一种软限位保护系统的制作方法

1.本实用新型属于起重机安全防护技术领域，具体地涉及一种软限位保护系统。


背景技术：

2.起重机中的门机的起升和变幅机构，常规采用在机构低速轴上设置凸轮限位的方式，检测和限制机构的运行行程。若凸轮限位开关因门机工作中的振动等原因，触点偏移或接线松动，将导致限位保护失灵，仍可能引发安全事故。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种软限位保护系统。该软限位保护系统利用设置在变幅电机高速轴的增量型脉冲编码器，通过plc读取增量型脉冲编码器脉冲数，计算出机构的实时位置，并与原有机械限位相互校核，实现起重机中的门机起升、变幅行程的双重保护，消除了原有机械限位失效的风险。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种软限位保护系统，包括：电机、增量型脉冲编码器、变频器、plc和凸轮限位开关；所述增量型脉冲编码器设置于电机上，所述电机、增量型脉冲编码器均与变频器连接，所述变频器与plc连接，所述凸轮限位开关与plc连接。
5.进一步地，所述增量型脉冲编码器设置于电机的高速轴上。
6.进一步地，所述变频器上设有pg卡，所述变频器的pg卡上设有电源正极端口、电源负极端口、第一脉冲输出端口、第二脉冲输出端口。
7.进一步地，所述增量型脉冲编码器上设有电源正极线、电源负极线、第一脉冲输出线、第二脉冲输出线；所述电源正极线与变频器pg卡上的电源正极端口连接，所述电源负极线与变频器pg卡上的电源负极端口连接，所述第一脉冲输出线与变频器pg卡上的第一脉冲输出端口连接，所述第二脉冲输出线与变频器pg卡上的第二脉冲输出端口连接。
8.进一步地，所述plc包括cpu、通讯模块和输入模块，所述通讯模块分别与cpu、变频器、变频器的pg卡连接，所述输入模块与凸轮限位开关连接。
9.进一步地，所述cpu的型号为6es7 511
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0ab0。
10.进一步地，所述通讯模块的型号为6gk7 542 5fx00 0xe0。
11.进一步地，所述输入模块的型号为6es7 5211bh10 0aa0。
12.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该软限位保护系统中增量型脉冲编码器将电机的高速轴的转动脉冲信息进行收集，并通过变频器pg卡计数，传送至plc中，与凸轮限位提供的参考基准点信号进行差值计算，通过差值与预先设定的阈值进行比较，实现软限位保护的过程，该软限位保护系统提供一种有效的冗余保护，极大的提升了机构安全防护的可靠性，该软限位保护系统适用于起重机的门机起升机构和变幅机构。
附图说明
13.图1为本实用新型软限位保护系统的结构示意图。
具体实施方式
14.本实用新型提供了一种软限位保护系统，可用于起重机的门机起升机构和变幅机构，实现了对门机起升机构和变幅机构的行程进行检测校验、冗余保护的特点。如图1为本实用新型软限位保护系统的结构示意图，该软限位保护系统包括：电机、增量型脉冲编码器、变频器、plc和凸轮限位开关；增量型脉冲编码器设置于电机的高速轴上，电机、增量型脉冲编码器均与变频器连接，变频器与plc连接。具体地，变频器u、v、w主回路端子为电机提供三相电源，当变频器在u、v、w端子输出一定的电压和频率时，驱动电机运行，当u、v、w端子不输出电压和频率时，电机停止。变频器上设有pg卡，变频器的pg卡上设有电源正极端口、电源负极端口、第一脉冲输出端口a 、第二脉冲输出端口b ；增量型脉冲编码器上设有电源正极线、电源负极线、第一脉冲输出线、第二脉冲输出线；电源正极线与变频器pg卡上的电源正极端口连接，电源负极线与变频器pg卡上的电源负极端口连接，给增量型脉冲编码器提供直流电源；第一脉冲输出线与变频器pg卡上的第一脉冲输出端口a 连接，第二脉冲输出线与变频器pg卡上的第二脉冲输出端口b 连接，用于计量脉冲数，并判断电机的运行方向，当第一脉冲输出端口a 的脉冲信号超前第二脉冲输出端口b 的脉冲信号90
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时，判断电机正向运行，反之为反向运行。电机运行时，通过增量型脉冲编码器来采集电机高速轴转动的脉冲信号，变频器对增量型脉冲编码器获取的电机的脉冲信号进行统计，通过现场总线通讯传送给plc。同时，plc根据脉冲信号的异常，给变频器发送停止作业信号，停止电机运行。本实用新型变频器的pg卡上还具有屏蔽线接线端口fe，与增量型脉冲编码器上接线的屏蔽层进行连接，起到抗干扰的作用。
15.本实用新型中的plc包括cpu、通讯模块和输入模块，通讯模块分别与cpu、变频器、变频器的pg卡连接，输入模块与凸轮限位开关连接，因此变频器的pg卡统计的脉冲信号通过现场总线传送给通信模块，通信模块再将脉冲信号发送给cpu，凸轮限位开关与plc的输入模块连接，凸轮限位开关将提供的参考基准点输入plc的输入模块，随后传输至cpu中，计算脉冲信号与参考基准点的差值，通过差值与设置的阈值进行比较，当差值超过阈值时，cpu将停止作业信号发送给通讯模块，通讯模块通过现场总线传送给变频器，变频器控制电机减速至停止，实现软限位保护。
16.本实用新型的一个技术方案中采用西门子s7 1500系列plc，其中，cpu的型号为6es7 511
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0ab0, 通讯模块的型号为6gk7 542 5fx00 0xe0, 输入模块的型号为6es7 5211bh10 0aa0。当采用其他品牌系列的plc时，也可选用具有与上述相同功能的功能模块，进行配置组态。
17.本实用新型的软限位保护系统利用设置在变幅电机高速轴的增量型脉冲编码器，通过plc读取增量型脉冲编码器脉冲数，计算出机构的实时位置，并与原有机械限位相互校核，实现起重机中的门机起升、变幅行程的双重保护，消除了原有机械限位失效的风险。
18.实施例1
19.将本实用新型的软限位保护系统用于起重机的变幅机构中，在变幅机构的电机高速轴上设置增量型脉冲编码器，将脉冲信号接入对应变频器的pg卡中，将变频器的pg卡、变
频器通过总线通讯分别与plc的通信模块连接，凸轮限位开关与plc的输入模块连接。变幅机构中存在两个变幅极点，一个设有增幅终点，另一个设为减幅终点，当变幅机构向增幅终点一侧运动时，增量型脉冲编码器的脉冲计数值增加；当变幅机构向减幅终点一侧运动时，增量型脉冲编码器的脉冲计数值减小；在变幅的上设置参考基准点，参考基准点设置在门机作业中变幅机构经常经过的位置，将凸轮限位开关设置在参考基准点时触发。调试人员预先将增幅终点与参考基准点的脉冲计数差值和减幅终点与参考基准点的脉冲计数差值存入plc中，完成对变幅机构的初始化设置。此后变幅机构正常运行，在变幅机构的运行过程中，变频器pg卡持续计算变幅实时脉冲计数值，当实时脉冲数值与参考基准点的差值大于增幅终点与参考基准点的脉冲计数差值时，pcl的cpu将停止作业信号传送给通讯模块，通讯模块再传送给变频器，变频器控制电机减速至停止，使得变幅机构停止增幅；当实时脉冲数值与参考基准点的差值小于减幅终点与参考基准点的脉冲计数差值时，pcl的cpu将停止作业信号传送给通讯模块，通讯模块再传送给变频器，变频器控制电机减速至停止，使得变幅机构停止减幅。
20.将本实用新型的软限位保护系统运用于变幅机构中，使得变幅机构具有冗余保护、提升安全防护的可靠性的特点。
21.实施例2
22.将本实用新型的软限位保护系统用于起重机的门机起升机构中，在门机起升机构的电机高速轴上设置增量型脉冲编码器，将脉冲信号接入对应变频器的pg卡中，将变频器的pg卡、变频器通过总线通讯与plc的通信模块连接，凸轮限位开关与plc的输入模块连接。门机起升机构中存在两个端点值，一个为最高点，另一个为最低点，当门机起升机构向最高点一侧运动时，增量型脉冲编码器的脉冲计数值增加；当门机起升机构向最低点一侧运动时，增量型脉冲编码器的脉冲计数值减小；在起升整体高度上设置参考基准点，参考基准点设置在门机作业中门机起升机构经常经过的位置，将凸轮限位开关设置在参考基准点时触发。调试人员预先将最高点与参考基准点的脉冲计数差值和最低点与参考基准点的脉冲计数差值存入plc中，完成对门机起升机构的初始化设置。此后门机起升机构正常运行，变频器pg卡持续计算起升高度实时脉冲计数值，当实时脉冲数值与参考基准点的差值大于最高点与参考基准点的脉冲计数差值时，pcl的cpu将停止作业信号传送给通讯模块，通讯模块再传送给变频器，变频器控制电机减速至停止，使得门机起升机构停止升起；当实时脉冲数值与参考基准点的差值小于最低点与参考基准点的脉冲计数差值时，pcl的cpu将停止作业信号传送给通讯模块，通讯模块再传送给变频器，变频器控制电机减速至停止，使得门机起升机构停止下降。
23.将本实用新型的软限位保护系统运用于变幅机构中，使得变幅机构具有冗余保护、提升安全防护的可靠性的特点。