一种架梁起重机的控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及工程机械控制技术领域，具体而言，涉及一种架梁起重机的控制系统及控制方法。


背景技术：

2.近年来，随着自动化控制技术的发展，工程机械设备如架梁起重机的施工运行也逐渐趋于自动化。
3.但是，架梁起重机等重型设备结构复杂，施工运行的工序繁琐，在控制架梁起重机运行的过程中，数据的反馈较为滞后，数据易出现交叉传输错误，不利于工作人员根据运行数据及时输入相应指令，对架梁起重机的施工效率和运行稳定性造成不利影响。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是如何保证架梁起重机运行中运行数据的传输稳定性和工作指令输入的及时性，提升架梁起重机的施工效率和运行稳定性。
5.为解决上述问题，一方面，本发明提供一种架梁起重机的控制系统，用于控制架梁起重机的起升机构，包括第一控制模块、显示模块和多个第二控制模块，所述第一控制模块分别与所述起升机构、所述显示模块和所述第二控制模块通信连接，所述起升机构的驱动组件与起升组件驱动连接，所述第二控制模块与所述起升组件一一对应电连接，所述第一控制模块用于：
6.开启所述驱动组件，驱动至少一个所述起升组件工作；
7.根据所述第二控制模块获取对应的所述起升组件的运行数据；
8.将所述运行数据和预设数据进行对比，调节所述驱动组件；
9.实时传输所述运行数据至所述显示模块；
10.当所述运行数据与所述预设数据不匹配时，输出报警信号至所述显示模块。
11.与现有技术相比，本发明的架梁起重机的控制系统的有益效果包括：针对多个起升组件的联动和分动，设置多个第二控制模块，第二控制模块用于与起升组件一一对应电连接，在起升组件运行时，能够实时获取起升组件的运行数据，保证对起升机构运行数据的采集效率，每个第二控制模块将获取的对应起升组件的运行数据传输至第一控制模块，相互之间不会产生交叉，保证了运行数据传输的有序性和稳定性；同时，所有起升组件的运行数据会由第一控制模块统一传输至显示模块，方便操作人员从显示模块实时获取起升组件的运行数据，方便操作人员根据运行数据及时输入指令，以及及时发现运行数据问题，排除运行故障。
12.可选地，所述第二控制模块用于与所述起升组件的滚筒电连接，以获取所述滚筒的旋转速度，并根据所述滚筒的旋转速度获取所述起升组件的吊钩的升降高度；
13.所述运行数据包括所述滚筒的旋转速度、所述吊钩的升降高度和所述吊钩之间的高度偏差值，所述预设数据包括所述吊钩之间的预设高度偏差值；
14.所述第一控制模块还用于：根据所述吊钩的升降高度获取所述吊钩之间的高度偏差值，将所述吊钩之间的高度偏差值与所述预设高度偏差值进行对比，当所述吊钩之间的高度偏差值大于所述预设高度偏差值时，输出报警信号。
15.可选地，所述第二控制模块包括：第一旋转编码器，所述第一旋转编码器用于与所述滚筒相连接，以获取所述滚筒的旋转速度；
16.空钩脚踏开关，所述空钩快速脚踏开关用于与所述驱动组件电连接，当所述吊钩为空载状态时，所述空钩快速脚踏开关用于驱动所述驱动组件超频运行。
17.可选地，所述运行数据还包括所述吊钩的拉力值，所述预设数据还包括所述吊钩的预设拉力值；
18.所述第二控制模块包括重量传感器，所述重量传感器用于设于所述吊钩上，以获取所述吊钩的拉力值；
19.所述第一控制模块还用于：将所述吊钩的拉力值与所述预设拉力值进行对比，当所述拉力值大于所述预设拉力值时，输出报警信号，并断开所述驱动组件驱动所述吊钩上升的控制电路。
20.可选地，所述起升组件的数量为三个，所有所述吊钩呈三角形分布；
21.所述第二控制模块包括倾角传感器，所述倾角传感器用于设置于所述吊钩起吊的物料上，且位于所述吊钩的吊点一侧，所述倾角传感器用于获取所述吊点的倾角方向，所述运行数据还包括所述吊点的倾角方向；
22.所述第一控制模块还用于：根据所述吊点倾角方向，通过所述驱动组件调节所述滚筒的旋转速度，以使所有所述吊点保持在同一水平面。
23.可选地，所述驱动组件包括变频电机，所述变频电机与所述滚筒驱动连接，所述第二控制模块包括第二旋转编码器和变频器，所述第二旋转编码器和所述变频器均用于与所述变频电机相连接，所述第二旋转编码器用于获取所述变频电机的旋转速度，所述变频器用于调节所述变频电机的旋转速度；
24.所述运行数据包括所述变频电机的旋转速度，所述预设数据包括所述变频电机的预设旋转速度，所述第一控制模块还用于：获取所述变频电机的旋转速度，对比所述变频电机的旋转速度和所述变频电机的预设旋转速度，若所述变频电机的旋转速度与所述变频电机的预设旋转速度不匹配，输出报警信号，并调节所述变频电机的旋转速度。
25.可选地，所述第二控制模块还包括低速制动器和高速制动液压推杆，所述第一控制模块还用于：
26.当开启所述变频电机时，先开启所述低速制动器，再运行所述变频器，最后开启所述高速制动液压推杆；
27.当需要关闭所述变频电机时，先关闭所述高速制动液压推杆，再关闭所述低速制动器。
28.可选地，所述显示模块包括故障复位按钮，所述故障复位按钮用于：当所述显示模块获取所述报警信号时，通过所述第一控制模块进行复位。
29.可选地，所述架梁起重机的控制系统还包括视频采集模块，所述视频采集模块与所述显示模块通信连接，所述视频采集模块包括多个摄像头，所述摄像头用于安装在起重机本体上；
30.所述显示模块包括存储单元，所述存储单元用于存储所述运行数据，所述运行数据还包括图像数据。
31.另一方面，本发明还提供一种架梁起重机的控制方法，包括：
32.开启驱动组件，驱动至少一个起升组件工作；
33.根据第二控制模块获取对应的起升组件的运行数据；
34.将所述运行数据和预设数据进行对比，调节所述驱动组件；
35.实时传输所述运行数据至显示模块；
36.当所述运行数据与所述预设数据不匹配时，输出报警信号至所述显示模块。
37.与现有技术相比，本发明的架梁起重机的控制方法的有益效果与如上所述的架梁起重机的控制系统相同，在此不再赘述。
附图说明
38.图1为本发明一实施例中架梁起重机的控制系统的连接示意图；
39.图2为本发明一实施例中架梁起重机的控制方法的流程图。
具体实施方式
40.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
41.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
42.为了解决上述问题，一方面，本发明一实施例提供一种架梁起重机的控制系统，用于控制架梁起重机的起升机构，包括第一控制模块、显示模块和多个第二控制模块，第一控制模块分别与起升机构、显示模块和第二控制模块通信连接，起升机构的驱动组件与起升组件驱动连接，第二控制模块与起升组件一一对应电连接，第一控制模块用于：开启驱动组件，驱动至少一个起升组件工作；根据第二控制模块获取对应的起升组件的运行数据；将运行数据和预设数据进行对比，调节驱动组件；实时传输运行数据至显示模块；当运行数据与预设数据不匹配时，输出报警信号至显示模块。
43.需要说明的是，在架梁起重机的运用中，根据需要起吊的物料体积和重量的不同，如钢梁以及箱梁这种体积和重量均较大的物料，起升机构一般需要多个起升组件联动进行起吊，并设置多个驱动组件对应驱动起升组件，对于一些体积和重量较小的物料，一般使用一个起升组件进行分动，多个起升组件可同时起吊多个物料，但是，在这种起吊过程中，各个起升组件的运行数据在传输过程中易出现交叉错误，且对数据的采集和处理效率较低，不利于运行数据及时传输至终端，影响操作人员输入相应指令，降低架梁起重机的施工效率和运行稳定性。
44.因此，如图1所示，在本实施例中，针对多个起升组件的联动和分动，设置多个第二控制模块，第二控制模块用于与起升组件一一对应电连接，在起升组件运行时，能够实时获取起升组件的运行数据，保证对起升机构运行数据的采集效率，每个第二控制模块将获取
的对应起升组件的运行数据传输至第一控制模块，相互之间不会产生交叉，保证了运行数据传输的有序性和稳定性；
45.同时，所有起升组件的运行数据会由第一控制模块统一传输至显示模块，方便操作人员从显示模块实时获取起升组件的运行数据，方便操作人员根据运行数据及时输入指令，以及及时发现运行数据问题，排除运行故障；
46.此外，第一控制模块内预设有预设数据，第一控制模块可以将预设数据与运行数据进行比对，若运行数据出现偏差，第一控制模块可及时通过第二控制模块对起升机构进行调节，从而保证架梁起重机的运行稳定性和自动化控制，减轻操作人员的负担，且及时输出报警信号，提醒操作人员，方便操作人员进行备案和检查。
47.需要说明的是，第一控制模块包括远程控制模块和本地控制模块，其中，远程控制模块位于架梁起重机的驾驶室内，方便驾驶人员通过驾驶室内的操作台进行控制，本地控制模块位于电气操作间内，方便操作人员对架梁起重机进行调试。
48.需要说明的是，在本实施例中，第一控制模块和第二控制模块均包括断路器、中间继电器和可编程控制器plc等控制元件，保证两个控制模块工作的稳定性，且第一控制模块和第二控制模块的plc控制器之间为通信连接，连接方式为cclink。
49.需要说明的是，显示模块为工控机，工控机的显示屏可实时显示运行数据，工控机与第一控制模块进行数据链接。
50.可选地，起升组件包括滚筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩，滚筒与驱动组件驱动连接，滑轮组用于安装在起重机本体上，钢丝绳的一端绕接在滚筒上，另一端穿过滑轮组与吊钩相连接，第二控制模块用于与滚筒电连接，以获取滚筒的旋转速度，并根据滚筒的旋转速度获取吊钩的升降高度；运行数据包括滚筒的旋转速度、吊钩的升降高度和吊钩之间的高度偏差值，预设数据包括吊钩之间的预设高度偏差值；第一控制模块还用于：根据吊钩的升降高度获取吊钩之间的高度偏差值，将吊钩之间的高度偏差值与预设高度偏差值进行对比，当吊钩之间的高度偏差值大于预设高度偏差值时，输出报警信号。
51.需要说明的是，架梁起重机的起升组件包括滚筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩，滚筒与驱动组件驱动连接，滑轮组用于安装在架梁起重机的起重机本体上，钢丝绳的一端绕接在滚筒上，另一端穿过滑轮组与吊钩相连接，吊钩用于吊起物料。
52.在本实施例中，第二控制模块与滚筒电连接，用于实时获取滚筒的旋转速度，滚筒的旋转收起和放出钢丝绳，从而实现吊钩的升降，而滚筒的直径以及吊钩的初始位置是确定的，因此，第二控制模块可根据滚筒的旋转速度、旋转时间以及滚筒的直径获取吊钩上升或下降的距离，再与吊钩的初始位置结合即可得出吊钩的升降高度；
53.而在吊钩吊起物料的过程中，针对多个吊钩吊起一个物料的情况，需要保证吊钩之间的高度偏差值小于预设高度偏差值，以保证物料不会发生侧翻等情况，因此，第一控制模块可通过第二控制模块及时获取多个吊钩的升降高度，从而处理得到吊钩之间的高度偏差值，将其与预设的高度偏差值进行比较，若小于预设高度偏差值，则吊钩属于正常起吊状态，当大于预设高度偏差值时，需要及时输出报警信号，并调整驱动组件输出的功率，防止吊钩之间的高度偏差过大导致物料发生侧翻。
54.可选地，第二控制模块包括：第一旋转编码器，第一旋转编码器用于与滚筒相连接，以获取滚筒的旋转速度；空钩脚踏开关，空钩快速脚踏开关用于与驱动组件电连接，当
吊钩为空载状态时，空钩快速脚踏开关用于驱动驱动组件超频运行。
55.为了准确的获取滚筒的旋转速度，以获得吊钩之间准确的高度偏差值，在本实施例中，设置第一旋转编码器，第一旋转编码器与滚筒相连接，能够获取滚筒准确的旋转速度。
56.此外，为了在吊钩空载时提升吊钩的升降速度，提升起吊的工作效率，在本实施例中，设置空钩脚踏开关，空钩脚踏开关可驱动驱动组件超频运行，在吊钩空载时，控制吊钩快速上升或下降，缩短吊钩位置调整的时间。
57.可选地，运行数据还包括吊钩的拉力值，预设数据还包括吊钩的预设拉力值；第二控制模块包括重量传感器，重量传感器用于设于吊钩上，以获取吊钩的拉力值；第一控制模块还用于：将吊钩的拉力值与预设拉力值进行对比，当拉力值大于预设拉力值时，输出报警信号，并断开驱动组件驱动吊钩上升的控制电路。
58.为了保证吊钩起吊的稳定性，防止出现超载情况，在本实施例中，在吊钩上设置重量传感器，实时获取吊钩的拉力值，并传输至第一控制模块，第一控制模块根据获取的吊钩拉力值与预设拉力值进行对比，当大于预设拉力值时，输出报警信号提示操作人员，并及时断开驱动组件驱动吊钩上升的控制电路，只允许吊钩下降，防止超载造成物料脱离或起升组件损坏。
59.可选地，起升组件的数量为三个，所有吊钩呈三角形分布；第二控制模块包括倾角传感器，倾角传感器用于设置于吊钩起吊的物料上，且位于吊钩的吊点一侧，倾角传感器用于获取吊点的倾角方向，运行数据还包括吊点的倾角方向；第一控制模块还用于：根据吊点倾角方向，通过驱动组件调节滚筒的旋转速度，以使所有吊点保持在同一水平面。
60.一般情况下，对于大型较重的物料如箱梁进行起吊时，多采用三角吊点来进行起吊，但是，在起吊过程中，需要保证三个吊点处于同一水平面，避免箱梁发生侧翻，因此，在本实施例中，在物料上设置倾角传感器，倾角传感器位于吊点一侧，可实时获取吊点的倾角方向，第一控制模块可实时获取吊点的倾角方向，并通过驱动组件调节辊筒的旋转速度，使得所有吊点动态保持在同一水平面上。
61.需要说明的是，倾角传感器为双轴倾角传感器，利用直流蓄电给其供电，通过数传电台将三吊点横桥向与顺桥向方向的倾角方向传输到第一控制模块中，使用有线ccnc-sb11oh pw通讯电缆进行传输，既保证倾角传感器所需的电源，也能将信号传输到第一控制模块中。
62.示例性地，对钢梁进行起吊，三吊点同时起升时，双轴倾角传感器x轴测量出钢梁的横桥方向，y轴测出钢梁顺桥方向。当钢梁刚起升时，需先调平钢梁。3个双轴倾角传感器同时测量出钢梁的原始姿态即水平姿态；默认为此时所测x、y角度为0度。起升时当双轴倾角传感器输出x角度为0
°
《x《0.5
°
时说明一侧吊点过高，自动降低一侧吊点速度，直至x角度趋于0
°
，同理当x角度为-0.5
°
《x《0
°
时说明另一侧吊点过高，自动降低另一侧吊点速度，直至x角度趋于0
°
。同理当y轴角度为0
°
《y《0.5
°
说明中间侧吊点过低，此时可以提高中间侧吊点速度。当y轴角度为-0.5
°
《y《0
°
说明中间侧吊点过高，此时可以降低中间侧吊点速度。当x、y轴任意一方向测量角度大于0.5
°
或小于-0.5
°
时，还可停止起升进行手动调正吊点姿态。
63.可选地，驱动组件包括变频电机，变频电机与滚筒驱动连接，第二控制模块包括第
二旋转编码器和变频器，第二旋转编码器和变频器均用于与变频电机相连接，第二旋转编码器用于获取变频电机的旋转速度，变频器用于调节变频电机的旋转速度；运行数据包括变频电机的旋转速度，预设数据包括变频电机的预设旋转速度，第一控制模块还用于：获取变频电机的旋转速度，对比变频电机的旋转速度和变频电机的预设旋转速度，若变频电机的旋转速度与变频电机的预设旋转速度不匹配，输出报警信号，并调节变频电机的旋转速度。
64.为了保证第二控制模块对驱动组件的变频电机的稳定控制，设置了均与变频电机相连接的变频器和第二旋转编码器，第二旋转编码器和变频器内的速度反馈pg卡构成一个闭环反馈系统，能实时反馈出变频电机运行的速度；
65.同时，第一控制模块将获取的变频电机的旋转速度与预设旋转速度进行对比，在与预设旋转速度不匹配时，输出报警信号提醒操作人员，并通过变频器及时纠正旋转速度。
66.需要说明的是，在本实施例中，可通过第一控制模块输出可调频率和电压，分别驱动变频电机调速运行，实现起升的有感有级调速运行，示例性地，设置高中低三档不同的速度。
67.可选地，第二控制模块还包括低速制动器和高速制动液压推杆，第一控制模块还用于：当开启变频电机时，先开启低速制动器，再运行变频器，最后开启高速制动液压推杆；当需要关闭变频电机时，先关闭高速制动液压推杆，再关闭低速制动器。
68.为了保证变频电机运行的稳定性，在本实施例中，设置低速制动器和高速制动液压推杆，工作时低速制动器先打开，第一控制模块检测到低速制动打开限位到位后(联动时为所有的低速制动均打开到位)，使变频器运行，力矩达到开闸要求时，高速制动器打开。抱闸时，高速制动器先闭合，低速制动器再闭合，当出现超速故障时，高速制动器及低速制动器立即闭合，变频器停止运行，系统发出报警信号提示操作人员。
69.当然，在本实施例中，制动器空气开关辅助触头与第一控制模块相连接，当任一变频电机高低速制动器出现运行故障时，发出相应指令使得其他变频电机同时停止运行，保证吊梁的安全。
70.可选地，显示模块包括故障复位按钮，故障复位按钮用于：当显示模块获取报警信号时，通过第一控制模块进行复位。
71.为了保证起升机构的运行稳定性，在本实施例中，起升机构的电气保护有短路、过电流保护，零位保护及超载荷保护，当显示模块获取报警信号时，操作人员必须通过联动台上的故障复位按钮进行复位。
72.可选地，架梁起重机的控制系统还包括视频采集模块，视频采集模块与显示模块通信连接，视频采集模块包括多个摄像头，摄像头用于安装在起重机本体上；显示模块包括存储单元，存储单元用于存储运行数据，运行数据还包括图像数据。
73.为了保证对架梁起重机的各个工作位的有效监控，在本实施例中，设置与显示模块通信连接的视频采集模块，视频采集模块包含多个摄像头，采集显示并记录的部位包括各个支点、锚点、卷扬机运行、吊点运行、吊具坡度调整、顶升倒运轨道、整机纵移及动定滑轮组及驾驶室内部等位置和液压子站的各种控制动作及动作时的变化。
74.同时，在显示模块内设置存储单元，对传输的运行数据进行及时存储，以备查阅，且数据存储时间不少于30个连续工作日，视频存储时间不少于72小时，同时数据及视频信
号均可通过4g网络利用手机及电脑进行远程查看和管理。
75.此外，为了保证工作记录的完整，在本实施例中，架梁起重机的控制系统配有一台不间断电源(ups)，保证系统在意外断电后仍可正常运行一段时间，能够保证及时存储相关信息。
76.另一方面，本发明一实施例还提供一种架梁起重机的控制方法，包括：开启驱动组件，驱动至少一个起升组件工作；根据第二控制模块获取对应的起升组件的运行数据；将运行数据和预设数据进行对比，调节驱动组件；实时传输运行数据至显示模块；当运行数据与预设数据不匹配时，输出报警信号至显示模块。
77.如图2中s1至s5所示，本实施例中的架梁起重机的控制方法的技术效果与上述的架梁起重机的控制系统的技术效果相同，在此不再赘述。
78.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。