雙水平臂塔機安全監控裝置的製作方法
2023-09-17 03:44:35
專利名稱：雙水平臂塔機安全監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及塔機安全監控技術領域，特別是一種雙水平臂塔機的安全監控裝置。
背景技術：
雙水平臂塔機是電力行業輸變電塔架安裝的專用塔式起重機，是廣泛使用的垂直 吊裝運輸大型設備。大部分施工塔機的工作環境惡劣，安全隱患多，塔機事故發生時，後果 往往是機毀人亡。傳統的塔機安全防護裝置，一般都適用於普通塔機，不能根據特定需求滿 足雙水平臂塔機的安全監護問題。雙水平臂塔機具有以塔身為中心線對稱布置的二個互為 平衡的起重臂，通過一個起升機構和一根鋼絲繩帶兩個吊鉤工作的方式，能夠進行單邊起 重臂吊裝或雙邊起重臂同時吊裝，雙水平臂塔機與普通塔機的工作模式不同，需要有針對 性的安全保護手段。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種雙水平臂塔機安全監控裝置，要解決雙水平臂塔機 需要特殊安全保護裝置的技術問題；並解決對塔機實時監控的問題。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種雙水平臂塔機安全監控裝置，包括傳感器和主控制器，所述傳感器包括分別 安裝在雙水平臂塔機左變幅機構和右變幅機構上、用於檢測主吊鉤及副吊鉤幅度的左幅度 傳感器和右幅度傳感器。安裝在雙水平臂塔機臂架上、用於檢測臂架迴轉角度的迴轉角度傳感器。安裝在雙水平臂塔機塔頂上、用於檢測工作狀態時塔頂風速的風速傳感器。安裝在雙水平臂塔機起重量限制器滑輪軸上、用於檢測主吊鉤和副吊鉤起重量的 起重量傳感器。所述傳感器通過信號線經CAN總線連接到主控制器。所述主控制器通過CAN總線與輸出繼電器板連接。所述主控制器包括以下單元一個用於存儲計算控制程序，處理、運算檢測數據的 CPU。一個用於存儲基本工作參數和各傳感器的標定值，並與CPU連接的EEPROM存儲器。一個用於儲存塔機工作信息，並與CPU連接的U盤驅動模塊。一個由CAN總線接收傳感器信號和將控制命令輸出至CPU連接的CAN總線晶片。一個用於實時工作信息與基本參數的設定和顯示，將重量、起重力矩、不平衡力 矩、迴轉角度、風速和倍率的工作參數以數字輔助模擬圖示的方式顯示在界面上，並與CPU 連接的觸控螢幕驅動模塊。一個用於系統實時時鐘計時並與CPU連接的時鐘模塊。[0017]一個用於工作信息無線傳送並與CPU連接的GPRS通訊接口。一個用於給CPU和CAN總線晶片供電的電源模塊和開關電源。所述CPU是32位ARM中央處理單元。與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果本實用新型結合雙水平臂 塔機的工作特點，給出了檢測其主吊鉤和副吊鉤起重量、起重力矩、不平衡力矩的方法；其 中用於檢測主吊鉤和副吊鉤起重量的起重量傳感器為一個，並安裝在雙水平臂塔機起重量 限制器滑輪軸上。由於採用了實時工作信息與基本參數的對比計算，可以準確的判定塔機是否在安 全範圍內工作。本實用新型的超工作能力參數組合包括六種，①超載、②超不平衡力矩、③ 超風速、④超載並超不平衡力矩、④超載並超風速、⑤超不平衡並超風速和⑥超載、超不平 衡力矩、超風速，可防止防止雙水平臂塔機因超起重量、超起重力矩、超不平衡力矩、超風速 引起的損壞或傾覆，全方位的保證設備及人員的安全。本實用新型的顯示器可直觀地顯示塔機實時動態信息，在超載、超不平衡力矩、超 風速等，超安全範圍狀態下給以預警和保護，方便操作人員了解故障位置和原因。同時儲存 工作信息供統計分析。由於採用CAN總線和CAN總線晶片，不需要連接一大把線纜，幾個傳感器可以通過 公用兩根電纜接入，因此，本實用新型也使安全監控裝置結構非常簡練。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
圖1是本實用新型的總線結構示意圖。圖2是本實用新型的主控器結構示意圖。圖3是本實用新型的主控器觸控螢幕工作界面示意圖。
具體實施方式
參見圖1所示，這種種雙水平臂塔機安全監控裝置，包括傳感器和主控制器，所述 傳感器包括分別安裝在雙水平臂塔機左變幅機構和右變幅機構上、用於檢測主吊鉤及副 吊鉤幅度的左幅度傳感器和右幅度傳感器；安裝在雙水平臂塔機臂架上、用於檢測臂架回 轉角度的迴轉角度傳感器；安裝在雙水平臂塔機塔頂上、用於檢測工作狀態時塔頂風速的 風速傳感器；安裝在雙水平臂塔機起重量限制器滑輪軸上、用於檢測主吊鉤和副吊鉤起重 量的起重量傳感器；所述傳感器通過信號線經CAN總線連接到主控制器；所述主控制器通 過CAN總線與輸出繼電器板連接。參見圖2所示，這種種雙水平臂塔機安全監控裝置，所述主控制器包括以下單元 一個用於存儲計算控制程序，處理、運算檢測數據的CPU，所述CPU是32位ARM中央處理單 元；一個用於存儲基本工作參數和各傳感器的標定值，並與CPU連接的EEPROM存儲器；一 個用於儲存塔機工作信息，並與CPU連接的U盤驅動模塊；一個由CAN總線接收傳感器信號 和將控制命令輸出至CPU連接的CAN總線晶片；一個用於實時工作信息與基本參數的設 定和顯示，將重量、起重力矩、不平衡力矩、迴轉角度、風速和倍率的工作參數以數字輔助模 擬圖示的方式顯示在界面上，並與CPU連接的觸控螢幕驅動模塊；一個用於系統實時時鐘計時並與CPU連接的時鐘模塊；一個用於工作信息無線傳送並與CPU連接的GPRS通訊接口 ； 一個用於給CPU和CAN總線晶片供電的電源模塊和開關電源。主控制器電路板DZl的1、2為電源輸入，工作電壓範圍為8 36V ；再通過電源模 塊降到3. 3v給CPU供電；DZl的3、4為CANH和CANL兩個埠，CANH接CAN總線高電平， CANL接CAN總線低電平。CAN總線通訊信號通過CAN總線晶片完成電平轉換將信息給CPU ； 觸控螢幕驅動模塊，CPU通過觸控螢幕專用命令與其完成數據交換，數據實時顯示等功能；GPRS 通訊接口可將數據通過GPRS發送到遠程監控中心；U盤驅動模塊，CPU可通過U盤專用命令 將每次工作循環的數據存儲到U盤中；EEPROM存儲器用於設置參數；時鐘模塊用於CPU可 讀取當前時間。參見圖3所示，主控器觸控螢幕工作界面圖，點按「進入」後，可以設置主吊鉤和副吊 鉤的額定載重、最大幅度、最小幅度、前後限位幅度，臂架左右迴轉限制角度，配重質量共14 個數據，選擇雙邊吊載、左邊吊載或右邊吊載任意一種工作模式和吊鉤倍率等工作參數，並 進行各個傳感器的校準工作。在主控器觸控螢幕工作界面上，雙水平臂塔機以單線條方式的簡潔圖示表示，界面 最上方分別為風速和倍率顯示，塔身兩側分別顯示主吊鉤和副吊鉤的工作信息，兩邊左外 側為起重量的顯示，中間從上到下依次顯示幅度、起重力矩、不平衡力矩和迴轉角度。主副吊鉤載重用同一重量傳感器分別標定各自數據，主控制器分別計算各自當前 載重，如當前界面顯示左鉤當前載重為1674Kg，右鉤當前載重為1682Kg。在數值顯示的同 時根據當前載重量與系統最大準許的載重量的比值通過填充條直觀顯示出來。幅度的計算根據左右幅度經CAN總線發送上來的各自位置信息，計算各自的位 置，根據當前位置及左右最大準許幅度的最大幅度值，計算後將其用三角的形式顯示在主 控器觸控螢幕工作界面上，隨著各自的移動小三角也將在界面上左右移動。起重力矩的計算已知準許的最大載重、最大幅度及計算得到的當前載重、當前幅 度便可計算當前起重力矩，將二者的比值用填充條顯示出來。不平衡力矩的計算已知準許的最大不平衡力矩及計算得到的當前載重、當前幅 度便可計算當前起重力矩，二者的力矩差值即為不平衡力矩，它與最大不平衡力矩的比值 用填充條顯示出來。迴轉角度的計算根據角度傳感器經CAN總線發送上來的角度信息，計算得到當 前角度值，將其與最大準許角度的比值用填充條顯示出來。風速根據風速傳感器經CAN總線發送上來的風速信息，計算得到當前前風速值， 將其顯示出來。本實用新型的實施方法如下步驟1 安裝各種傳感器，在左右變幅機構位置安裝幅度傳感器，在起重量限制器 滑輪軸位置安裝起重量傳感器，在臂架位置安裝迴轉角度傳感器，在塔頂位置風速傳感器。步驟2 通過觸控螢幕輸入工作參數，包括主吊鉤和副吊鉤的額定載重、最大幅度、 最小幅度、前後限位幅度，臂架左右迴轉限制角度，配重質量共14個數據。步驟3 選擇雙邊吊載、左邊吊載或右邊吊載任意一種工作模式和吊鉤倍率，並將 數據保存在EEPROM存儲器中。步驟4 上述安裝、輸入數據工作完成後，進行單邊吊載時的稱重傳感器標定及
5相關的幅度傳感器標定。步驟5 將稱重傳感器的採集到的信號經CAN總線傳送至32位ARM中央處理器單 元，經過與稱重傳感器標定信息對比計算得到主副吊鉤的載重，經過與幅度傳感器標定信 息對比計算得到主副吊鉤的幅度，經風速傳感器信號處理後得到實時風速信息。步驟6 :將吊鉤的載重與對應幅度進行乘法運算得到左右兩個方向的起重力矩 和總的不平衡力矩，再將數據信息以數字輔助模擬圖示的方式顯示在在觸控螢幕主界面上。步驟7 將實時檢測的工作信息與已存儲在EEPROM存儲器上的工作參數對比，當 達到最大起重量、起重力矩、不平衡力矩任意參數的90%時均給出預警信號，蜂鳴器預警; 當達到最大起重量、起重力矩、不平衡力矩任意參數的100%時，主控制器通過CAN總線給 出輸出控制板相應的命令信息，繼電器輸出開關信號，切斷不安全方向起升、變幅等相應動 作，同時蜂鳴器報警；當超風速狀態下，給出蜂鳴器報警。其超工作能力參數組合包括①超 載、②超不平衡力矩、③超風速、④超載並超不平衡力矩、④超載並超風速、⑤超不平衡並超 風速、⑥超載、超不平衡力矩、超風速共6種。所有的工作信息以工作循環為單位儲存到U 盤中供下載分析。步驟8 將所有工作信息，以工作循環為單位，包括每個工作循環的開始時間、結 束時間、吊載、幅度、力矩等保存在U盤中，方便下載後進行統計分析處理。
權利要求一種雙水平臂塔機安全監控裝置，包括傳感器和主控制器，其特徵在於所述傳感器包括分別安裝在雙水平臂塔機左變幅機構和右變幅機構上、用於檢測主吊鉤及副吊鉤幅度的左幅度傳感器和右幅度傳感器；安裝在雙水平臂塔機臂架上、用於檢測臂架迴轉角度的迴轉角度傳感器；安裝在雙水平臂塔機塔頂上、用於檢測工作狀態時塔頂風速的風速傳感器；安裝在雙水平臂塔機起重量限制器滑輪軸上、用於檢測主吊鉤和副吊鉤起重量的起重量傳感器；所述傳感器通過信號線經CAN總線連接到主控制器；所述主控制器通過CAN總線與輸出繼電器板連接；所述主控制器包括以下單元一個用於存儲計算控制程序，處理、運算檢測數據的CPU；一個用於存儲基本工作參數和各傳感器的標定值，並與CPU連接的EEPROM存儲器；一個用於儲存塔機工作信息，並與CPU連接的U盤驅動模塊；一個由CAN總線接收傳感器信號和將控制命令輸出至CPU連接的CAN總線晶片； 一個用於實時工作信息與基本參數的設定和顯示，將重量、起重力矩、不平衡力矩、迴轉角度、風速和倍率的工作參數以數字輔助模擬圖示的方式顯示在界面上，並與CPU連接的觸控螢幕驅動模塊；一個用於系統實時時鐘計時並與CPU連接的時鐘模塊；一個用於工作信息無線傳送並與CPU連接的GPRS通訊接口；一個用於給CPU和CAN總線晶片供電的電源模塊和開關電源。
2.根據權利要求1所述的一種雙水平臂塔機安全監控裝置，其特徵在於所述CPU是 32位ARM中央處理單元。
專利摘要一種雙水平臂塔機安全監控裝置，包括傳感器和主控制器，所述傳感器包括用於檢測主吊鉤及副吊鉤幅度的左幅度傳感器和右幅度傳感器；用於檢測臂架迴轉角度的迴轉角度傳感器；用於檢測工作狀態時塔頂風速的風速傳感器；用於檢測主吊鉤和副吊鉤起重量的起重量傳感器。所述主控制器包括CPU、EEPROM存儲器、U盤驅動模塊、CAN總線晶片、觸控螢幕驅動模塊、時鐘模塊、GPRS通訊接口、電源模塊和開關電源。傳感器通過信號線經CAN總線連接到主控制器；主控制器通過CAN總線與輸出繼電器板連接。本實用新型適用於塔機的安全保護，其顯示器可直觀地顯示塔機實時動態信息，在超載、超不平衡力矩、超風速等超安全範圍狀態下給以預警和保護，同時儲存工作信息供統計分析。
文檔編號B66C23/88GK201762043SQ201020247329
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者劉賀明, 鞏克強, 張光輝, 王洪英, 肖鴻韜, 胡建寧, 鍾俊明, 陶陽 申請人:廊坊凱博建設機械科技有限公司;山東送變電工程公司;廣東省建築機械廠