專利名稱：塔機(jī)防撞及區(qū)域保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與防止多臺塔機(jī)相互碰撞和區(qū)域保護(hù)的電子控制裝置有關(guān)。
目前已有的塔機(jī)群防互撞及區(qū)域保護(hù)裝置采用的技術(shù)方案均是在各臺塔機(jī)上安裝單片機(jī)程控系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸線相聯(lián)，實(shí)時判斷有無碰撞危險或是否逼近保護(hù)區(qū)域，必要時自動通過塔機(jī)電控系統(tǒng)限制這種運(yùn)行的繼續(xù)，從而起到安全防護(hù)作用。由于機(jī)構(gòu)獲取信號的裝置是模擬傳感器，通過電流或電壓放大后傳輸至單片機(jī)程控系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理，準(zhǔn)確性和可靠性不高，模擬信號的穩(wěn)定性不好，受溫度、濕度、電源波動等因素的影響時及易出現(xiàn)漂移，需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)校處理。傳感器傳動裝置具有特定的安裝傳動比，即對不同機(jī)構(gòu)和運(yùn)行范圍，必需進(jìn)行正確的傳動比(齒輪)配置。安裝使用時調(diào)校、設(shè)定工作比較煩鎖費(fèi)時。使用過程中，塔機(jī)參數(shù)改變時，必須由維護(hù)人員上塔機(jī)進(jìn)行修改設(shè)定。
本實(shí)用新型的目的是提供一種傳感器信號準(zhǔn)確、可靠，其安裝無特定傳動比要求，機(jī)構(gòu)適應(yīng)性好、安裝調(diào)校簡便，顯示直觀，控制準(zhǔn)確的塔機(jī)防撞及區(qū)域保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型塔機(jī)防撞及區(qū)域保護(hù)裝置。塔機(jī)司機(jī)室1內(nèi)裝有主控制箱2和顯示屏3。數(shù)字傳感器RE1安裝于塔機(jī)回轉(zhuǎn)上支承處回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動軸上或者直接裝于同回轉(zhuǎn)大齒圈嚙合的專用小齒輪軸上，數(shù)字傳感器RE2安裝于塔機(jī)大臂上小車變幅機(jī)構(gòu)行程限位器的轉(zhuǎn)動軸上，控制箱2內(nèi)裝有回轉(zhuǎn)設(shè)置開關(guān)K3和小車變幅運(yùn)行設(shè)置開關(guān)K4，若干支直流繼電器J具有常閉觸點(diǎn)，裝于主控制箱2內(nèi)，有萬向臂行程開關(guān)K1裝于回轉(zhuǎn)上支承上，位置處于上下支承相對運(yùn)動的接合處，萬向臂行程開關(guān)K2裝于大臂下弦、小車經(jīng)過時能碰撞處，主控箱2內(nèi)有可編程序控制器P2與直流穩(wěn)壓電源P1連接，通過通信電纜11與計(jì)算機(jī)通信卡12連接，P2輸入端與K1-K4、RE1和ER2連接，P2的輸出端與直流繼電器J，顯示屏3連接，P2包括塔吊左、右回轉(zhuǎn)限位電路4、5，塔吊回轉(zhuǎn)制動控制電路6，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)動高速限制電路7、8，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)行限位電路9、10。
本實(shí)用新型若于直流繼電器J分別為塔吊左、右回轉(zhuǎn)限位電路4、5的繼電器J2、J1，其常閉觸點(diǎn)為H2、H1，塔吊回轉(zhuǎn)制動控制電路6的繼電器J3，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)行高速限制電路7、8的繼電器J7、J5，其常閉觸點(diǎn)為X4、X2，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)行限位電路9、10的繼電器J6、J4，其常閉觸點(diǎn)為X3、X1。
本實(shí)用新型分別位于若干個主控箱中的若干個可編程序控制器分別通過通信電纜與一臺計(jì)算機(jī)連接。
本實(shí)用新型P2為西門子S7-200系列可編程序控制器CPU224與P1和P3連接，P1為西門子DC24V/2.5A直流穩(wěn)壓電源，P3為西門子EM222，8輸出擴(kuò)展模塊，P1的0.1、0.2、1.0、1.4腳分別連接K1、K2、K3、K4，P1的0.6、0.7腳連接RE1，P1的1.2、1.3腳連接RE2，RE1、RE2為DC5～24V旋轉(zhuǎn)式脈沖編碼器，其地端與P1的M腳連接，其24V端與K1-K4連接，P2的3、8腳接計(jì)算機(jī)通信卡12，P2的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7腳接繼電器J2、J3、J4、J5、J6、J7、J1，P2的M、L、0.0腳接顯示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P2的1.0、1.1腳接L1、L2，P3的5腳接喇叭R、0.1、2、3腳接L3、L4、L5、L6，L1-L4為顯示屏的大臂左右回轉(zhuǎn)限制的小車前后運(yùn)行限制的圖形符號告警燈，L5、L6為顯示屏上的正常和故障指示燈。⑦、⑨、⑧、⑩為顯示屏上的確3位半數(shù)字發(fā)光二級管屏，顯示小車運(yùn)行幅度值，J1-J7為DC24V直流繼電器。
本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)設(shè)監(jiān)控界面，以動態(tài)圖形方式顯示聯(lián)網(wǎng)塔機(jī)的大臂方位和吊運(yùn)小車運(yùn)行狀況。
2、監(jiān)控界面中以色塊形式顯示保護(hù)區(qū)域和障礙區(qū)域，文字注明各臺塔機(jī)的高度和最大幅度。
3、控制方面，只需將幾根控制線串接入塔機(jī)電控箱的左/右回轉(zhuǎn)限位線路、控動線路中及小車機(jī)構(gòu)正/反向運(yùn)動的減速/限位停車線路中即可，安裝簡便。
4、聯(lián)網(wǎng)正常工作對起安全防護(hù)作用，不工作時(未開機(jī))與未安裝本實(shí)用新型時無異，不影響塔機(jī)正常使用。
5、具有動臂式和水平臂式塔機(jī)混合使用的塔機(jī)群聯(lián)網(wǎng)控制功能，適應(yīng)性強(qiáng)。
6、遇突然停電和關(guān)機(jī)時，實(shí)用新型將自動保存當(dāng)前的有用數(shù)據(jù)。下次運(yùn)行時自動提取。
7、傳感器傳動不需特定的傳動比要求，機(jī)構(gòu)適應(yīng)性好。
如下是本實(shí)用新型的附圖

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖圖2為本實(shí)用新型組成網(wǎng)絡(luò)的連接方式圖。
圖3為本實(shí)用新型的框圖。
圖4為本實(shí)用新型繼電器的連接圖。
圖5為本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖6為等高兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制示意圖。
圖7不等高兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制示意圖。
如下是本實(shí)用新型的實(shí)施例電路圖中采用的元件簡要說明如下J1～J7--只DC24V直流繼電器，具有常開/常閉觸點(diǎn)。裝于箱內(nèi)。
RE1、RE2--DC5～24V旋轉(zhuǎn)式脈沖編碼器，屬數(shù)字型傳感器。RE1聯(lián)結(jié)于塔吊回轉(zhuǎn)上支承處回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動軸上；RE2聯(lián)結(jié)于塔吊大臂上小車變幅機(jī)構(gòu)行程限位器的轉(zhuǎn)動軸上。
L8--AC220V無聲永磁式吸盤紅色報(bào)警燈，防撞系統(tǒng)非工作和故障時閃亮。置于司機(jī)室內(nèi)或外。
R--接電常鳴式DC24V小蜂鳴器。裝于箱內(nèi)。
K--單系統(tǒng)電流開關(guān)。裝于箱內(nèi)。
K3、K4--分別是回轉(zhuǎn)設(shè)置和小車變幅運(yùn)行設(shè)置開關(guān)。裝于箱內(nèi)。
K1--萬向行駛程式開關(guān)1，裝于回轉(zhuǎn)上支承上，位置處于上下支承相對運(yùn)動的接合處。
K2--萬向行駛程式開關(guān)2，裝于大臂下弦處，小車經(jīng)過時能碰撞開關(guān)。
L1～L4--顯示屏的小車前后運(yùn)行限制和大臂右回轉(zhuǎn)限制的告警燈。顯示屏掛于司機(jī)室中。
L5、L6--顯示屏上的系統(tǒng)正常和故障指示燈。
⑦--此輸出接入顯示屏上的3位半數(shù)字發(fā)光二級管屏，顯示小車運(yùn)行幅度值(m)。
P1--西門子DC24V/2.5A直流穩(wěn)壓電流。
P2--西門子S7-200系統(tǒng)可編程序控制器(簡稱PLC)CPU224，14輸入10輸出。
P3--西門子EM222，8輸出擴(kuò)展模塊。
本實(shí)用新型工作過程本實(shí)用新型正常聯(lián)網(wǎng)工作時，各臺單機(jī)的PLC不間斷的接收來至小車運(yùn)行和回轉(zhuǎn)脈編碼器的脈沖數(shù)，經(jīng)PLC軟件包的數(shù)字計(jì)算處理，而設(shè)于現(xiàn)場辦公室中之系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)通過傳輸電纜，連續(xù)循環(huán)不斷地與各臺單機(jī)交互通信，實(shí)時計(jì)算各臺塔機(jī)的大臂(平衡臂)方位和吊運(yùn)小車位置以及它們的運(yùn)行狀態(tài)(動、停、快慢、方向)；一但計(jì)算到可能出現(xiàn)的干擾互碰或靠近禁止吊鉤(或大臂)跨越的保護(hù)區(qū)域，如街道、校園、鐵路、高速路、電網(wǎng)等等時，計(jì)算機(jī)向某單機(jī)發(fā)出相關(guān)指令，先對塔機(jī)操作者發(fā)聲光預(yù)警提示，直至控制此臺塔機(jī)的電控裝置動作，自動限位這種操作的繼續(xù)，而反向操作不受任何影響。
本實(shí)用新型對塔機(jī)運(yùn)行的智能控制內(nèi)容1、塔機(jī)左、或回轉(zhuǎn)的停車限位。
2、塔機(jī)回轉(zhuǎn)制動器的動作。
3、水平臂式塔機(jī)吊運(yùn)小車前、后運(yùn)行的減速和停車。
4、動臂變幅式塔機(jī)大臂俯、仰角運(yùn)行的停車限位。
本實(shí)用新型的連網(wǎng)運(yùn)行控制過程下面以3個典型實(shí)際工況為例對連網(wǎng)運(yùn)行控制過程作詳細(xì)說明①，等高兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制當(dāng)兩塔安裝距離小于兩大臂長度之和時，在兩大臂回轉(zhuǎn)接近時必須及時停車和必要時進(jìn)行制動，否則將可能發(fā)生大臂碰撞事故。
如圖6所示，A右轉(zhuǎn)B靜止或右轉(zhuǎn)S1-兩大臂間的最小垂直距離，是動態(tài)變化值。
S2-鍵盤輸入的安全預(yù)警距離。
S3-鍵盤輸入的安全(停車斷電)距離。
S4-鍵盤輸入的制動距離(最小安全距離)。
系統(tǒng)程序首先判斷高度及安裝距條件成立，再連續(xù)不斷的計(jì)算S1值并將其與S2、S3、S4值進(jìn)行比較，分別產(chǎn)生以下幾種控制a.S2≥S1≥S3時，系統(tǒng)程序?qū)⑾駻塔PLC發(fā)出。
左轉(zhuǎn)預(yù)警命令01。A塔PLC程序接收01命令并立即執(zhí)行P2輸出點(diǎn)1.0和P3的點(diǎn)。4間斷輸出DC24V+電壓，使顯示屏右轉(zhuǎn)限制燈L1間斷閃亮；R間斷鳴響。
b.S1≤S3時，系統(tǒng)程序?qū)⑾駻塔PLC發(fā)出左轉(zhuǎn)限制命令01。A塔PLC程序接收02命令并立即執(zhí)行P2輸出點(diǎn)0.7及1.0和P3的點(diǎn)。4及。5連接輸出DC24V+電壓，繼電器J1接電動作斷開觸點(diǎn)(右轉(zhuǎn)停車)及顯示屏右轉(zhuǎn)限制燈L1常亮；R常鳴。
c.大臂由于慣性將繼續(xù)滑行減速。當(dāng)S1≤S4時，系統(tǒng)程序?qū)⑾駻塔PLC發(fā)出左轉(zhuǎn)限制命令00。執(zhí)行結(jié)果為在前一狀態(tài)(這里為b狀態(tài))保持的同時，P2輸出點(diǎn)地0.2輸出DC24V+電壓，繼電器J3接電動作斷開觸點(diǎn)進(jìn)行回轉(zhuǎn)制動。
②，不等高交叉兩塔機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)行控制碰撞將發(fā)生在高塔吊鉤鋼索與低塔大臂之間，即保證高塔小車不跨越低塔大臂。見圖4設(shè)A高B低，A轉(zhuǎn)B靜止或右轉(zhuǎn)S1-B大臂和A小車間的最小距離，是動態(tài)變化值。
S2-鍵盤輸入的安全預(yù)警距離。
S3-鍵盤輸入的安全(停車斷電)距離。
S4-鍵盤輸入的制動距離(最小安全距離)。
L-B塔實(shí)體到A塔回轉(zhuǎn)中心的最小距離，是動態(tài)變化值。
RA-A塔的實(shí)際小車幅度值。
系統(tǒng)程序首先判斷高度和安裝距條件成立否，如成立則比較判斷RA和L值，當(dāng)RA≥L時再連續(xù)不斷的計(jì)算S1值，并將其與S2、S3、S4值進(jìn)行比較，接下去的控制內(nèi)容同①的a.b.c.項(xiàng)。
如A、B塔相對回轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)程序?qū)1、S2、S3、S4值作×2處理。
③，高低塔大臂交叉時小車運(yùn)行的控制控制目標(biāo)是保證高塔小車(吊鉤)不跨越低塔上空。
如圖5所示，設(shè)A高B低，A小車向外運(yùn)行I1-高塔小車沿運(yùn)行方向至交叉點(diǎn)距離，為動態(tài)值。
I2-鍵盤入的小車減速(斷高速)預(yù)警距離。
I3-鍵盤輸入的小車安全停車距離。
系統(tǒng)程序首先判斷高度和安裝距條件成立否和是否處于交叉狀態(tài)，如已處于交叉狀態(tài)，系統(tǒng)程序?qū)⑦B續(xù)不斷的計(jì)算I1值，并將其與I2、I3值進(jìn)行比較，分別產(chǎn)生以下幾種控制；a.I1＞I2時，系統(tǒng)程序無任何指令發(fā)出。
b.I1≤I2系統(tǒng)程序?qū)⑾駻塔PLC發(fā)出小車向外運(yùn)行減速(高速轉(zhuǎn)低速)命令21。A塔PLC程序接收21命令并立即執(zhí)行P2輸出點(diǎn)0.4輸出DC24V+電壓，使J5繼電器通電動作，斷開高速向外運(yùn)行電路，同時P3的點(diǎn)。0及。5間斷輸出DC24V+電壓，使顯示屏向外運(yùn)行限制燈L3間斷閃亮；R間斷鳴響。
c.I1＝I2時，系統(tǒng)程序?qū)⑾駻塔PLC發(fā)出小車向外運(yùn)行限制(停車)命令22。A塔PLC程序接收22命令并立即執(zhí)行P2出點(diǎn)0.4和0.3及P3的點(diǎn)。0及。5同時持續(xù)輸出DC24V+電壓，繼電器J5保持接電狀態(tài)和J4接電動作，斷開小車向外運(yùn)行電路(停車)及顯示屏向外運(yùn)行限制燈L3燈常亮；R常鳴。
③，復(fù)位開關(guān)的主要作用a.塔機(jī)運(yùn)行過程中，每碰撞一次，系統(tǒng)程序就以庫存的初始設(shè)置數(shù)據(jù)對系統(tǒng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋更新，始終保證實(shí)際位置與系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致。
b.因某些原因防撞系統(tǒng)關(guān)機(jī)或脫網(wǎng)；而塔機(jī)并未停止使用，如再次開啟防撞系統(tǒng)并正常連網(wǎng)工作時，塔機(jī)大臂實(shí)際方位及小車位置將全與系統(tǒng)程序中的數(shù)據(jù)(斷電時自動存貯的當(dāng)時數(shù)據(jù))不符，復(fù)位開關(guān)的首次碰撞即可解決。
權(quán)利要求1.塔機(jī)防撞及區(qū)域保護(hù)裝置，其特征在于塔機(jī)司機(jī)室(1)內(nèi)裝有主控制箱(2)和顯示屏(3)，數(shù)字傳感器RE1安裝于塔機(jī)回上支承處回轉(zhuǎn)限位器的轉(zhuǎn)動軸上或者直接裝于同回轉(zhuǎn)大齒圈嚙合的專用小齒輪軸上。數(shù)字傳感器RE2安裝于塔機(jī)大臂上小車變幅機(jī)構(gòu)行程限位器的轉(zhuǎn)動軸上控制箱(2)內(nèi)裝有回轉(zhuǎn)設(shè)置開關(guān)K3和小車變幅運(yùn)行設(shè)置開關(guān)K4，若干支直流繼電器J具有常閉觸點(diǎn)，裝于主控制箱(2)內(nèi)，有萬向臂行程開關(guān)K1裝于回轉(zhuǎn)上支承上，位置處于上下支承相對運(yùn)動的接合處，萬向臂行程開關(guān)K2裝于大臂下弦、小車經(jīng)過時能碰撞處，主控箱(2)內(nèi)有可編程序控制器P2與電源P1連接，通過通信電纜(11)與計(jì)算機(jī)通信卡(12)連接，P2輸入端與K1-K4、RE1和ER2連接，P2的輸出端與直流繼電器J，顯示屏(3)連接，繼電器J的輸出分別接塔吊左、右回轉(zhuǎn)限位電路(4)、(5)，塔吊回轉(zhuǎn)制動控制電路(6)，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)動高速限制電路(7)、(8)，塔吊小車向內(nèi)、外運(yùn)行限位電路(9)、(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于若干直流繼電器J分別為塔吊左、右回轉(zhuǎn)限位電路(4)、(5)的繼電器J2、J1，其常閉觸點(diǎn)為H2、H1，塔吊回轉(zhuǎn)制動控制電路(6)的繼電器J3，塔吊向內(nèi)、外運(yùn)行高速限制電路(7)、(8)的繼電器J7、J5，其常閉觸點(diǎn)為X4、X2，塔吊向內(nèi)、外運(yùn)行限位電路(9)、(10)的繼電器J6、J4，其常閉觸點(diǎn)為X3、X1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于分別位于若干個塔機(jī)主控箱中的若干個可編程序控制器分別通過通信電纜與一臺計(jì)算機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于P2為西門子S7-200系列可編程序控制器CPU224與P1和P3連接，P1為西門子DC24V/2.5A直流穩(wěn)壓電源，P3為西門子EM222，8輸出擴(kuò)展模塊，P1的0.1、0.2、1.0、1.4腳分別連接K1、K2、K3、K4，P1的0.6、0.7腳連接RE1，P1的1.2、1.3腳連接RE2，RE1、RE2為DC5～24V旋轉(zhuǎn)式脈沖編碼器，其地端與P1的M腳連接，其24V端與K1-K4連接，P2的3、8腳接計(jì)算機(jī)通信卡，P2的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7腳接繼電器J2、J3、J4、J5、J6、J7、J1，P2的M、L、0.0腳接顯示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P2的1.0、1.1腳接L1、L2，P3的5腳接喇叭R，0.1、2、3腳接L3、L4、L5、L6，L1-L4為顯示屏的大臂左右回轉(zhuǎn)限制的小車前后運(yùn)行限制的圖形符號告警燈，L5、L6為顯示屏上的正常和故障指示燈，⑦、⑨、⑧、⑩為顯示屏上的3位半數(shù)字發(fā)光二級管屏，顯示小車運(yùn)行幅度值，J1-J7為DC24V直流繼電器。
專利摘要本實(shí)用新型是塔機(jī)防撞及區(qū)域保護(hù)裝置。塔機(jī)司機(jī)室1內(nèi)裝有主控制箱2和顯示屏3。數(shù)字傳感器RE
文檔編號B66C23/00GK2480352SQ0120618
公開日2002年3月6日 申請日期2001年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月9日
發(fā)明者王保路, 黃維國 申請人:成都新泰建筑機(jī)械有限公司