speed control instruction by means of wired RS485 or wireless Zigbee to control operation of the digital intelligent crane.
  • the between the collection display module and the control module further includes:
  • the detecting module is configured to detect a state change of the joystick, and obtain a control conclusion according to a preset algorithm and a control decision program, wherein the control conclusion is whether to issue a control command or to which control module to issue a corresponding control command and a speed control command.
  • the between the collection display module and the control module further includes:
  • the judging module is configured to judge whether the crane is in a fault state, and the fault state includes: a limit switch top dead, a motor stall, a motor speed too fast, a power source overvoltage or a phase loss, a wind speed excess and a weight excess
  • the control decision algorithm gives a different control structure to control the operation of the motor.
  • the invention also discloses a crane controller, comprising: a power source;
  • a voltage feedback module connected to the power source to convert an output voltage of the power source into a preset voltage
  • a microprocessor coupled to the voltage feedback module
  • At least one control module that controls the operational state of the motor on the crane.
  • the method further includes:
  • a communication interface that is connected to the microprocessor for data communication.
  • microprocessor comprises:
  • An on-off detecting unit for detecting an on-off condition of a crane motor
  • a zero-crossing detection unit that detects the zero-crossing of the motor current.
  • the method further includes:
  • an alarm device that emits an audible and visual alarm, the alarm device including an LED indicator and/or an audible alarm.
  • the present invention discloses a digital intelligence compared with the prior art.
  • the control method and the control system of the crane, the control method combining the switch quantity control and the communication control, the control method comprises: receiving an instruction of the operator, sending the information collection instruction and the corresponding control instruction to the sensor; Status information, and the status information is processed by the data, and transmitted to the liquid crystal module for display; according to the control command, the external switch input interface and the RS485 bus are combined to control the forward and reverse of the motor; receiving by wired RS485 or wireless Zigbee Control commands and speed control commands to control the operation of digital intelligent cranes.
  • the method adopts a combination of the switch quantity control and the communication control, wherein the switch quantity control controls the motor to reverse the current through the external switch quantity input interface, the control mode does not require the communication address, and the shift operation cannot be performed temporarily;
  • the control controls the forward and reverse through the RS485 bus. It requires that the communication address on the bus is not repeated.
  • the two control modes must be connected to the resistor box to avoid the large current impact of the solid state relay being directly activated by the motor, reducing the failure rate and making the crane work normally.
  • the crane controller disclosed in the present invention can share the same power source and microprocessor, so that the multi-quadrant crane has a simple circuit and low cost.
  • FIG. 1 is a flow chart of a control method of a digital intelligent crane according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of control of a digital intelligent crane according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of a control method of another digital intelligent crane according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a control system of a digital intelligent crane according to an embodiment of the present invention. Schematic diagram of a control system of another digital intelligent crane;
  • FIG. 6 is a schematic structural view of a crane controller according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of another crane controller according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • the invention discloses a control method and a control system for a digital intelligent crane, which adopts a combination of a switch quantity control and a communication control.
  • the control method comprises: receiving an operator's instruction, sending an information collection instruction to the sensor and correspondingly Control command; collect state information of the sensor, and process the state information into data processing, and transmit it to the liquid crystal module for display; control the forward and reverse of the motor through the combination of the external switch input interface and the RS485 bus according to the control command;
  • the wired RS485 or wireless Zigbee mode receives control commands and speed control commands to control the operation of the digital intelligent crane.
  • the method adopts a combination of the switch quantity control and the communication control, wherein the switch quantity control controls the motor to reverse the current through the external switch quantity input interface, the control mode does not require the communication address, and the shift operation cannot be performed temporarily;
  • the control is controlled by the RS485 bus.
  • the communication address on the bus is not repeated.
  • the two control modes must be connected to the resistor box to prevent the solid state relay from being shocked by the large current directly started by the motor, reducing the failure rate and making the crane work normally.
  • the crane controller disclosed in the present invention can share the same power source and microprocessor, so that the multi-quadrant crane has a simple circuit and low cost.
  • FIG. 1 is a flow chart of a control method of a digital intelligent crane according to the present invention.
  • the embodiment of the invention discloses a control method of a digital intelligent crane, which uses a combination of a switch quantity control and a communication control, and the control method steps include:
  • Step Sl Receive an operator's instruction, and send a message collection instruction and a corresponding control instruction to the sensor.
  • the control board receives the operator's instructions and issues control commands, and collects status information of each sensor.
  • the control board has eight external switch quantity expansion input interfaces, and the console rotates and sends information to each sensor at any time.
  • the instruction is collected, and the sensor data collected and collected is processed and transmitted to the liquid crystal module for display, and the processed data is sent to the control decision algorithm program.
  • Step S2 Collect state information of the sensor, and process the state information into a data processing process, and transmit the data to the liquid crystal module for display.
  • the operator manipulates the photoelectric contactless joystick, and the main board detects the state change of the joystick according to the preset
  • the algorithm and the control decision program obtain the control theory, that is, whether the control command should be issued, or which control module issues the corresponding control command and the speed control command, and the control command and the speed control command are issued one after another, and the command can be transmitted through the RS485 bus. Or wireless Zigbee transmission.
  • Step S3 according to the control command, the forward and reverse rotation of the motor is controlled by the combination of the external digital input interface and the RS485 bus.
  • the control mode is selected by the 8th bit of the 8-bit DIP switch. When it is set to ON, it is selected as the communication control, and vice versa.
  • the digital control is controlled by the external digital input interface to control the forward and reverse. It does not require the communication address, and the shift operation cannot be performed temporarily.
  • the default minimum speed operation is connected to the normally open switch of the relay.
  • the above external switch input includes: forward to first limit, forward to secondary limit, reverse first limit, reverse secondary limit, speed to zero signal, lifting limit signal, overheat emergency stop signal , External forward control signal, external reverse control signal, all switches are connected to normally closed contacts, and their common terminals are connected to +12VDC. See Table 1 for details.
  • the communication control is controlled by the RS485 bus, which requires the communication address on the bus not to be repeated, and the communication address is configured according to the RS485 communication protocol.
  • RS485 communication protocol Interface mode: RS485 hardware interface
  • transmission mode asynchronous serial, half-duplex transmission.
  • only one of the master and slave can send data and the other receives data.
  • the data is asynchronous in serial. In the communication process, it is sent in frames and frames in the form of messages. See Table 2 for specific communication protocols.
  • Zigbee is characterized by its high encryption and ease of networking. More and more popular in the industrial field. Compared to the more traditional radio communication. Zigbee's power consumption is low and there is no problem with channel string interference. It is a new generation 2.4G wireless communication standard.
  • the control module is a control execution unit that receives control commands and speed control commands from the control board through wired RS485 or wireless Zigbee.
  • the closing of the solid state relay is controlled while satisfying the control conditions.
  • the motor When the motor is energized, the motor starts to run.
  • the control module receives the stop command, the control solid state relay is turned off, the motor loses power and stops working, and the entire control process is completed.
  • FIG. 2 is a control schematic diagram of a digital intelligent crane disclosed in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of another method for controlling a digital intelligent crane according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention discloses another control method for a digital intelligent crane, which uses a combination of a switch quantity control and a communication control, and the control side
  • the method steps include:
  • Step Sl Receive an operator's instruction, and send a message collection instruction and a corresponding control instruction to the sensor.
  • Step S2 Collect state information of the sensor, and process the state information into a data processing process, and transmit the data to the liquid crystal module for display.
  • Step S5 detecting a state change of the joystick, obtaining a control conclusion according to a preset algorithm and a control decision program, and the control conclusion is whether to issue a control command or to which control module to issue a corresponding control command and a speed control command.
  • Step S6 judging whether the crane is in a fault state, the fault state includes: a limit switch top dead, a motor stall, a motor speed too fast, a power source overvoltage or a phase loss, a wind speed excess and a weight excess, in the above different faults
  • the control decision algorithm gives different control structures, which in turn controls the operation of the motor.
  • Step S3 according to the control command, the forward and reverse rotation of the motor is controlled by the combination of the external digital input interface and the RS485 bus.
  • Step S4 Receive control commands and speed control commands by means of wired RS485 or wireless Zigbee to control the operation of the digital intelligent crane.
  • the invention discloses a control method of a digital intelligent crane, which adopts a combination of a switch quantity control and a communication control.
  • the method adopts a combination of a switch quantity control and a communication control, wherein the switch quantity control is passed through an external switch.
  • the input interface controls the motor to be reversed.
  • This control mode does not require a communication address, and the shift operation cannot be performed temporarily.
  • the communication control is controlled by the RS485 bus.
  • the communication address on the bus is not repeated.
  • the two control modes must be Connect the resistance box to avoid the large current impact of the solid state relay being directly activated by the motor, reduce the failure rate and make the crane work normally.
  • FIG. 4 it is a schematic structural diagram of a control system of a digital intelligent crane disclosed in an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the invention discloses a control system of a digital intelligent crane, which adopts a combination of a switch quantity control and a communication control.
  • the control system comprises: a receiving module 401, configured to receive an operator's instruction and send information to the sensor.
  • the collection instruction module and the corresponding control instruction; the collection display module 402 is configured to collect status information of the sensor, and process the status information into a data processing process, and transmit the data to the liquid crystal module for display; and the control module 403 is configured to pass the control instruction according to the control instruction
  • FIG. 5 it is a schematic structural diagram of a control system of another digital intelligent crane disclosed in an embodiment of the present invention.
  • the display module 402 and the control module 403 further include: a detecting module 405, configured to detect a state change of the joystick, obtain a control conclusion according to a preset algorithm and a control decision program, and control The conclusion is whether to issue a control command or to which control module to issue corresponding control commands and speed control commands.
  • the determining module 406 is configured to determine whether the crane is in a fault state, and the fault state includes: a limit switch top dead, a motor stall, a motor speed too fast, a power source overvoltage or a phase loss, a wind speed excess, and a lifting excess,
  • the control structure given by the control decision algorithm under different fault conditions is different, and then the operation of the motor is controlled.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a crane controller disclosed in an embodiment of the present invention.
  • the invention also discloses a crane controller, comprising: a power supply 601, a voltage feedback module 602, a microprocessor 603, at least one digital output module 604, at least one digital input module 605 and at least one control module 606. .
  • the voltage feedback module 602 is connected to the power source 601 to convert the output voltage of the power source 601 into a preset voltage.
  • the microprocessor 603 is connected to the voltage feedback module 602, and the digital output module 604 is electrically connected to the microprocessor 603 to receive an output signal of the crane.
  • the digital input module 605 is electrically connected to the microprocessor 603 to receive The input signal of the crane.
  • a control module 606 is coupled to the microprocessor 603 to control the operational state of the motor on the crane.
  • the working principle is as follows: the power supply supplies power to the microprocessor through the voltage feedback module, and the microprocessor simultaneously controls the switch quantity output module, the switch quantity input module and the control module, and further controls Different cranes work in different states.
  • the circuit of the multi-quadrant crane is simple and low in cost.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of another crane controller according to an embodiment of the present invention.
  • a communication interface 607 is coupled to the microprocessor 603 for data communication.
  • the communication interface may be a wired RS485, RS232 and/or wireless Zigbee interface.
  • microprocessor 603 of the present invention may include:
  • An on-off detecting unit for detecting an on-off condition of a crane motor
  • a zero-crossing detection unit that detects the zero-crossing of the motor current.
  • the method further includes: an alarm device connected to the microprocessor and emitting an audible and visual alarm when the crane fails.
  • the alarm device can include an LED indicator and/or an audible alarm.
  • the motor power supply is turned off immediately to protect the motor, which saves the cost by eliminating the phase loss detection protector in the conventional electrical circuit.
  • the present invention discloses a control method and a control system for a digital intelligent crane, which combines a control method combining switch quantity control and communication control, and the method uses a combination of switch quantity control and communication control.
  • the switch quantity control controls the motor forward and reverse through the external switch quantity input interface. This control mode does not require the communication address, and the shift operation cannot be performed temporarily; the communication control controls the forward and reverse through the RS485 bus, which requires the communication address on the bus. Do not repeat, the two control methods must be connected to the resistance box, to avoid the high-current relay of the solid-state relay directly driven by the motor, reduce the failure rate, and make the crane work normally.
  • the crane controller disclosed in the present invention can share the same power source and microprocessor, so that the multi-quadrant crane has a simple circuit and low cost.
  • the crane provided by the present invention is not limited to the three-quadrant crane, and the expansion based thereon is within the protection scope of the present invention.

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Abstract

一种数字智能起重机的控制方法、控制系统及起重机控制器，该控制方法和控制系统采用开关量控制和通信控制相结合的控制方式，其中开关量控制通过外部开关量输入接口控制电机正反转，这种控制方式不要求通讯地址，并且暂时无法进行换挡操作；通信控制通过RS485总线控制正反转，其要求总线上通讯地址不重复，两种控制方式必须接电阻箱，避免固态继电器受电机直接启动的大电流冲击，降低故障率，使起重机正常工作。另外，起重机控制器可以共用同一个电源（601）、微处理器（603），使得多象限的起重机的线路简单，成本低。

Description

数字智能起重机的控制方法、 控制系统及起重机控制器 本申请要求于 2013 年 5 月 21 日提交中国专利局、 申请号为 201310189937.3、 发明名称为 "数字智能起重机的控制方法、 控制系统及起重 机控制器" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明涉及起重机控制技术领域， 更具体的说，是涉及一种数字智能起重 机的控制方法、 控制系统及起重机控制器。 背景技术
随着现有工业的不断发展，起重机已经成为工矿企业中应用十分广泛的一 种机械设备， 例如： 矿业、 冶金、 炼炭、 水泥和电力等行业。 具体的， 起重机 用于对物料作起重、 运输、 装卸和安装等作业的机械设备。
传统的起重机控制方式是使用接触器和机械按钮等器件组成，目前的起重 机控制主要用于实现电机的合断和正反转， 主要釆用绕线式交流异步电机，转 子回路内串入多端外接电阻调速， 釆用凸轮控制器、 继电器-接触器控制， 随 着智能化的不断发展，这种传统的电气控制方式已经无法满足智能化起重机的 发展方向， 其主要缺点是： 继电器-接触器控制在频繁切换的情况下， 冲击电 流较大， 致使触头烧损、 电刷冒火、 电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障 时有发生， 其故障率很高， 影响起重机的正常工作。
因此， 提供一种数字智能起重机的控制方法、 控制系统及起重机控制器， 以减小冲击电流和降低故障率， 是本领域技术人员亟待解决的问题。 发明内容
有鉴于此， 本发明提供了一种数字智能起重机的控制方法、控制系统及起 重机控制器， 以克服现有技术中由于继电器-接触器控制在频繁切换的情况下， 冲击电流较大， 致使触头烧损、 电刷冒火、 电动机以及转子所串电阻烧损和断 裂故障时有发生， 其故障率很高， 影响起重机的正常工作的问题。
为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种数字智能起重机的控制方法，釆用开关量控制和通讯控制相结合的控 制方式， 该控制方法包括：
51、 接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的控制指令；
52、 釆集所述传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示；
53、 根据所述控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485 总线的结 合控制电机的正反转；
54、 通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收所述控制指令和调速指 令， 控制所述数字智能起重机运行。
其中， 所述步骤 S3之前还包括：
检测操纵杆的状态变化，根据预设算法和控制决策程序获取控制结论， 所 述控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制模块发出相应的控制指令和 调速指令。
其中， 所述步骤 S3之前还包括：
判断所述起重机是否处于故障状态， 所述故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源过压或缺相、 风速超量和起重量超量， 在上述 不同的故障状态下所述控制决策算法给出的控制结构不同，进而来控制电机的 运行。
本发明在上述公开的一种数字智能起重机的控制方法基础上，还公开了一 种数字智能起重机的控制系统， 釆用开关量控制和通讯控制相结合的控制方 式， 该控制系统包括：
接收模块， 用于接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的 控制指令；
釆集显示模块， 用于釆集所述传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行 数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示；
控制模块，用于根据所述控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485 总线的结合控制电机的正反转；
运行模块， 用于通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收所述控制指 令和调速指令， 控制所述数字智能起重机运行。 其中， 所述釆集显示模块和所述控制模块之间还包括：
检测模块， 用于检测操纵杆的状态变化，根据预设算法和控制决策程序获 取控制结论，所述控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制模块发出相应 的控制指令和调速指令。
其中， 所述釆集显示模块和所述控制模块之间还包括：
判断模块， 用于判断所述起重机是否处于故障状态， 所述故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源过压或缺相、 风速超量和起重 量超量，在上述不同的故障状态下所述控制决策算法给出的控制结构不同， 进 而来控制电机的运行。
本发明还公开了一种起重机控制器， 包括： 一个电源；
与所述电源相连，将所述电源的输出电压转换为预设电压的一个电压反馈 模块；
与所述电压反馈模块相连的一个微处理器；
与所述微处理器电连接，接收起重机的输出信号的至少一个开关量输出模 块；
与所述微处理器电连接，接收起重机的输入信号的至少一个开关量输入模 块；
与所述微处理器相连， 控制起重机上的电机运行状态的至少一个控制模 块。
优选的， 还包括：
与所述微处理器相连， 进行数据通信的通信接口。
其中， 所述微处理器包括：
检测起重机电机的通断情况的通断检测单元；
检测电机电流的过零点的过零检测单元。
优选的， 还包括：
与所述微处理器相连， 当起重机发生故障时， 发出声光警报的报警装置， 所述报警装置包括 LED指示灯和 /或声音报警器。
经由上述的技术方案可知， 与现有技术相比， 本发明公开了一种数字智能 起重机的控制方法及控制系统， 釆用开关量控制和通讯控制相结合的控制方 式， 该控制方法包括： 接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应 的控制指令； 釆集传感器的状态信息， 并将状态信息进行数据加工处理， 传输 至液晶模块进行显示； 根据控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485 总线的结合控制电机的正反转； 通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收 控制指令和调速指令，控制数字智能起重机运行。该方法釆用开关量控制和通 信控制相结合的控制方式，其中开关量控制通过外部开关量输入接口控制电机 正反转， 这种控制方式不要求通讯地址， 并且暂时无法进行换挡操作； 通信控 制通过 RS485 总线控制正反转， 其要求总线上通讯地址不重复， 两种控制方 式必须接电阻箱，避免固态继电器受电机直接启动的大电流冲击，降低故障率， 使起重机正常工作。 另外， 本发明公开的一种起重机控制器， 由于该控制器可 以共用同一个电源、 微处理器， 使得多象限的起重机的线路简单， 成本低。 附图说明
为了更清楚地说明本发明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 中的附图仅仅是本发明的实施例，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 为本发明实施例公开的一种数字智能起重机的控制方法流程图； 图 2为本发明实施例公开的一种数字智能起重机的控制原理图；
图 3为本发明实施例公开的另一种数字智能起重机的控制方法流程图； 图 4为本发明实施例公开的一种数字智能起重机的控制系统结构示意图； 图 5 为本发明实施例公开的另一种数字智能起重机的控制系统结构示意 图；
图 6为本发明实施例公开的一种起重机控制器的结构示意图；
图 7为本发明实施例公开的另一种起重机控制器的结构示意图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图 ,对本发明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发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种数字智能起重机的控制方法及控制系统，釆用开关量控 制和通讯控制相结合的控制方式， 该控制方法包括： 接收操作者的指令， 向传 感器发送信息釆集指令和相应的控制指令； 釆集传感器的状态信息， 并将状态 信息进行数据加工处理，传输至液晶模块进行显示； 根据控制指令通过外部开 关量输入接口和通过 RS485总线的结合控制电机的正反转； 通过有线 RS485 或者无线 Zigbee的方式接收控制指令和调速指令， 控制数字智能起重机运行。 该方法釆用开关量控制和通信控制相结合的控制方式，其中开关量控制通过外 部开关量输入接口控制电机正反转， 这种控制方式不要求通讯地址， 并且暂时 无法进行换挡操作； 通信控制通过 RS485 总线控制正反转， 其要求总线上通 讯地址不重复， 两种控制方式必须接电阻箱，避免固态继电器受电机直接启动 的大电流冲击， 降低故障率， 使起重机正常工作。 另外， 本发明公开的一种起 重机控制器， 由于该控制器可以共用同一个电源、 微处理器， 使得多象限的起 重机的线路简单， 成本低。
请参阅附图 1 , 为本发明公开的一种数字智能起重机的控制方法流程图。 本发明实施例公开了一种数字智能起重机的控制方法，釆用开关量控制和通讯 控制相结合的控制方式， 该控制方法步骤包括：
步骤 Sl、 接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的控制 指令。
控制主板接收操作者的指令， 并发出控制指令， 同时收集各个传感器的状 态信息， 此外控制主板还有 8个外部开关量扩展输入接口， 不论在任何时刻， 控制台轮流循环的向各个传感器发送信息釆集指令，并将釆集回来的传感器数 据加工处理，传输至液晶模块进行显示， 同时将加工处理后的数据送至控制决 策算法程序。
步骤 S2、 釆集传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示。
操作者操纵光电无接触式操纵杆， 主板检测操纵杆的状态变化，根据预设 算法和控制决策程序， 得出控制理论， 即是否应该发出控制指令， 或是向哪个 控制模块发出相应的控制指令和调速指令，控制指令和调速指令先后发出，指 令可以通过 RS485总线传输， 或者无线 Zigbee传输。
步骤 S3、 根据控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485总线的结 合控制电机的正反转。
控制方式通过 8位拨码开关第 8位选择， 拨到 ON选择为通讯控制， 反之 为开关量控制。
开关量控制通过外部开关量输入接口控制正反转， 其不要求通讯地址， 并 且暂时无法进行换挡操作， 默认最低速运行， 接继电器的常开开关。
上述的外部开关量输入包括： 正转一级限位、 正转二级限位、 反转一级限 位、 反转二级限位、 转速到零信号、 起重量限制信号、 过热急停信号、 外部正 转控制信号、 外部反转控制信号， 所有开关量接常闭触点， 其公共端接输出 +12VDC。 具体的详细内容请见表 1。
外部开关量的名称表
Figure imgf000007_0001
程序： 正转前判断正转二级限位、 起重量限制信号、 过热急停信号、 电压 反馈信号； 反转前判断反转二级限位、 过热急停信号、 电压反馈信号； 注： 若有无用开关量输出， 请将其与公共端短接。
通讯控制通过 RS485 总线控制正反转， 其要求总线上通讯地址不重复， 并且按照 RS485通讯协议进行配置通讯地址。
上述 RS485通讯协议： 接口方式： RS485硬件接口、 传输方式： 异步串 行， 半双工传输方式。 在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个 接收数据。 数据在串行异步。 通信过程中， 是以报文的形式， 一帧一帧发送。 具体的通讯协议参见表 2。
RS485通讯协议表
读数据 地址 0x03 起始地址 数据个数 CRC— L CRC— H 地址 0x03 数据个数 数值 1 数值 N CRC— L CRC— H 控制指令 地址 0x06 0x20 0x00 0x00 0x01正转 CRC— L CRC— H 0x02反转 0x03停 地址 0x06 0x20 0x00 0x00 0x01正转 CRC— L CRC— H 0x02反转 0x03停 设定档位 地址 0x06 0x21 0x00 档位— H 档位— L CRC— L CRC— H 地址 0x06 0x21 0x00 档位— H 档位— L CRC— L CRC— H 设置制动 地址 0x06 0x22 00 0x01制动 CRC— L CRC— H 0x00不制
动
地址 0x06 0x22 00 0x01制动 CRC— L CRC— H
0x00不制
动
读状态
地址 0x03 0x20 0x01 0x00 0x01 CRC— L CRC— H 地址 0x03 0x00 0x04 0x0001正转 开关量信息 CRC
0x0002反转 (两个字节）
0x0003待机
0x0004故障中
读地址
广播 0x03 0x20 0x02 0x00 0x01 CRC— L CRC— H 地址
广播 0x03 0x00 0x04 0x00 地址 1/2/3 CRC— L CRC— H 地址
读档位
地址 0x03 0x20 0x03 0x00 0x01 CRC— L CRC— H 地址 0x03 0x00 0x02 0x00 档位 CRC— L CRC— H
读制动标志
地址 0x03 0x20 0x04 0x00 0x01 CRC— L CRC— H 地址 0x03 0x00 0x02 0x00 制动标志 CRC— L CRC— H 读开关量状态 地址 0x03 0x20 0x05 0x00 0a CRC— L CRC— H 地址 0x03 0x00 0x04 10— Latch 1 IO_Latch2 CRC— L CRC— H 读反馈信号状态 地址 0x03 0x20 OxOF 0x00 03 CRC— L CRC— H 地址 0x03 0x00 0x02 Ua_FB Ub FB CRC— L CRC— H 锁定 /解锁 地址 0x06 Oxfh 0x00 0x00 0x01/0x00 CRC— L CRC— H 地址 0x06 0x10 0x00 0x00 0x01/0x00 CRC— L CRC— H 步骤 S4、通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收控制指令和调速指 令， 控制数字智能起重机运行。
釆用无线 Zigbee的方式来做为工业控制通讯方式， 是一个大胆的创新。 Zigbee由于其高加密性和组网方便的特点。越来越受到工业领域的青睐。相比 较传统的电台无线通讯。 Zigbee的功耗较低，并且不存在信道串台干扰的问题。 是新一代 2.4G无线通讯标准。
控制模块是控制执行单元， 通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收 控制主板发出的控制指令和调速指令。在满足控制条件的前提下，控制固态继 电器的闭合。 电机得电， 电机开始运转。 当控制模块接收到停机指令时， 控制 固态继电器断开， 电机失电停止工作， 完成整个控制过程。
具体的控制原理请参阅附图 2, 为本发明实施例公开的一种数字智能起重 机的控制原理图。
请参阅附图 3 , 为本发明实施例公开的另一种数字智能起重机的控制方法 流程图。在上述本发明公开的实施例的基础上， 本发明公开了另一种数字智能 起重机的控制方法， 釆用开关量控制和通讯控制相结合的控制方式， 该控制方 法步骤包括：
步骤 Sl、 接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的控制 指令。
步骤 S2、 釆集传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示。
上述步骤 S1和步骤 S2与附图 1中的相同，在此不再进行详细赘述，请参 见以上具体描述即可。
步骤 S5、 检测操纵杆的状态变化， 根据预设算法和控制决策程序获取控 制结论，控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制模块发出相应的控制指 令和调速指令。
步骤 S6、 判断起重机是否处于故障状态， 故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源过压或缺相、 风速超量和起重量超量， 在上述 不同的故障状态下控制决策算法给出的控制结构不同， 进而来控制电机的运 行。
步骤 S3、 根据控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485总线的结 合控制电机的正反转。
步骤 S4、通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收控制指令和调速指 令， 控制数字智能起重机运行。
上述步骤 S3和步骤 S4与附图 1中的相同，在此不再进行详细赘述，请参 见以上具体描述即可。
本发明公开了一种数字智能起重机的控制方法，釆用开关量控制和通讯控 制相结合的控制方式， 该方法釆用开关量控制和通信控制相结合的控制方式， 其中开关量控制通过外部开关量输入接口控制电机正反转，这种控制方式不要 求通讯地址， 并且暂时无法进行换挡操作； 通信控制通过 RS485 总线控制正 反转， 其要求总线上通讯地址不重复， 两种控制方式必须接电阻箱， 避免固态 继电器受电机直接启动的大电流冲击， 降低故障率， 使起重机正常工作。
上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可釆用多 种形式的系统实现， 因此本发明还公开了一种系统， 下面给出具体的实施例进 行详细说明。 请参阅附图 4, 为本发明实施例公开的一种数字智能起重机的控制系统结 构示意图。 本发明实施例公开了一种数字智能起重机的控制系统， 釆用开关量 控制和通讯控制相结合的控制方式， 该控制系统包括： 接收模块 401 , 用于接 收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的控制指令； 釆集显示模 块 402 , 用于釆集传感器的状态信息， 并将状态信息进行数据加工处理， 传输 至液晶模块进行显示； 控制模块 403 , 用于根据控制指令通过外部开关量输入 接口和通过 RS485总线的结合控制电机的正反转； 运行模块 404, 用于通过有 线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收控制指令和调速指令， 控制数字智能起 重机运行。
请参阅附图 5 , 为本本发明实施例公开的另一种数字智能起重机的控制系 统结构示意图。 在上述图 4 中公开的结构上， 釆集显示模块 402和控制模块 403之间还包括： 检测模块 405 , 用于检测操纵杆的状态变化， 根据预设算法 和控制决策程序获取控制结论 ,控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制 模块发出相应的控制指令和调速指令。 判断模块 406 , 用于判断起重机是否处 于故障状态， 故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源 过压或缺相、风速超量和起重量超量，在上述不同的故障状态下控制决策算法 给出的控制结构不同， 进而来控制电机的运行。
在上述公开的一种数字智能起重机的控制方法及控制系统的技术上，请参 阅附图 6, 为本发明实施例公开的一种起重机控制器的结构示意图。 本发明还 公开了一种起重机控制器， 包括： 一个电源 601、 一个电压反馈模块 602、 一 个微处理器 603、至少一个开关量输出模块 604、至少一个开关量输入模块 605 以及至少一个控制模块 606。
其中， 电压反馈模块 602与所述电源 601相连，将所述电源 601的输出电 压转换为预设电压。微处理器 603与所述电压反馈模块 602相连， 开关量输出 模块 604与所述微处理器 603电连接，接收起重机的输出信号， 开关量输入模 块 605与所述微处理器 603 电连接， 接收起重机的输入信号。 控制模块 606 与所述微处理器 603相连， 控制起重机上的电机运行状态。
其工作原理为： 所述电源通过所述电压反馈模块为所述微处理器供电， 所 述微处理器同时控制开关量输出模块、开关量输入模块以及控制模块， 进而控 制不同的起重机工作在不同的状态。
由于本申请提供的起重机控制器可以共用同一个电源、微处理器，使得多 象限的起重机的线路简单， 成本低。
在上述实施例的基础上， 本发明实施例还增加了通信接口 607 , 请参见图 7 , 为本发明实施例提供的另一种起重机控制器的结构示意图。
通信接口 607与所述微处理器 603相连， 进行数据通信。 优选的， 所述通 信接口可以为有线 RS485、 RS232和 /或无线 Zigbee接口。
除此， 本发明釆用的微处理器 603可以包括：
检测起重机电机的通断情况的通断检测单元；
检测电机电流的过零点的过零检测单元。
优选的， 还包括： 与所述微处理器相连， 当起重机发生故障时， 发出声光 警报的报警装置。 所述报警装置可以包括 LED指示灯和 /或声音报警器。 当检 测到电机缺相会立即关断电机供电， 以保护电机， 可以省去传统电气电路中的 缺相检测保护器， 节约了成本。
综上所述： 本发明公开了一种数字智能起重机的控制方法及控制系统， 釆 用开关量控制和通讯控制相结合的控制方式，该方法釆用开关量控制和通信控 制相结合的控制方式，其中开关量控制通过外部开关量输入接口控制电机正反 转， 这种控制方式不要求通讯地址， 并且暂时无法进行换挡操作； 通信控制通 过 RS485 总线控制正反转， 其要求总线上通讯地址不重复， 两种控制方式必 须接电阻箱， 避免固态继电器受电机直接启动的大电流冲击， 降低故障率， 使 起重机正常工作。 另外， 本发明公开的一种起重机控制器， 由于该控制器可以 共用同一个电源、 微处理器， 使得多象限的起重机的线路简单， 成本低。
本说明书中各个实施例釆用递进的方式描述，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。
需要说明的是， 本发明提供的起重机并不局限于三象限起重机，在此基础 上的扩充均属于本发明的保护范围。
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 发明。 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发明的精神或范围的情况下，在 其它实施例中实现。 因此， 本发明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

权 利 要 求
1、 一种数字智能起重机的控制方法， 其特征在于， 釆用开关量控制和通 讯控制相结合的控制方式， 该控制方法包括：
Sl、 接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的控制指令；
52、 釆集所述传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示；
53、 根据所述控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485 总线的结 合控制电机的正反转；
S4、 通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收所述控制指令和调速指 令， 控制所述数字智能起重机运行。
2、根据权利要求 1所述的控制方法， 其特征在于， 所述步骤 S3之前还包 括：
检测操纵杆的状态变化，根据预设算法和控制决策程序获取控制结论， 所 述控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制模块发出相应的控制指令和 调速指令。
3、根据权利要求 2所述的控制方法， 其特征在于， 所述步骤 S3之前还包 括：
判断所述起重机是否处于故障状态， 所述故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源过压或缺相、 风速超量和起重量超量， 在上述 不同的故障状态下所述控制决策算法给出的控制结构不同，进而来控制电机的 运行。
4、 一种数字智能起重机的控制系统， 其特征在于， 釆用开关量控制和通 讯控制相结合的控制方式， 该控制系统包括：
接收模块， 用于接收操作者的指令， 向传感器发送信息釆集指令和相应的 控制指令；
釆集显示模块， 用于釆集所述传感器的状态信息， 并将所述状态信息进行 数据加工处理， 传输至液晶模块进行显示；
控制模块，用于根据所述控制指令通过外部开关量输入接口和通过 RS485 总线的结合控制电机的正反转；
运行模块， 用于通过有线 RS485或者无线 Zigbee的方式接收所述控制指 令和调速指令， 控制所述数字智能起重机运行。
5、 根据权利要求 1所述的控制系统， 其特征在于， 所述釆集显示模块和 所述控制模块之间还包括：
检测模块， 用于检测操纵杆的状态变化，根据预设算法和控制决策程序获 取控制结论，所述控制结论为是否发出控制指令或是向哪个控制模块发出相应 的控制指令和调速指令。
6、 根据权利要求 5所述的控制系统， 其特征在于， 所述釆集显示模块和 所述控制模块之间还包括：
判断模块， 用于判断所述起重机是否处于故障状态， 所述故障状态包括： 限位开关顶死、 电机堵转、 电机转速过快、 电源过压或缺相、 风速超量和起重 量超量，在上述不同的故障状态下所述控制决策算法给出的控制结构不同， 进 而来控制电机的运行。
7、 一种起重机控制器， 其特征在于， 包括： 一个电源；
与所述电源相连，将所述电源的输出电压转换为预设电压的一个电压反馈 模块；
与所述电压反馈模块相连的一个微处理器；
与所述微处理器电连接，接收起重机的输出信号的至少一个开关量输出模 块；
与所述微处理器电连接，接收起重机的输入信号的至少一个开关量输入模 块；
与所述微处理器相连， 控制起重机上的电机运行状态的至少一个控制模 块。
8、 根据权利要求 7所述的起重机控制器， 其特征在于， 还包括： 与所述微处理器相连， 进行数据通信的通信接口。
9、 根据权利要求 7所述的起重机控制器， 其特征在于， 所述微处理器包 括： 检测起重机电机的通断情况的通断检测单元；
检测电机电流的过零点的过零检测单元。
10、 根据权利要求 7所述的起重机控制器， 其特征在于， 还包括：
与所述微处理器相连， 当起重机发生故障时， 发出声光警报的报警装置, 所述报警装置包括 LED指示灯和 /或声音报警器。
-μ
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