一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统的制作方法

1.本发明涉及天车控制技术，更具体地说，它涉及一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统。


背景技术：

2.在钢铁企业，天车是一种常见的大型设备，通过卷扬机实现钢水炉、钢坯、钢产品等重物的升降，通过天车自身的移动系统实现重物的搬运移动。为对吊起的重物进行悬空定位，需要通过卷扬制动器实现卷扬机的制动刹车。就现有的天车来看，卷扬制动器多采用的是三相交流380v的电动液压制动器。
3.当天车出现断电的情况时，现场往往无法在短时间内提供三相交流380v电源，这样不仅会使得天车无法移动，卷扬制动器也无法操作，给生产带来很大的影响。而且若天车吊起的重物位于过道的上方，则会存在较大的安全隐患。这种情况下，只依赖天车操作司机人工手动释放卷扬制动器。然而，人工手动释放卷扬制动器操作困难且释放精度度，大大增加了现场的危险性。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，解决了天车断电后需要人工手动释放卷扬制动器存在较大危险性的问题。
5.本发明所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，包括，
6.不间断电源，用于储备电能，以在天车断电时，输出220v交流电；
7.变频器，用于接收所述不间断电源输出的220v交流电，并输出380v三相交流电至卷扬制动器的控制回路；
8.控制模块，安装于所述天车的驾驶舱中；用于采集所述不间断电源储备电量的电量值，判断所述电量值是否低于设定的电量阈值；当所述电量值低于设定的电量阈值时，预置强制启动卷扬制动器的触发信号；然后采集所述重物的最低相对高度，且当所述重物的最低相对高度大于设定的悬吊安全高度时，输出所述触发信号，以强制启动卷扬制动器释放对卷扬机的制动，并使所述天车悬吊的重物下降至设定的悬吊安全高度。
9.所述不间断电源采用单进单出的交流不间断电源。
10.所述控制模块包括第一测距模块、第二测距模块和控制器；
11.所述第一测距模块安装在天车的悬臂上，且位于所述天车的吊具上方；所述第二测距模块安装在天车的悬臂上，且其测试端的测试方向与吊具以及吊具悬吊的重物之间均不存在干涉；所述第一测距模块和第二测距模块的输出端分别与控制器的两信号采集端电连接。
12.所述第一测距模块采用超声波测距模块；所述第二测距模块采用激光测距模块。
13.所述控制模块包括电量显示单元，用于在所述天车的驾驶舱中具有驾驶员时，显
示所述电量值信息。
14.所述电量显示单元包括压力传感器和若干指示灯；所述指示灯安装于天车的驾驶舱中，所述压力传感器安装于驾驶舱的座椅中；所述指示灯和压力传感器均与控制器的输出端电连接。
15.所述电量显示单元还包括声光报警器；所述声光报警器安装在天车的驾驶舱中；所述声光报警器与控制器的输出端电连接，以使当所述控制器采集到的电量值低于一预设的最低可操作电量值时，所述控制器控制启动声光报警器。
16.有益效果
17.本发明的优点在于：
18.1.在天车原有的电力系统上增设了不间断电源和变频器，使得天车在断电的情况下，通过不间断电源和变频器依然可为卷扬制动器的控制回路供电，天车驾驶员便可安全快捷的对卷扬制动器进行电动控制，将重物降落至安全位置，有效的防止设备及人身安全事故的发生。
19.2.在ups低电量时，通过强制的方式实现重物悬吊高度的降低，可有效的防止供电电源断电以及ups也没有电能输出的状态下卷扬制动器出现失灵的情况重物从过高位置掉落造成的损失过大的问题。
附图说明
20.图1为本发明的控制系统工作流程示意图；
21.图2为本发明的控制系统结构模块化示意图。
具体实施方式
22.下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
23.参阅图1-图2，本发明的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，包括不间断电源(即ups)、变频器和控制模块。本实施例所采用的ups为单进单出的交流不间断电源，用于储备电能，以在天车断电时，输出220v交流电。采用单进单出的ups主要原因在于，其输出的220v交流电可用于为天车中采用单相电的控制模块及应急设备进行供电，也可将220v交流电输入至变频器中，通过变频器将220v交流电转换为380v三相交流电，并将380v三相交流电输送至卷扬制动器的控制回路，以实现在断电状态下为卷扬制动器进行供电。
24.其具体的工作过程为，天车外界供电正常的情况下，利用外界供电给单进单出的不间断电源供电。不间断电源在充电的同时，外界供电还通过不间断电源给变频器供电，变频器出来的380v三相交流电输送至卷扬制动器的控制回路，以实现为其正常供电。此时天车驾驶员可通过卷扬制动器的控制回路的按钮实现对卷扬制动器的操作。当天车出现突发断电时，即外界供电停止，此时由于ups本身储存了一定容量的电能，可以释放出220v交流电给变频器，变频器依然可将电能输送至卷扬制动器的控制回路中，天车驾驶员依然可通过卷扬制动器的控制回路的按钮实现对卷扬制动器的操作，恢复对卷扬制动器的控制。
25.控制模块包括第一测距模块、第二测距模块、控制器和电量显示单元。其中，控制
器可采用plc。
26.电量显示单元用于在天车的驾驶舱中具有驾驶员时，显示电量值信息。电量显示单元包括压力传感器、声光报警器和若干指示灯。其中，指示灯和声光报警器均安装于天车的驾驶舱中，压力传感器安装于驾驶舱的座椅中。指示灯、声光报警器和压力传感器均与控制器的输出端电连接。
27.当驾驶员座在座椅上时，压力传感器发出一信号至plc。plc接收到压力信号后，将获取到的电量值信息通过指示灯和声光报警器显示，可起到降低ups电量消耗的效果。具体的，当压力传感器输出压力信号至plc时，plc采集ups储备电能的电量值，并将采集到的电量值与预设的电量范围进行对比，以确定电量值所处的电量范围，同时控制点亮与电量值所处的电量范围相对应的指示灯。
28.对于ups中电池电量的采集，本实施例通过plc实现。plc可通过直接读取ups内部程序中关于电池电量的信息；也可通过现有的plc采集电池电量的技术，使plc采集ups中电池的电量值。由于本发明并不对如何实现plc采集ups中电池电量的技术进行改进，因此本文不作更多的探讨。
29.plc采集到电量值后，可根据电量的百分比点亮相应的指示以提醒驾驶员ups的当前电量。例如，指示灯采用5个，每个指示灯点亮代表20％的电量。若当前电量剩余60％，则plc控制3个指示灯点亮即可。
30.而声光报警器的作用在于，当控制器采集到的电量值低于一预设的最低可操作电量值(如40％)时，则控制器控制启动声光报警器，以提醒驾驶员应尽快操作卷扬制动器的相关操作按钮，以尽快将重物降低高度并置于地面上，防止ups电能耗光后重物依然悬吊的问题。
31.为防止断电后，ups电能过低时，但重物依然悬吊在高空中导致安全风险极高的问题。本发明通过以下技术手段解决该问题。
32.第一测距模块安装在天车的悬臂上，且位于天车的吊具上方。其主要用于测量重物与天车悬臂之间的间距。为实现准确的测量，第一测距模块可以采用多个的安装布置。在采集多个第一测距模块的输出数据时，可在plc中设置一最大误差百分比。首先对所有采集到的测量数据进行均值处理，获得第一均值。然后将每个测量数据与第一均值进行差值运算，获得数据差值；将数据差值与第一均值的百分比与最大误差百分比进行比较，将大于这个最大误差百分比相对应的测量数据剔除。所有测量数据进行误差剔除处理后，再取剩余的测量数据的平均值作为重物与天车悬臂之间的间距，以确保测量数据的准确有效性。此外，考虑到重物可能是钢水炉，其温度较高，因此，第一测距模块宜采用超声波测距模块，可降低温度对测距模块产生的测距介质的影响，确保测量精度。
33.第二测距模块安装在天车的悬臂上，且其测试端的测试方向与吊具以及吊具悬吊的重物之间均不存在干涉。即第二测距模块测量的是悬臂与重物下方最靠近重物的物体之间的间距。例如，重物下方为地面，则第二测距模块测量的距离为悬臂与地面之间的间距；重物下方存在有车辆或堆积物等物体，则第二测距模块测量的是悬臂与这些物体之间的间距。
34.第二测距模块也可以采用多个的安装布置的方式。考虑到车辆或堆积物等物体的表面不平整性，因此，本实施例的plc对多个第二测距模块的测量数据的取值可采用直接取
平均值的方式。而第二测距模块采用激光测距模块。由于激光测距模块产生的激光射线较细，因此其能有效的防止重物过于接近激光射线的轨迹导致测距不准确的问题。
35.此外，为防止重物对激光射线的阻挡造成测量数据错误的问题，本实施例的plc在获取所有第二测距模块的测量数据后，与所有第一测距模块测量数据的平均值进行对比；若第二测距模块的测量数据中存在部分，例如不超过1/3的测量数据位于平均值的
±
10％范围内，则说明这些测量数据对应的第二测距模块的激光射线可能照射在重物上，因此可将这部分测量数据剔除，以确保数据的准确性。
36.plc安装于天车的驾驶舱中，其主要用于判断ups电量值的电量值是否低于设定的电量阈值(如电量阈值设定为20％的电量)。当电量值低于设定的电量阈值时，预置强制启动卷扬制动器的触发信号。然后采集重物的最低相对高度，即通过第二测距模块获取的有效的测量数据的平均值，与第一测距模块获取的有效的测量数据的平均值之间的差值。当重物的最低相对高度大于设定的悬吊安全高度时，输出触发信号，以强制启动卷扬制动器释放对卷扬机的制动，并使天车悬吊的重物下降至设定的悬吊安全高度。
37.本实施例在ups低电量时，通过强制的方式实现重物悬吊高度的降低，可有效的防止供电电源断电以及ups也没有电能输出的状态下卷扬制动器出现失灵的情况重物从过高位置掉落造成的损失过大的问题。
38.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

技术特征：
1.一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，包括，不间断电源，用于储备电能，以在天车断电时，输出220v交流电；变频器，用于接收所述不间断电源输出的220v交流电，并输出380v三相交流电至卷扬制动器的控制回路；控制模块，安装于所述天车的驾驶舱中；用于采集所述不间断电源储备电量的电量值，判断所述电量值是否低于设定的电量阈值；当所述电量值低于设定的电量阈值时，预置强制启动卷扬制动器的触发信号；然后采集所述重物的最低相对高度，且当所述重物的最低相对高度大于设定的悬吊安全高度时，输出所述触发信号，以强制启动卷扬制动器释放对卷扬机的制动，并使所述天车悬吊的重物下降至设定的悬吊安全高度。2.根据权利要求1所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述不间断电源采用单进单出的交流不间断电源。3.根据权利要求1所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述控制模块包括第一测距模块、第二测距模块和控制器；所述第一测距模块安装在天车的悬臂上，且位于所述天车的吊具上方；所述第二测距模块安装在天车的悬臂上，且其测试端的测试方向与吊具以及吊具悬吊的重物之间均不存在干涉；所述第一测距模块和第二测距模块的输出端分别与控制器的两信号采集端电连接。4.根据权利要求3所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述第一测距模块采用超声波测距模块；所述第二测距模块采用激光测距模块。5.根据权利要求3所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述控制模块包括电量显示单元，用于在所述天车的驾驶舱中具有驾驶员时，显示所述电量值信息。6.根据权利要求5所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述电量显示单元包括压力传感器和若干指示灯；所述指示灯安装于天车的驾驶舱中，所述压力传感器安装于驾驶舱的座椅中；所述指示灯和压力传感器均与控制器的输出端电连接。7.根据权利要求6所述的一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，其特征在于，所述电量显示单元还包括声光报警器；所述声光报警器安装在天车的驾驶舱中；所述声光报警器与控制器的输出端电连接，以使当所述控制器采集到的电量值低于一预设的最低可操作电量值时，所述控制器控制启动声光报警器。

技术总结
本发明公开了一种天车上单相电源控制三相交流制动器的控制系统，涉及天车控制技术。包括，不间断电源，用于在天车断电时，输出220V交流电；变频器，用于接收不间断电源输出的220V交流电，并输出380V三相交流电至卷扬制动器的控制回路；控制模块，用于采集不间断电源储备的电量值；当电量值低于设定的电量阈值时，预置强制启动卷扬制动器的触发信号；然后采集重物的最低相对高度，且当重物的最低相对高度大于设定的悬吊安全高度时，输出触发信号，以强制启动卷扬制动器释放对卷扬机的制动，放下重物。本发明在天车断电时可安全快捷的对卷扬制动器进行电动控制，将重物降落至安全位置，有效的防止设备及人身安全事故的发生。生。生。


技术研发人员：黄利明 张龙 王鑫 杨熠
受保护的技术使用者：阳春新钢铁有限责任公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/13