起重機遙控系統及其裝置的製作方法
2023-05-30 13:26:26
專利名稱：起重機遙控系統及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明創造屬於起重機的控制系統及其裝置。
通常人們在操縱起重機時，位於司機室內。但當環境惡劣、有特殊要求或受到視線的限制時，起重機要求有遙控的功能。然而，目前僅有很少幾個發達國家生產起重機遙控裝置。
一般遙控系統由發令部分和收令部分所組成。
發令部份是將人操縱的控制開關命令，經過編碼調製器送往發訊機，發訊機向遠方受控的起重機或被控設備發訊。一般起重機由三個或四個機構組成大車、小車、主提升、付提升，而有的大型起重機有二臺小車(主小車、付小車)，更有大型門式起重機還有懸掛迴轉吊車等，這也就是說一般的起重機由三個以上的機構或是說三個以上的座標組成。人操縱的開關必須體現對三個以上座標的電動機的全部控制，那就是對起重機的總電源，鈴或蜂鳴器，探照燈，各座標電動機的正反轉，加減速等的控制。一個機構用一個多檔開關或二個機構合用一個多檔開關，也有將二個機構的控制由一個雙座標的十字開關控制。
編碼調製器，是將多座標開關的命令編碼調製，繼而送往發訊機。編碼調製的種類很多，例如可以編為不同頻率之信號，可以編成串行二進位碼等，而調製可以是調幅、調相、調頻等不同方式。目前有的國家(蘇聯)用多個訊道控制一臺起重機，有的國家(日本)用一個訊道的二進位碼控制一臺起重機。
發訊機要求有較高的頻率穩定度，其頻率視用戶現場的工作環境而定，為了不至於幹擾其它的通訊設施，發訊功率不大，只要保證有可靠的訊號電平即可。
發令部份是隨人而移動的，所以希望重量輕，由儲能電池供電。
收令部份是由收訊機、解調器、放大器、中間繼電器所組成，傳動電機被中間繼電器操縱的接觸器控制。在收訊機之後的解調器能將調頻、調相、調幅的信號分解出有用的控制訊號，經過放大以及做相應的轉換，然後去控制中間繼電器。為適應不同類別的信號，解調器的種類也很多，至於中間繼電器可能是為數不少的繼電器，將其觸頭排列組合成再現發令器的控制意圖，經過大功率接觸器控制電機，從而實現對起重機的控制。
《起重機的電氣設備》一書(蘇聯高洛夫斯基編，瀋陽電氣傳動研究所1986年出版)，敘述了美、德、日、蘇、英等國家的遙控系統及裝置。「全蘇起重運輸機械研究院」的遙控系統，其發令器是基於使用信號編制的不同頻率特徵的分離選擇原則進行信號傳送的。控制信號由主令開關發出，對於故障信號，接通電源和聲響信號由單獨的三個頻道進行發生。控制機構的主令開關發生的信號由另外四個頻道傳送信息。所以共用七個頻道進行傳送一臺起重機的控制命令。每個頻道有不同的頻率，該頻道由主令開關進行調製，頻率的發生是永久磁電介質的電感和電容器電路所產生，電路由一個帶反饋的半導體電晶體所組成。多個控制信號之命令以頻率合成之形式加於混頻電路之中，藉助於該電路混合加進去的所有的信號，把合成後的信號加給輔助調製器，繼而接到發訊機的激勵器進行信號的無線電傳輸。
民主德國研製的TMF遙控系統，它同時利用傳送單個指令的多至30個分離的聲頻，按幾何級數整定的這些聲頻在303～3229HZ範圍之內，系統有30個通道。每個通道由傳感器和聲頻變換器所組成，聲頻傳感器裝在可攜式主令電器箱之內。聲頻變換器裝在起重機的可攜式操縱箱之內，當主令開關接通或按動按鈕時，工作電壓供給聲頻傳感器，因此產生具有不同衰減的聲頻，然後將其多個聲頻進行混頻放大、無線傳輸。
民主德國的遙控系統的通訊是以多達30個音頻通道進行信號傳送，為此收發均有多達30個音頻信號發生器和音頻鑑頻器，其結構是複雜的。
英國的無線電遙控設備，使用多達20個遙控用的通道。
日本的遙控發訊機是由中規模集成電路按二進位編碼去調製高頻發報機進行發送摹 綜合以上各國的無線遙控系統，他們採用的是分立元件或是中規模集成電路，部件功能少，整體結構複雜。
《起重機電氣設備》書中介紹的蘇聯「全蘇起重運輸機械研究所」的收令器部分，是由收訊機和七個頻道的識別電路控制組件以及轉換組件所組成。轉換組件再去控制接觸器組，然後才到起重機電動機電路。可見，從識別電路到起重機電路中間必須用轉換組件。轉換組件是控制組件與接通和分斷起重機電機接觸器組的中間環節。
控制一臺起重機的開關電路是根據人的操作要求來動作的。每個機構的轉換組件是用多組中間繼電器來完成。轉換開關組件服務於不同類別的機構是由不同的硬體聯接完成的。所以其種類很多。蘇聯遙控裝置共研製五種規格的轉換組件，轉換組件內部之連線也要依被控電動機的要求而變化，轉換組件完成聯鎖的動作以大聯鎖的方式實現人的操作意圖。
其它國家的遙控系統的轉換組件也很複雜。
本發明創造的目的就是針對以往起重機遙控系統的不足，設計製造一種結構簡單，功能強大，抗幹擾性較強，應用範圍廣的新型起重機遙控系統及其裝置。
本發明創造是由發令部分、通訊路徑、收令部分及擴展器組成。通過路徑有無線式、光纖式、電纜式三種。發令部分是將起重機控制開關組和各座標的操縱開關的命令信號送入單片機的並行接口中，被採樣以後，由單片機軟體進行濾波，再組成串行通訊命令碼幀送出，經由音頻信號發生器，二分頻器、門電路、或門電路調製成調頻信號，經超高頻發訊機送出。
收令部份是由收訊機將接收來的信號送往解調器。解調過程是，當採用無線通訊時，由收訊機接收的信號，經過放大、整形、單穩態電路以及觸發器組成的鑑頻器，使調頻信號恢復成計算機串行通訊口的信號，送入單片機，由單片機軟體濾波命令判斷，然後調用邏輯順序控制器的軟體對各機構的電動機進行控制。收令部分的單片機在收到由解調器來的串行通訊信號的同時，可以由單片機上的串行輸出口向擴展器輸出信號，由於擴展器接收的信號來自收令部分，所以它沒有超高頻收訊機及解調器。擴展器內的單片機收到串行通訊信號後進行軟體濾波，命令判斷，然後調用邏輯順序控制器的軟體對擴展器所管轄的機構的電動機進行控制。
收令部分的單片機可以用電纜或光纖式的有線路經和擴展器的單片機通訊，這樣，發令部分、收令部分和擴展器之間構成了單片機網。發令和收令之間的通訊路經為無線式，也可以採用電纜或光纖的有線式。當採用無線式時，發訊機和收訊機均採用小型超高頻對講機。當採用有線路徑時，其距離小時用光電隔離器進行通訊;距離大時，為了補償通訊線路的寄生電容對於信號的影響，用阻容網絡匹配，然後經線性電路的增強信號的幅度進行通訊。當採用光纖路徑時，以光的邏輯信號傳送計算機的數字信息，串行數位訊號經開關電路驅動帶有光纖的發光管，光纖另一端的光電管感光後發出邏輯信號，經過放大以後恢復串行數字信息。
收令部分和擴展器中之單片機的硬體及軟體之有機結合成為帶有可編程序控制之功能。單片機的接口、光隔離器以及雙向可控矽組成的無觸點功率放大電路、中間繼電器和軟體中間延時繼電器相結合，執行可編程序的功能，用以對各種電動機進行控制。
本發明創造之特徵，還可以結合附圖進一步敘述如下附
圖1是起重機遙控系統方框圖。
發令部分(FL)由十二個部件組成起重機整體控制的開關組〔1〕、用來發送電源合閘、探照燈、鈴或蜂鳴器，緊急停車、轉換操作等命令。這些命令是可能同時發生的，它們的狀態直接被主機單片機〔4〕之接口所採樣。各座標的操縱十字開關〔2、3〕它們在各自機構內的多個命令不可能同時發生，所以經過內裝的編碼器進行編碼，命令碼被壓縮之後再送往單片機的並行接口中。全車命令和各機構被壓縮的編碼，經過單片機採樣之後，由單片機軟體進行濾波，消除觸頭之抖動，再組成串行通訊的命令幀送出。軟體濾波之方法很多，一般計算機應用文獻中均新凼觥Ｓ傻テ型ㄑ睹鈧〉淖楹鮮橇榛畹模鈧∧諡煞蕁⒙脛啤⒑寰梢雜扇砑瓚ā⒍ㄒ濉芊獎愕厥迪直瀆耄茉諭懷導洹⒐こ∧誆捎猛恍 道來遙控。
單片機經串口輸出端〔T×D〕送出之串行碼的邏輯信號，經過反相器〔5〕後構成二個選通門〔8〕、〔9〕的輸入信號，由串行信號〔T×D〕之邏輯值決定是由信號發生器〔6〕之頻率，還是由二分頻器〔7〕的二分之一頻率進入發訊機〔11〕，或門〔10〕構成了兩種頻率信號之通道。
當採用無線通訊路徑時，收發訊機用小型無線超高頻對講機，發令器內裝有短天線臥於箱內。
當採用有線通訊路徑時，用標準的RS-232接口，加光隔離器。在通訊距離大於100米時利用阻容網絡匹配長線的寄生電容器。附圖2是線路增強器的原理圖。自遠方來的T×D數據號進入由電阻〔13-3〕～〔13-5〕以及電容〔13-1〕〔13-2〕電容所組成的匹配網絡，經過網絡後校正了由於長線對數據信號而產生之畸變，再由線性電路〔13-6〕放大成R×D送到單片機通訊口中。
當採用光纖通訊路徑時，用光接口〔14〕。
光纖接口的優點很多1.光纖不導電，所以不會受電磁幹擾，也不會干擾其他設施。
2.不會因短路等事故，造成危害，光纖耐高溫。
3.不需接地設置，抗幹擾設置、屏蔽設施。
4.光纖很細，一公裡才幾公斤，一公裡四芯光纜才幾十公斤，柔韌性好，架設費用低。可以和高壓、大電流電纜一起安裝。
光纖接口之構成見附圖3。
串行發送口T×D的信號經整形器〔14-1〕整形放大到能夠驅動帶有光纖的發光管〔14-2〕電信號轉化成光信號在光纖中傳輸，由於光纖的傳輸損耗很低，每公裡僅2-4分貝，在距離僅為幾十米的起重機上不必採用落入光纖通訊窗口內之波長，這樣則可以選用價格便宜的器件。光信號在光纖〔14-3〕中傳輸到受光端〔14-4〕，光電管將光信號轉化成電信號送往放大整形電路〔14-5〕，電路之輸出可接到串行口的R×D輸入端。
無論採用有線式或光纖式通訊路徑，在發令部分不用〔5〕～〔11〕的調製電路和發訊機。
電源裝置〔12〕供給發令器電源，由高儲能鎘鎳電池供電。在選用有線遙控系統時，電源裝置由整流變壓器和整流器供電。
單片機中之軟體程序框圖見附圖4。
全車控制命令和各機構的控制命令被採樣之後，由主機中的軟體進行濾波，並用邏輯判斷其錯誤性質，有錯時取其原值，否則取新值，準備送出之命令由軟體進行編碼，排隊成一幀幀串行信息，調用串行通訊的服務中斷子程序送出。由程序框圖可知信息是周而復始的不間斷送出，比起間隙式、間隔式或一次式的來源有較為可靠的信息傳輸效果。
收令部分〔SL〕和擴展器〔K〕之組成見附圖1，輸出接口的細節見附圖5。〔25-1BG〕～〔25-24BG〕是光隔離偶合器，〔25-1DSR〕～〔25-24DSR〕為雙向可控矽，〔26-1J〕～〔26-24J〕是中間繼電器。
擴展器的串行通訊口(R×D)接收來自收令器(T×D)的信號，這樣擴展器〔K〕可以省掉超高頻收訊機〔20〕、解調器〔21、22、23〕幾個部件。現以無線方式的收令器為例說明各部件之功能。
由收訊機〔20〕來的信號首先進入整形器〔21〕，而整形器去觸發單穩態電路〔22〕，單穩態電路之參數配合D觸發器〔23〕構成一個簡單的監頻電路，這樣由收訊機送來之變頻的音頻信號成了數位訊號進入單片機〔24〕的串行輸入口(R×D)。單片機〔24〕收到信號之後由軟體進行邏輯識別、濾波，仿真控制屏軟體經過開關量輸出隔離器〔25-1BG〕～〔25-24BG〕去驅動強電的雙向可控矽〔25-1DSR〕～〔25-24DSR〕，由雙向可控矽接通中間繼電器〔26-1J〕～〔26-24J〕，中間繼電器可以實現總電源開關、探照燈、鈴等起重機的全車控制，同時也實現了相應的座標機構的控制。
擴展器〔K〕和收令部分〔SL〕大致相同，但不設超高頻收訊機〔20〕、解調器〔21〕～〔23〕，而且有線的方式在收令部分和控制箱之間通訊、擴展器可以是一個也可以增加到4個。發令部分〔FL〕、收令部分〔SL〕和擴展器〔K〕組成了單片機網，〔FL〕和〔SL〕之間的路徑可以是無線方式、有線方式或光纖接口式〔GT〕。有線方式聯通〔FL〕和〔SL〕時，構成了有線遙控系統。顯然有線遙控系統，尤其光纖式可以有效高的命令傳送率以及在6.5KM之內可以不必加中繼之優點。單片機網之間無論採用何種力式通訊。無線的、有線的、光纖的均設計成了電位隔離式的電路，有效地防止了地電位之幹擾。
單片機網靈活多變，結點(發令器、收令器、擴展器)和通訊方式之相互搭配，可以構成各種遙控系統。
單片機的程序是可編程的，根據控制之要求可以在軟體之內設置時間繼電器、中間繼電器，由於軟體內之變量可以多次調用。所以等於設置多個時間繼電器或中間繼電器，通過軟體之判斷，處理即可以模仿各類控制屏之功能，達到軟體仿真之效用。時間繼電器和中間繼電器均在軟體之內，而在硬體上不必有實體，這樣就大大簡化了硬體，省掉了大聯鎖的電路。
收令部分單片機的程序框圖見附圖6。
收訊中斷程序在收到一個完整的字符後被調用，程序將識別是否幀的起始符，如果是則連續採集一幀信息，在採夠一幀信息之後，判斷有錯否，如果有錯即取舊命令，無錯取新命令。
收令部分單片機的主程序見附圖7。首先取回中斷程序採集的控制命令，該命令已在中斷程序內濾波。
程序首先處理緊急仃車的全車命令和其他全車的操作命令，那就是總電源合閘還是跳開。
總電源合閘之條件是已合閘或是控制開關均在零位，跳開命令之條件是已跳開或總電源鈕子開關斷開。
程序對於各機構之命令進行掃描處理，調用各機構的控制屏仿真軟體，當各機構的掃描完成後下一個循環開始工作。
控制屏的種類很多，所以仿真軟體也有多個，用那一種軟體就將其寫入只讀存貯器中去。
附圖8示出了收令部分和擴展器控制起重機平移機構的原理，圖中示出了中間繼電器〔26-1J〕～〔26-24J〕，是如何與起重機移動控制屏相聯結的。一般〔26-1J～26-6J〕幾個繼電器做為全車控制用，諸如總電源、電鈴、探照燈等。圖8示出了利用〔26-8J～26-13J〕控制一臺平移機構的pQy1-60/H、～250/H的標準屏，使用3-0-3擋十字開關或4-0-4擋十字開關來進行控制。左側是由單片機來的開關信號，該信號已經隔離，〔26-8DSR～26-130SR〕雙向可控矽帶動〔26-8J～26-13J〕繼電器，其觸頭按圖中所示線號對應的接到右側電動機控制線路相應的端子上即可。圖8之右側ZC、FC是正反轉接觸器。FJC、1JSC、2JSC、3JSC等是反接電阻切換和3擋加速接觸器，而1LSJ、2LSJ為延時繼電器。
在遙控的觸頭和原有主令開關為並聯的情況下還要加上不允許同時操作的聯鎖開關。
由原理圖8可知，單片機輸出之開關量直接去控制接觸器，它們之間不需用轉換器組件。當控制屏越複雜，主令開關擋次越多時，轉換組件也相應的增加越複雜，如果採用本發明創造之系統，優越性十分明顯。
也可用其它編號的繼電器，例如〔26-1J～26-6J〕完成上述控制，只要更改軟體即可。附圖9是收令部分和擴展器控制起重機提升機構的原理圖。用〔26-14J～26-24J〕代替PQS1屏上的11片主令開關之節點，用3-0-3擋十字開關進行操縱，只要將左圖中〔26-14J～26-24J〕的聯鎖節點並聯在相應端子上就可以了。它們的動作次序由可編程的軟體進行操縱，可見其線路簡單，不需用轉換器組件。由於程序是可編的，所以中間繼電器可以選擇其他編號的，只要別的機構還沒有使用的就可以了。附圖9中左側接收來自單片機的開關量信號，該信號先經光電隔離器〔25-14BG～25-24BG〕，哪一個光電隔離器開放，則相應的雙向可控矽DSR和繼電器J就被接通。
起重機遙控裝置由發令器和收令器以及通訊路徑組成，其發令器箱上裝有多擋十字開關全車控制按鈕，由單片機編碼，電子線路板調頻調製之後送往臥於發令器箱內之超高頻發訊機，通過裝在發令器箱內之短天線向遠方受控設備的收令器發令。收令器由超高頻收訊解調板、單片機、放大器、雙向可控矽組成。收令器中之超高頻收訊機將收到之信號送往解調板、單片機板，利用單片機上的軟體進行邏輯、判斷等處理，恢復控制命令之後，由單片機上的邏輯控制器軟體去驅動功率放大組件。功率放大組件由光電隔離器直接帶動雙向可控矽，構成無電弧切換的弱電到強電的控制，再帶動繼電器，接觸器、實現起重機上各種機構電動機的控制。
收令器和擴展器為單片機網的結點，它們之間的通訊路徑可以由有線或光纖來完成，結點和路徑之有機搭配可以做出無司機室，無控制電纜、滑線之吊車。
本發明創造在收令器和擴展器之間僅用一根信號電纜或光纖聯接，這樣，小車上的電氣控制設備可以放在小車之上，起重機可以不要強電控制電纜或滑線。
本發明創造的多檔十字開關有多種規格、無結點保證了工作的可靠性，而4-0-5檔的開關尤其適用於大型起重機的提升機構。
本發明創造的遙控裝置結合附圖進一步敘述如下附圖10是起重機遙控裝置之發令器、收令器(擴展器)的示意圖。
可攜式發令器〔FL〕可由操縱者隨身掛在肩上，在其面板上插裝有十字開關〔2〕、〔3〕，全車控制用開關按鈕〔1〕，儲電池〔12〕，鑰匙開關〔15〕。機箱〔16〕內裝有單片機〔4〕，調製器〔5～10〕以及發訊機〔11〕。
收令器〔SL〕的矩形櫃〔31〕內裝有超高頻接收機〔20〕，解調裝置〔21-23〕，單片機〔24〕。由光電隔離器和雙向可控矽所組成的功率放大組件〔25〕，功率放大組件帶動中間繼電器〔26〕，中間繼電器接起重機電路〔27〕驅動電動機〔M〕。
櫃內可以接光纖通訊接口〔14〕。擴展器〔K〕和收令器〔SL〕大致相同，其區別是前者不必裝設超高頻收訊機及解調裝置，擴展箱和收令箱之通訊路徑可以是光纖、電纜或無線。
附圖11是光纖接口的示意圖，光纖接口線路〔GT〕是由雙向傳輸盒〔14-1〕。〔14-4〕組成，光纜〔14-3〕之長度視用戶之需要而定，雙向傳輸盒內裝有光電，電光轉換及放大線路的印刷板〔14-2〕。〔14-5〕。
每個十字開關可操縱二個座標，例如可控制大車、小車，二個十字開關可控制一臺吊車的四個機構。每個座標有多位置，其中一個零位，另外幾個位置分別代表正、反轉、中高速。
如果按每個座標之位置數來區分，十字開關有四種1.1-0-1的檔次，共三個位置，一個中間位，前後和左右各一個位置。一個開關中有二個座標，也就是1-0-1位的二組轉換節點。
2.3-0-3的檔次，共7個位置，一個中間位，前後和左右各三個位置，一個十字開關中有兩個座標，也就是二個3-0-3位的轉換節點。
3.4-0-4的檔次，共九個位置，一個中間位，前、後和左、右各四個位置，一個十字開關中有兩個座標，也就是兩組4-0-4位的轉換節點。
4.4-0-5的結構，共10個位置，一個中間位，前後各四位，而左為4位和右為5位，其中4-0-5專為提升機構而用，兩個座標共有十九個檔位，它可控制較複雜的提升機構。
按觸頭動作區分十字開關是二種1、接觸式活動的動觸點和印刷板上的靜止觸點接觸構成開關信號輸出。
2、無接觸式由非接觸式傳感器形成開關信號。
按信號輸出的形式可分為兩種
1、直接編碼輸出一般用於1-0-1十字開關，用以控制簡單的機構，例如那些啟動工作，不調速的電葫蘆式吊車。
2、編碼輸出在3-0-3、4-0-4、4-0-5檔的十字開關，如果直接輸出則信號線太多，不宜和計算機接口聯結。在研究它們不可能出現多位信號之特點，在其每個座標上由電子線路進行編碼。圖12是4-0-4檔十字開關的編碼線路原理圖。該圖中〔2-1〕是發光管，按裝在轉動軸上，對應〔2-2〕～〔2-10〕中之一個傳送檔位信息，〔2-2〕～〔2-10〕是九個光電管，它們分別接在上拉電阻〔2-11〕～〔2-19〕和集成電路編碼器〔2-21〕之間，在無光照射的光電管三極體關閉情況下，集成電路之輸入為上拉高電平，而當發光管〔2-1〕照射到任一個，例如〔2-6〕號光電管時，6號光電管導通，該發射極將編碼器的6號輸入腳拉到地電平，查看真值表〔2-22〕輸出的4根信號線y0-y3值為1010，這種編碼輸出的十字開關減少了計算機的接口位數。
按手柄的結構可將十字開關分為兩種1、手柄上中央帶一輔助按鈕，該按鈕可以做為安全按鈕，專用按鈕，該按鈕和十字開關配合使用可防止在萬一手臂誤碰十字開關情況下之誤動作。
2、手柄中央不帶按鈕的十字開關。
本發明的控制系統是以大規模集成電路的單片機網為基礎的，單片機的功能強大，除具備一般單板機的功能之外，還有串行通訊功能，開關量輸入/輸出功能。
單片機的軟體是可編程的，所以其通訊的碼制，傳輸速率均可改變，串行通訊口僅佔用一個信道，在調製和解調方面要比起全蘇起重運輸機械設計研究院的七個頻道的通信裝置，英國的二十個遙控通道所用的設備簡單的多。
將單片機做為發訊機的主令電器如編碼器，串行碼生成及發生器將大大地簡化發令器部分之結構。單片機的邏輯處理功能大，可以將通訊碼方便地，因地制宜地改成為五單位、七單位碼或二進位碼，而不必更換硬體。此外發令的單片機可以被微型機、小型計算機所代替。本遙控系統很自然地成為計算機系統的智能終端。
單片機裝在接收裝置的收令器〔SL〕、擴展器〔K〕之內，由軟體識別命令碼，由軟體實現邏輯和順序控制功能，代替諸如全蘇起重運輸機械設計研究院的轉換組件將會大大減少設備的投資，因為只要改變軟體就可以實現仿真各種控制屏的動作，從而統一在一種硬體之中，以一種硬體代替全蘇起重運輸機械設計研究院的多種轉換組件。
本發明創造的遙控系統和裝置採用的是單片機網，其網的各節點之間的通訊路徑可以是無線方式，有線方式，光纖方式三者之中的一種。
遙控起重機的安全是極其重要的技術條件之一，本發明創造設有下列安全措施非接觸主令開關確保工作的安全性;
當發令器的控制開關，處於非零位時，收令器保證不合機上電源;
發令器的循環命令碼，可以確保及時修正誤碼;
當發令器的循環碼仃發時，右側信號燈暗，揭示已經仃車;
發令器上設有專用保險按鈕兩個，防止人臂誤碰手把的誤操作;
發令器上設有緊急仃車和總電源控制開關，確保安全工作;
單片機上的奇校驗和軟體濾波可以濾除錯誤命令碼;
發訊機的鎖相頻率發生器有極高的穩定度，保證超高頻發訊機的可靠工作;
收訊機由工作極為可靠的集成電路進行收訊和解調工作;
光纖可以和大電流，高電壓的電纜一起走線，而信號線不被強電場和強磁場汙染，從而確保單片機網正確地控制各臺遠方的電機;
可編程的軟體可以仿真各類控制屏，實現單一硬體可覆蓋控制全行業的控制屏，而且還可以避免觸頭的大聯鎖，確保工作的安全，單片機接口的無觸頭偶合是弱電到強電過渡的最可靠手段;
發訊機的場強只在作用區內，不會影響電視，通訊;
收訊機的超高頻有很強的抗工頻幹擾能力，不會因車間內電爐、電焊機、巨型變壓器、大型可控矽裝置的幹擾引起誤動作;
遙控系統各部件之間，無論採用何種通訊方式(無線、有線、光纖)的情況下，各電路均為電位隔離的，防止控制命令的汙染，使系統有極高的可靠性。
總之，本發明創造具有結構簡單，功能強大，安全可靠以及抗幹擾能力強的優點是應用範圍很廣，經濟合理的一種新型起重機遙控系統及其裝置。
本發明創造的幾種典型的系統聯結方式如附圖13，附圖14。
點對點無線式見附圖13(A)，發令器FL和收令器SL之間用無線方式時，適用於中型吊車，行動裝置之無線遙控，圖中FL為發令器，SL為收令器，BD為信號傳輸速率。
點對點有線式見附圖13B，發令器FL和收令器SL之間有線聯絡適用於固定設備的有線控制，用雙線或單線傳送，可達到1200M，傳送速率為1200BD。
點對點光纖式見附圖13(C)，發令器FL和收令器SL之間用光纖接口〔14〕聯絡，適用於有強大幹擾、大電流、強磁場的車間、場地，反應速度很快的有線遙控。光纖傳輸可在6500M之內不必增加中繼放大，傳輸信息之速率達19200BD。
點對點群的無線式和群體之間的有線式見附圖13(D)、(E)、(F)適用於大型的行動裝置，例如大型造船門吊，水電站門機，車上設備較多，且控制複雜的場合。
點對群的無線式，群體之間為光纖接口式，見附圖14(A)。適用於各種中大型行動裝置，例如大型吊車，光纜可以和已有電纜共同地裝於電纜導車或懸掛電纜之中，具有工作安全可靠的突出優點。可用於新型無司機、無控制電纜的吊車。
點對群的無線式，群體之間為光纖和有線式，見附圖14(B)。適用於大型吊車，光纜可以和已有電纜共同地裝於電纜導車或懸掛電纜排之中，具有工作安全、可靠的突出優點。可用於新型無司機室，無控制電纜的吊車。
有線式見附圖14(C)、(D)，由信號電纜或光纜組成的各類有線遙控，適用於固定設備之遠方控制，有線式用於那些現場屏蔽物多或在隧道，不適用超高頻電磁波傳導的場合。
遙控裝置的應用範圍很廣，可用於指揮行動裝置和固定設備現結合附圖15、16、17、18、19、20、21;舉例如下小型起重機見附圖15，控制3～4臺電動機，用FL發令器、SL收令器、ZD充電器各一臺和其相應的軟體一套。
全車控制對總停T、電鈴L、探照燈D進行管理，3～4臺電動機M帶動各機構。
中型起重機見附圖16，控制二臺複雜操作和二臺一般操作的共四臺電動機。用發令器FL、收令器SL、擴展器K、充電器ZD共四件及相應的軟體一套，強電控制屏P、箱×另配。
全車控制對總停T、電鈴L、探照燈D進行管理。電動機M、轉子電阻R控制屏P、控制箱×是另配的。此外還可以操縱起重電磁鐵E，中型起重機見附圖17，控制二臺複雜和兩臺一般操作的共四臺電機，和圖16相同，但收令器SL和擴展器K之間用光纖通訊。
光通訊接口〔14〕連接收令器SL和擴展器K，光纖抗幹擾能力強，用於車上幹擾場強高的場合。
大型起重機見附圖18，可控制四臺複雜操作的和二臺一般操作的共六臺電機，用FL發令器、充電器ZD、收氣箱SL、擴展器K、二個光接口〔14〕共七臺設備及相應軟體一套。強電的箱×，屏P是另配的。
兩個人交替控制一臺起重機見附圖19，該起重機可以是小型的，中型的、大型的。選用二臺發令器FL、ZD充電器、收令器SL、擴展器K、光纖接口〔14〕共六臺設備及相應的軟體一套。強電屏P和箱×是另配的。
一個人同時控制ㄆ鷸鞀杭酵 0，該兩臺起重機可以是小型的、中型的、大型的，選用FL、ZD、兩臺ZD、二臺K、二個〔14〕共八臺設備及相應的一套軟體。強電屏P、箱×另配。
上述所有發令器FL均可以用其他類型微型機、小型機、大型機發出之指令去調製發訊機，從而達到由計算機指揮起重機之目的。
指揮固定設備見附圖21，發令器FL和收令器SL之間通訊路徑〔TX〕可以採用電纜或光纖，這時發令器FL和收令器SL之內不設通訊部件以及它們的附屬部件。
這種系統實際上是多級計算機網絡系統，上位機是發令器FL，也可以是其他類型的微機、小型機、大型機，而被控的設備可以是機械設備、工具機、水力閘門、泵站等等。
發令器可以固定在一處由整流器供電。
圖面說明圖1起重機遙控系統方框圖1-起重機整體控制用開關組2.3-十字開關4-單片機
5-反相器6-頻率信號發生器7-二分頻器8.9-選通門10-或門11-發訊機12-鎘鎳儲電池13-有線通訊路徑14-光纖通訊路徑20-收訊機21-整形器22-單穩態電路23-D觸發器24-單片機25-開關量輸出隔離器26-雙向可控矽和中間繼電器M-電動機及其電路圖2線路增強器原理圖T×D-訊號發送線R×D-訊號接收線GND-訊號地線
13-3～13-5-匹配電阻13-1、13-2-匹配電容13-6-線性電路圖3光纖接口T×D-訊號發送線R×D-訊號接收線14-1、14-5-線性電路14-2-帶尾纖的發光管14-4-帶尾纖的光電管14-3-光纖圖4發令器單片機程序框5開關量輸出示意圖20～24-同圖1所示25-1BG～25-24BG-光電隔離器25-1DSR～25-24DSR-雙向可控矽26-1J～26-24J-中間繼電器圖6收令器單片機軟體程序框7收令器單片機主程序框8收令器和擴展器控制起重機移動機構原理圖25-8BG～25-13BG、25-8DSR～25-13DSR、26-8J～26-13J-同圖5
M-電動機RQ-電阻器1DK、2DK-電源開關ZC、FC、FGC-正、反轉、反接的接觸器1JSC～3JSC-加速接觸器ZDC-制動器接觸器1LSJ、2LSJ-聯鎖時間繼電器圖9收令器和擴展器控制起重機提升機構原理圖符號同圖8圖10起重機遙控裝置之發令器、收令器、擴展器示意圖FL-發令器SL-收令器K-擴展器1～12、14、20～26-同圖1所示15-鑰匙開關16-發令器機箱27-電動機操縱電路M-電動機圖11光纖接口示意圖14-1、14-4-雙向傳輸盒14-3-光纜14-2、14-5-光電和電光轉換放大線路板圖124-0-4擋十字開關的編碼線路原理圖2-1-發光管2-2～2-10-光電管2-12～2-20-電阻2-21-集成電路編碼器2-22-真值表Y0～Y3-編碼器輸出線圖13單片機網聯結方式FL-發令器SL-收令器K-擴展器600BD、1200BD、19200BD-600、1200、19200通訊速率，100M、1200M、6500M-100、1200、6500米圖14單片機網聯結方式圖15遙控裝置控制小型起重機示意圖FL-發令器ZD-充電器SL-收令器D-探照燈L-電鈴
T-總仃繼電器M-電動機圖16遙控裝置控制中型起重機示意圖P-控制屏X-控制箱R-電阻E-起重電磁鐵圖17遙控裝置控制中型起重機示意18遙控裝置控制大型起重機示意19兩個人控制一臺起重機示意20一個人同時控制二臺起重機示意21有線遙控系統示意圖
權利要求
1.一種由發令、收令兩大部分以及通訊路徑組成的起重機遙控系統，其發令部分是將人操縱的控制開關之命令，經過編碼調製器編為不同頻率信號或串行二進位碼，並以調頻(或調相、調幅)等方式調製，繼而送往發訊機，收令部分是由收訊機將接收的信號首先送到解調器，使調頻(或調相、調幅)之信號分解出有用的控制信號，經過放大以及做相應的轉換，然後去驅動中向繼電器，帶動大功率接觸器控制起重機電機，通訊路徑可以是無線式或電纜式，其特徵在於所述的發令部分是將起重機整體控制開關組和各座標的操縱十字開關的命令信號，經過集成電路壓縮、編碼，送入單片機的並行接口中，被採樣後，由單片機軟體進行濾波，編成串行碼通訊命令幀送往調製電路，經調製後的信號由發訊機送出，收令部分是由收訊機將接收來的信號送往解調裝置，使調頻信號恢復成計算機串行通訊信號後，送入單片機，由單片機軟體濾波、命令判斷，然後調用邏輯順序控制器的軟體對各機構之電動機進行控制，收令部分的單片機在收到由解調裝置來的串行通訊信號的同時，可以由單片機上的串行輸出口向擴展器發出通訊信號，擴展器在收到信號之後，由軟體進行邏輯判斷，通過單片機接口去完成擴展器所管轄的電動機的控制，收令部分的單片機可以用電纜或光纖有線路徑和擴展器的單片機通訊，這樣，發令部分、收令部分和擴展器之間構成了單片機網，發令部分和收令部分之間的通訊路徑為無線式，也可以採用電纜或光纖的有線式，當採用無線式時，收、發訊機採用超高路的小型對講機，當採用電纜有線式時且通訊距離很大時應有線路增強器，當採用光纖有線式時，應有專門的光接口，其通訊路徑是將串行數位訊號，經過開關電路驅動發光管，使接於發光管的光導纖維中形成邏輯光信號，邏輯光信號激勵受光的光電管，其信號經過放大、還原成串行數位訊號。
2.按照權利要求1所述的起重機遙控系統，其特徵在於所述的邏輯順序控制器是指以單片機接口，光隔離器以及雙向可控矽組成的無觸點功率放大電路，中間繼電器，軟體中間繼電器，軟體延時繼電器之間的配合，由單片機執行的可編程序控制器。
3.按照權利要求1所述的起重機遙控系統，其特徵在於所述的發令部分之調製過程是當採用無線通訊時，由音頻信號發生器二分頻器、門電路、或門電路調製成調頻的信號，由超高頻發訊機送出。
4.按照權利要求1所述的起重機遙控系統，其特徵在於所述的收令部分的解調過程是當採用無線通訊時，由收訊機接收信號後，經過放大、整形、單穩態電路以及觸發器組成的鑑頻器，恢復成串行數據通訊的命令信號。
5.按照權利要求1所述的起重機遙控系統，其特徵在於所述的電纜線路增強器，是阻容匹配和線性放大器電路。
6.一種由發令器、收令器以及通訊路徑組成的起重機遙控裝置，其發令器是一個可攜式箱體，內裝控制開關調製器和發訊機，由人操縱的控制開關命令，徑調製器通過發訊機送出，收令器箱體內裝收訊機，解調器、放大器、繼電器、接觸器，收訊機接收信號後，經過解調器、放大器，由繼電器帶動接觸器控制電機，通訊路徑為無線式，也可以是電纜有線式，其特徵在於所述的發令器在箱體面板上按裝有十字開關、全車控制按鈕，這些控制開關發出命令送入臥於箱內之單片機進行採樣，濾波編碼，送往與單片機連接的調製電子線路板，調製後的高頻信號通過發訊機送出，收令器矩形箱體內裝有超高頻收訊機、解調電子線路板和單片機以及功率放大器，雙向可控矽、中間繼電器，高頻收訊機將接收之調頻信號通往解調板恢復成串行通訊信號送入單片機，由單片和軟體濾波、判斷，由邏輯控制軟體去驅動功率放大組件，通過中間繼電器、大功率接觸器，完成對起重機上各機構電機的控制，收令器的單片機在收到由解調板來的串行通訊信號的同時，可以由單片機上的串行輸出口向擴展器發訊，擴展器在收到信號之後，由軟體進行邏輯、判斷，通過單片機接口去控制擴展器所管轄的電動機，收令器的單片機可以用電纜或光纖有線路徑和擴展器的單片機通訊。這樣，發令器、收令器和擴展器之間構成了單片機網發令器和收令器之間的通訊路徑為無線式也可以採用電纜或光纖的有線式，當採用無線式時，收、發訊機用超高頻的小型對講機，當採用電纜有線式時，且通訊距離大時應有線路增強器，當採用光纖有線式時，應有專門的光接口。
7.按照權利要求6所述的起重機遙控裝置，其特徵在於所述的光接口，是由雙向轉換盒、光纜和光電、電光轉換電子線路板所組成的。
8.按照權利要求6所述的起重機遙控裝置，其特徵在於所述的十字開關，是二座標十字開關，其輸出信號是經過集成電路壓縮的編碼，並且和微處理機的接口相兼容。
9.按照權利要求6、8所述的起重機遙控裝置，其特徵在於所述的十字開關除有1-0-1檔、3-0-3檔、4-0-4檔外，還有適用於大型起重機提升機構的4-0-5檔。
10.按照權利要求6所述的起重機遙控裝置，其特徵在於所述的單片機網，為了製造無強電控制電纜、滑線的起重機可以將收令器置於起重機大梁上，將擴展器置於起重機小車上，收令器和擴展器用光纖或電纜聯結。
全文摘要
一種起重機遙控系統及裝置，其遙控系統以發令器、收令器、擴展器上的單片機為結點，三種通訊方法(無線對講機、光纜、電纜)為路經組成單片機網，以結點和路徑的各種有機的搭配，組成了功能豐富、抗幹擾能力強的起重機有線和無線遙控系統。其裝置由發令器、收令器、擴展器、光纖通訊盒組成。發令器包括操縱開關、編碼調製器、單片機、無線發訊機，收令器包括無線收訊機、解調器、單片機、可編程序控制器，擴展器包括單片機、可編程序控制器，光纖盒包括雙向通訊盒、電光、光電轉換板。
文檔編號B66C13/40GK1037125SQ8810250
公開日1989年11月15日 申請日期1988年4月29日 優先權日1988年4月29日
發明者靳玉棟, 朱補平, 崔廣志, 李存瑞 申請人:太原重型機器廠