用于起重机的智能无触点接触器及其控制方法与流程

1.本发明涉及接触器技术领域，尤其涉及一种用于起重机的智能无触点接触器及其控制方法。


背景技术：

2.在工业应用中，利用线圈流过电流产生磁场使触头闭合，以达到控制负载的电器称为接触器。接触器按照驱动方式可以分为液压式接触器、气动式接触器和电磁式接触器。无触点接触器是基于传统电磁式接触器改进的一种接触器，无触点接触器采用半导体功率开关来替代传统电磁式接触器中的机械触点。由于无触点接触器没有接触点，不会出现打火、放电，没有烧死断不开等问题，且由于晶闸管是过零触发及过零关断，没有控制线圈发热问题。由于无触点接触器能够克服传统接触器在使用时存在的诸多问题，目前，在起重机的电动机控制系统中通常使用无触点接触器来实现电路的通断控制。然而，现有的无触点接触器在使用时，仅能够起到开关器件的作用，仅作为孤立电气元件存在，难以满足智能化的应用场合，具有较大的局限性。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种用于起重机的智能无触点接触器及其控制方法。
4.本发明的技术方案如下：
5.第一方面，提供了一种用于起重机的智能无触点接触器，所述智能无触点接触器包括：
6.开关量模块，能够连接起重机电气控制系统，用于接收所述起重机电气控制系统的控制信号；
7.晶闸管模组，包括晶闸管，所述晶闸管模组能够连接在所述起重机电气控制系统的控制电路上；
8.驱动电路，连接所述晶闸管模组，用于控制所述晶闸管的通断；
9.电流传感器，能够连接所述起重机电气控制系统的电动机，用于检测所述电动机的输出电流；
10.电压传感器，能够连接所述电动机，用于检测所述电动机的输出电压；
11.温度传感器，连接所述晶闸管模组，用于检测所述晶闸管的温度；
12.通讯模块，能够连接所述起重机电气控制系统，用于获取起重机的运行状态信息；
13.中央处理模块，分别与所述开关量模块、所述驱动电路、所述电流传感器、所述电压传感器、所述温度传感器和所述通讯模块连接，用于根据所述开关量模块接收到的控制信号控制所述晶闸管的通断，以及用于根据所述输出电流、所述输出电压、所述温度和所述运行状态信息对所述晶闸管的工作状态进行分析评估，并能够将评估结果通过所述通讯模块反馈至所述起重机电气控制系统。
14.在一些可能的实现方式中，所述智能无触点接触器还包括辅助触点输出模块，所述辅助触点输出模块与所述中央处理模块连接，且能够与所述起重机电气控制系统连接，用于接收并输出所述中央处理模块发送的与晶闸管通断状态对应的开关量信号。
15.在一些可能的实现方式中，所述智能无触点接触器还包括人机交互控制屏，所述人机交互控制屏与所述中央处理模块连接，用于实时显示所述中央处理模块接收到的各个检测值和所述晶闸管的触发状态信息，以及用于实现接触器参数的配置调整。
16.在一些可能的实现方式中，所述智能无触点接触器还包括电源模块，所述电源模块用于为所述中央处理模块、所述驱动电路和所述人机交互控制屏提供电源。
17.在一些可能的实现方式中，所述智能无触点接触器还包括外壳，所述外壳内部为分层式结构，包括上层和下层，所述中央处理模块和所述晶闸管模组安装在所述外壳的上层，所述外壳的下层设置有用于散热的散热模组和通风模组，所述散热模组和所述通风模组与所述中央处理模块连接。
18.在一些可能的实现方式中，所述智能无触点接触器所述外壳的一个侧面上开设有窗口，所述人机交互控制屏安装在所述窗口上。
19.第二方面，还提供了一种如上述的用于起重机的智能无触点接触器的控制方法，所述方法包括：
20.开关量模块接收起重机电气控制系统发送的控制信号，并将控制信号发送给中央处理模块；
21.所述中央处理模块根据所述控制信号生成动作指令，并发送给驱动电路，所述驱动电路根据所述动作指令执行相应动作，以控制晶闸管导通或断开；
22.电流传感器检测电动机的输出电流，并发送给所述中央处理模块；
23.电压传感器检测所述电动机的输出电压，并发送给所述中央处理模块；
24.温度传感器检测晶闸管的温度，并发送给所述中央处理模块；
25.通讯模块接收所述起重机电气控制系统发送的起重机运行状态信息，并发送给所述中央处理模块；
26.所述中央处理模块根据所述输出电流、所述输出电压、所述温度和所述运行状态信息，对所述晶闸管的工作状态进行分析评估，并将评估结果发送给所述通讯模块，所述通讯模块将所述评估结果发送给所述起重机电气控制系统。
27.在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
28.所述中央处理模块根据所述控制信号生成开关量信号，并将所述开关量信号发送给辅助触点输出模块，所述辅助触点输出模块将所述开关量信号发送给所述起重机电气控制系统。
29.在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
30.所述中央处理模块将所述输出电流、所述输出电压、所述温度和所述晶闸管的通断状态信息实时发送给所述人机交互控制屏，所述人机交互控制屏实时显示所述输出电流、所述输出电压、所述温度和所述晶闸管的通断状态信息。
31.在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
32.所述中央处理模块根据所述晶闸管的温度控制所述散热模组和/或所述通风模组开启或关闭。
33.本发明技术方案的主要优点如下：
34.本发明的用于起重机的智能无触点接触器及其控制方法通过在设置开关量模块实时接收外部电气控制系统的控制信号，以保证接触器能够根据控制信号实时执行对应动作的基础上，设置多个传感器对电动机的输出和晶闸管的温度进行实时检测，以及设置通讯模块获取起重机的运行状态信息，能够利用检测信息和运行状态信息对接触器的工作状态进行实时分析评估，并将评估结果反馈至外部电气控制系统，实现接触器的状态趋势判断、故障预警和寿命预测，提高起重机的智能化和操作安全性。
附图说明
35.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附
36.图中：
37.图1为本发明一实施例的一种智能无触点接触器的结构框图；
38.图2为本发明一实施例的另一种智能无触点接触器的结构框图；
39.图3为本发明一实施例的人机交互控制屏的交互界面框图；
40.图4为本发明一实施例的驱动电路的硬件原理图；
41.图5为本发明一实施例的中央处理模块的模拟量输入电路硬件原理图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
44.第一方面，参见图1，本发明一实施例提供了一种用于起重机的智能无触点接触器，该智能无触点接触器包括：
45.开关量模块，能够连接起重机电气控制系统，用于接收起重机电气控制系统的控制信号；
46.晶闸管模组，包括晶闸管，晶闸管模组能够连接在起重机电气控制系统的控制电路上；
47.驱动电路，连接晶闸管模组，用于控制晶闸管的通断；
48.电流传感器，能够连接起重机电气控制系统的电动机，用于检测电动机的输出电流；
49.电压传感器，能够连接电动机，用于检测电动机的输出电压；
50.温度传感器，连接晶闸管模组，用于检测晶闸管的温度；
51.通讯模块，能够连接起重机电气控制系统，用于获取起重机的运行状态信息；
52.中央处理模块，分别与开关量模块、驱动电路、电流传感器、电压传感器、温度传感器和通讯模块连接，用于根据开关量模块接收到的控制信号控制晶闸管的通断，以及用于根据输出电流、输出电压、温度和运行状态信息对晶闸管的工作状态进行分析评估，并能够
将评估结果通过通讯模块反馈至起重机电气控制系统。
53.本发明一实施例提供的用于起重机的智能无触点接触器通过在设置开关量模块实时接收外部电气控制系统的控制信号，以保证接触器能够根据控制信号实时执行对应动作的基础上，设置多个传感器对电动机的输出和晶闸管的温度进行实时检测，以及设置通讯模块获取起重机的运行状态信息，能够利用检测信息和运行状态信息对接触器的工作状态进行实时分析评估，并将评估结果反馈至外部电气控制系统，能够基于评估结果进一步实现接触器的状态趋势判断、故障预警和寿命预测，提高起重机的智能化和操作安全性。
54.进一步地，参见图2，该智能无触点接触器还可以包括辅助触点输出模块，辅助触点输出模块与中央处理模块连接，且能够与起重机电气控制系统连接，用于接收并输出中央处理模块发送的与晶闸管通断状态对应的开关量信号。
55.具体地，当中央处理模块接收到开关量模块发送的来自外部起重机电气控制系统的控制信号时，中央处理模块根据控制信号生成动作指令发送给驱动电路，同时根据控制信号生成开关量信号，并将开关量信号发送给辅助触点输出模块，辅助触点输出模块将开关量信号发送给起重机电气控制系统。
56.通过设置辅助触点输出模块作为对外接口连接外部起重机电气控制系统以传输能够反映晶闸管的触发状态的开关量信号，能够实现晶闸管的触发状态信息实时反馈，提高起重机的操作安全性。
57.参见图2，该智能无触点接触器还可以包括人机交互控制屏，人机交互控制屏与中央处理模块连接，用于实时显示中央处理模块接收到的各个检测值和晶闸管的触发状态信息，以及用于实现接触器参数的配置调整。
58.通过设置人机交互控制屏能够便于操作人员读取接触器的状态信息，方便操作人员进行起重机和接触器的后续操作；同时，能够便于操作人员对接触器的参数进行配置调整，以适应于不同的使用工况。
59.可选的，本发明一实施例中，驱动电路可以分别连接有多个晶闸管模块，每个晶闸管模块分别由中央处理模块和驱动电路独立控制。
60.通过设置多个可以独立控制的晶闸管模块，能够使一个接触器可以应用于多个控制电路，提高接触器的使用效能，降低控制电路成本。
61.参见图3，本发明一实施例中，人机交互控制屏的人机交互界面可以设置有启动画面，启动画面还可以设置有输入密码窗口和状态信息窗口，状态信息窗口用于实时显示晶闸管(可控硅)的触发状态和传感器的检测数值。当正确输入密码后，启动画面额外显示菜单目录，通过菜单目标可以查询历史状态信息和历史检测数据，以及进行接触器的工作参数、通讯参数和报警参数等各类参数的配置调整。
62.进一步地，该智能无触点接触器还可以包括电源模块，电源模块用于为中央处理模块、驱动电路和人机交互控制屏提供电源。
63.通过额外设置电源模块进行自供电，能够进一步扩大该接触器的应用场合，提高该接触器的适用性。
64.进一步地，本发明一实施例中，该智能无触点接触器还可以包括外壳，外壳内部为分层式结构，包括上层和下层，中央处理模块和晶闸管模组安装在外壳的上层，外壳的下层设置有用于散热的散热模组和通风模组，散热模组和通风模组与中央处理模块连接。
65.通过设置外壳，将接触器的各个组成部分集成到外壳上，既能够对接触器进行保护，又能够方便后续进行接触器的拿取拆装。同时，在接触器的使用过程中，中央处理模块可以根据晶闸管的温度控制散热模组和/或通风模组开启或关闭，避免温度过高而对接触器造成损坏，提高接触器的使用寿命。
66.可选的，外壳的一个侧面上开设有窗口，人机交互控制屏安装在窗口上。
67.通过在外壳上开设窗口以安装人机交互控制屏，能够方便操作人员直接获取接触器的相关信息和进行接触器的参数配置调整。
68.参见图4，图4为本发明一实施例的驱动电路的硬件原理图，在图示的驱动电路中，来自中央处理模块的输出量信号d02接入排阻pz3，排阻pz3连接三极管t4的基极b与发射极e，三极管t4的集电极c经电阻r27、光电耦合器u7的输入端与3.3v电源连接，光电耦合器u7的输出端经过限流电阻r23、r29驱动晶闸管模组，输出管脚为k11、g12，输出管脚间有阻容保护r25、c10。
69.参见图5，图5为本发明一实施例的中央处理模块的模拟量输入电路硬件原理图，该模拟量输入电路中，输入端应用低压差线性三端稳压器u1，稳压器u1的输入接5v电源，输出端通过电阻r7连接运算放大器u2a的反相输入端，稳压器u1的调整端接模拟量输入信号管脚t1，模拟量输入信号的另一管脚p1连接运算放大器u2a的同相输入端，并经上拉电阻r10与5v电源连接，为确保运算放大器的信号稳定，在运算放大器u2a两输入端前加入瞬态抑制二极管d1、d2，在经由一级运算放大器u2a后，信号经过由电阻r9、电阻r6、电阻r3、运算放大器u2b组成的二级运算放大器，最终信号经电阻r8稳定输出至adc0管脚。
70.第二方面，本发明一实施例还提供了一种上述的用于起重机的智能无触点接触器的控制方法，该控制方法包括：
71.开关量模块接收起重机电气控制系统发送的控制信号，并将控制信号发送给中央处理模块；
72.中央处理模块根据控制信号生成动作指令，并发送给驱动电路，驱动电路根据动作指令执行相应动作，以控制晶闸管导通或断开；
73.电流传感器检测电动机的输出电流，并发送给中央处理模块；
74.电压传感器检测电动机的输出电压，并发送给中央处理模块；
75.温度传感器检测晶闸管的温度，并发送给中央处理模块；
76.通讯模块接收起重机电气控制系统发送的起重机运行状态信息，并发送给中央处理模块；
77.中央处理模块根据输出电流、输出电压、温度和运行状态信息，对晶闸管的工作状态进行分析评估，并将评估结果发送给通讯模块，通讯模块将评估结果发送给起重机电气控制系统。
78.本发明一实施例提供的用于起重机的智能无触点接触器的控制方法通过利用开关量模块实时接收外部电气控制系统的控制信号，能够保证接触器根据控制信号实时执行对应动作，通过利用多个传感器对电动机的输出和晶闸管的温度进行实时检测，以及利用通讯模块获取起重机的运行状态信息，利用中央处理模块根据检测信息和运行状态信息对接触器的工作状态进行实时分析评估，并将评估结果反馈至外部电气控制系统，能够实现接触器的状态趋势判断、故障预警和寿命预测，提高起重机的智能化和操作安全性。
79.进一步地，该控制方法还可以包括：
80.中央处理模块根据控制信号生成开关量信号，并将开关量信号发送给辅助触点输出模块，辅助触点输出模块将开关量信号发送给起重机电气控制系统。
81.如此设置，能够向起重机电气控制系统实时反馈晶闸管的触发状态信息，提高起重机的操作安全性。
82.进一步地，该控制方法还可以包括：
83.中央处理模块将输出电流、输出电压、温度和晶闸管的通断状态信息实时发送给人机交互控制屏，人机交互控制屏实时显示输出电流、输出电压、温度和晶闸管的通断状态信息。
84.如此设置，能够便于操作人员读取接触器的状态信息，方便操作人员进行起重机和接触器的后续操作。
85.进一步地，该控制方法还可以包括：
86.中央处理模块根据晶闸管的温度控制散热模组和/或通风模组开启或关闭。
87.如此设置，在温度过高时，控制散热模组和/或通风模组开启以降低温度，能够提高该接触器的使用寿命；在温度相对较低时，控制散热模组和/或通风模组关闭，能够避免能源的额外消耗。
88.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
89.最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。