升降设备控制系统及其控制方法与流程

本发明实施例涉及风机塔筒控制技术领域，尤其涉及一种升降设备控制系统及其控制方法。

背景技术：

随着风电行业的迅速发展，风机塔筒越来越高，目前风机塔筒中竖梯的攀爬设备大多数采用助爬器和塔筒升降机：助爬器仅能提供一部分助力，会耗费攀爬人员过多的体力，无法满足现有的使用要求；塔筒升降机体积大，结构复杂，材料成本高且运行过程中要拖动一根长电缆作为动力电源，存在安全隐患。

为此，一种新兴的风机塔筒升降设备应运而生。这种升降设备多是在升降设备内安装无线发射器，电控箱安装无线接收模块，电控箱接收升降设备内的无线发射信号，通过plc控制器控制变频器驱动电动机运转，带动牵引钢丝绳上下运行，从而实现升降设备的升降。但这种升降设备中的无线接收模块不能进行逻辑控制，还需要额外增加plc作为控制器，信号处理过程繁琐，成本高，故障率高；而且无线遥控的遥控信号不稳定，车体运行时断时续；相邻塔筒间的无线信号容易发生干扰，造成升降设备运行误动作，从而产生人身伤害。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种升降设备控制系统，用以将无线接收和逻辑控制功能设计于一体，提高升降设备的安全防护功能。

本发明的目的之二是提供一种使用上述控制系统的控制方法，用以提高升降设备运行的安全性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种升降设备控制系统，包括无线发射器、重量检测器、开关单元、控制板、无线遥控器及驱动装置，所述升降车控制单元包括，在所述控制板上设置有无线接收模块及处理单元；所述无线发射器用于将所述开关单元发出的脉冲信号和所述重量检测器发出的过载信号传递至所述无线接收模块，所述无线遥控器与所述无线接收模块信号相连；所述驱动装置用于驱动升降设备运动，所述处理单元根据所述无线接收模块接收的信号控制所述驱动装置。

其中，所述无线发射器包括开关量采集模块、模拟量采集模块、处理器及无线发射模块，所述处理器根据所述开关量采集模块采集的脉冲信号及所述模拟量采集模块采集的过载信号输出数据包，所述无线发射模块用于将所述数据包无线传输至所述无线接收模块。

其中，所述重量检测器安装在升降设备的踏板底部，所述开关单元包括上限位开关及下限位开关，所述处理单元用于根据所述上限位开关和所述下限位开关发出的触发信号控制所述驱动装置停止运行。

其中，所述无线接收模块有两个，其中一个所述无线接收模块用于接收所述处理器经由所述无线发射模块传递过来的数据包，另一个所述无线接收模块用于接收所述无线遥控器发出的控制信号。

其中，还包括控制面板，所述控制板与所述控制面板信号相连，在所述控制面板上设有多个控制按钮，所述处理单元根据所述控制按钮发出的脉冲信号控制所述驱动装置的运动状态；所述控制板还包括信号指示模块，所述信号指示模块与所述处理单元信号连接。

其中，所述无线发射器包括发射频道设置模块，所述控制板内设有接收频道设置模块，所述发射频道设置模块与所述接收频道设置模块设置的无线通信频道相同；相邻两个升降设备的无线通信频道不同。

其中，还包括变频器，所述驱动装置包括电动机，所述处理单元根据所述无线接收模块接收的信号通过所述变频器控制所述电动机的运动。

其中，所述驱动装置包括用于检测钢丝绳运行速度的检测开关及用于限定最低运行位置的下限开关，所述处理单元根据所述检测开关和所述下限开关发出的控制信号控制所述电动机。

为解决上述技术问题之二，本发明提供一种使用上述升降设备控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤s1，重量检测器的过载信号与开关单元的脉冲信号加密打包成数据包，无线发射器与无线接收模块无线通讯；无线遥控器的触发信号加密打包成数据包，无线传输至无线接收模块；

步骤s2，所述无线接收模块接收到的数据包输送至处理单元，所述处理单元根据所述无线接收模块接收到的数据包控制驱动装置的运行。

其中，在步骤s1与步骤s2之间还包括如下步骤：

所述无线接收模块通过加密校验分析判断接收到的信号数据是否正确，若正确则等待所述处理单元读取数据包，若不正确则丢弃数据等待下一数据包；

信号指示模块读取控制按钮、下限开关及检测开关的脉冲信号并通过指示灯显示出来。

(三)有益效果

本发明提供的升降设备控制系统，采用控制板作为数据分析处理和控制的中心，并通过无线接收模块与开关单元、重量检测器及无线遥控器无线通讯，可以同时接收升降车及无线遥控器无线信号，不需要额外增设plc控制器，成本低，结构简单；重量检测器可以实时监测升降设备承载的重量，并通过无线发射器和无线接收模块将过载信号传递至处理单元，一旦发生过载，则处理单元控制驱动装置停运，提高升降设备运行的安全性；本发明提供的控制方法，可以实时无线接收重量检测器、开关单元及无线遥控器发出的信号，通过处理单元控制驱动装置的运行，从而控制升降设备的运行状态，减少运行过程中的安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例升降设备控制系统的控制框图；

图2为本发明实施例升降设备控制系统的应用示意图。

图中：10、升降车控制单元；11、重量检测器；12、无线发射器；121、开关量采集模块；122、模拟量采集模块；123、处理器；124、无线发射模块；125、发射频道设置模块；126、警报装置；13、开关单元；131、上限位开关；132、把手开关；133、防撞开关；134、总停开关；135、下限位开关；20、电控箱；21、控制板；211、无线接收模块；212、处理单元；213、开关量输出模块；214、信号指示模块；215、接收频道设置模块；22、变频器；23、控制按钮；30、无线遥控器；31、电源；32、处理中心；33、遥控无线发射模块；34、天线；35、按键；40、驱动装置；41、电动机；42、电磁制动器；43、制动电阻；44、检测开关；45、下限开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示，本发明实施例升降设备控制系统包括重量检测器11、无线发射器12、开关单元13、控制板21、无线遥控器30及驱动装置40；其中，重量检测器11、无线发射器12及开关单元13均安装在升降车上，重量检测器11用于检测车载重量；开关单元13为升降车上的工作人员直接操控升降车运行的多个控制开关，控制板21为地面上控制升降车运行的操作中心，在控制板21上设置有无线接收模块211及处理单元212；无线发射器12用于将开关单元13发出的脉冲信号和重量检测器11发出的过载信号传递至无线接收模块211，无线遥控器30通过无线传输技术与无线接收模块211信号相连；处理单元212根据无线接收模块211接收到的信号控制驱动装置40的运行。

本发明实施例中的升降设备控制系统，采用控制板21作为数据分析处理和控制的中心，并通过无线接收模块211与重量检测器11、开关单元13和无线遥控器30无线通讯，可以同时接收升降车及无线遥控器的无线信号，实现对升降车的多方式控制；重量检测器11，可以实时监测升降车承载的重量，并通过无线发射器12和无线接收模块211将过载信号传递至处理单元212，一旦发生过载，则处理单元212控制驱动装置40停运，提高升降设备运行的安全性。

其中，无线发射器12包括开关量采集模块121、模拟量采集模块122、处理器123及无线发射模块124。开关量采集模块121采集开关单元13发出的脉冲信号，获取升降车车体开关单元13的状态信号，实时监测升降车的运行状态；模拟量采集模块122采集重量检测器11发出的过载信号；开关量采集模块121、模拟量采集模块122分别与处理器123相连，处理器123为单片机，每隔一段时间(优选为10ms)读取过载信号和脉冲信号并加密打包成数据包，通过无线发射模块124将数据包信号无线传输至无线接收模块211。无线接收模块211接收到数据包后即可获知升降车的运行状态及过载情况，处理单元212根据以上信息分析判断升降车运行是否平稳安全、是否过载，进而控制驱动装置40运行(继续转动或停转)。本发明实施例通过设置开关量采集模块121和模拟量采集模块122可以方便地接入脉冲信号和模拟信号。优选地，无线发射模块124和无线接收模块211均为采用宽频带、高灵敏度接收、低功耗的射频模块。

具体地，开关单元13包括安装在升降车一侧的上限位开关131、用于控制升降车的两个把手开关132、位于把手上方的防撞开关133、用于停止升降车运行的总停开关134、位于升降车踏板底部的下限位开关135、用于降低升降车运行速度的减速开关、用于控制升降车运行模式的模式选择开关及用于控制升降车运行方向的上下选择开关。本发明实施例中通过设置上限位开关131及下限位开关135进行过运行保护，防止升降车与其他装置发生碰撞。

用于接收处理器123经由无线发射模块124传递过来的数据包及用于接收无线遥控器30发出的控制信号的无线接收模块211可以为同一个，此时，需要对信号进行识别。当然，无线接收模块211也可以有两个，其中一个无线接收模块211通过一号天线接收处理器123经由无线发射模块124传递过来的数据包，另一个无线接收模块211通过二号天线接收无线遥控器30发出的控制信号。通过两个无线接收模块211分别接收升降车控制单元10传来的信号和无线遥控器30发出的控制信号，降低对传来信号的识别工作量，提高信号处理速度，实现快捷适时地控制。

除此之外，升降车控制单元10中的无线发射器12还包括警报装置126，警报装置126与处理器123信号连接，当重量检测器11监测到车载重量大于预设值时即发出过载信号，处理器123接收到过载信号后控制警报装置126发出声音警报信号或光警报信号，提醒升降设备使用者注意使用安全；当减速开关被触发后，升降车减速行使，此时警报装置126在处理器123的控制下发出语音信息提示减速运行，为使用者提供指引。

具体地，无线遥控器30包括电源31、处理中心32、遥控无线发射模块33及天线34，在无线遥控器30上设置有多个按键35，按键35包括开机键、上升键及下降键。电源31与处理中心32电连接；遥控无线发射模块33及按键35均与处理中心32信号连接；处理中心32为单片机；遥控无线发射模块33为射频模块，将处理中心32加密打包好的按键信息无线传输给无线接收模块211；天线34用于将数据以电磁波的形式辐射到空间中。使用时，按下开机键，无线遥控器30中的处理中心32即启动开始自检，处理中心32实时检测到其他按键35的状态，如果其他按键35被触发，处理中心32将脉冲信号加密处理后，打包成数据包，通过遥控无线发射模块33发送出去。

除此之外，电控箱20还包括控制面板，控制板21与控制面板信号相连，在控制面板上设有多个控制按钮23，使用时，按下控制按钮23产生控制信号，该控制信号经过控制板21上的脉冲信号采集模块传递至处理单元212。处理单元212根据控制按钮23发出的脉冲信号控制驱动装置40的运动状态；控制板21还包括信号指示模块214，信号指示模块214与处理单元212信号连接，处理单元212无线接收到的开关单元13状态信息、处理单元212获取到的控制按钮23工作状态信息及其获得的无线遥控器30按键信息均通过信号指示模块214指示出来。无线遥控器30上的多个按键35同样可以通过该信号指示模块214显示出来，以便使用者可以获知各控制端的控制状态。

本发明实施例中的电控箱20还包括变频器22，驱动装置40包括电动机41，处理单元212为微处理器，变频器22通过通讯模块与处理单元212信号连接，以实时调整变频器22的功能参数；处理单元212根据无线接收模块211接收的信号控制指令，变频器22根据处理单元212发出的控制指令快速调整控制电动机41的运动状态。具体的，当出现过载、过运行或者无线遥控器30发出停止指令时，处理单元212控制电动机41停止运行。其中，处理单元212发出的控制指令经开关量输出模块213转化为脉冲信号后直接传递至变频器22。

在本发明实施例中，无线发射器12包括发射频道设置模块125，控制板21内设有接收频道设置模块215，发射频道设置模块125与接收频道设置模块215设置的无线通信频道相同；相邻两个升降设备之间的无线通信频道不同。发射频道设置模块125与接收频道设置模块215均通过手动设置无线信号频道，发射频道设置模块125与处理器123信号连接；接收频道设置模块215与处理单元212信号连接。当发射频道设置模块125与接收频道设置模块215设置的无线通信频道不同时无法发生信号传输，因此，相邻两个升降设备中的无线通信彼此互不干扰，信号传递稳定性好。

具体地，驱动装置40还包括电磁制动器42、制动电阻43、检测开关44及下限开关45；电磁制动器42为电磁失电制动器，与电动机41的输出轴机械连接，通电后，电动机41可以转动，一旦失电，电磁制动器42抱死使得电动机41不转动；制动电阻43用于消耗升降车下降时变频器22内部过高的母线电压；电动机41、电磁制动器42、制动电阻43均与变频器22连接。检测开关44通过定滑轮检测牵引钢丝绳的运行速度，当其运行速度处于不正常状态即不在正常运行范围内时，即发出检测信号并发送至处理单元212，处理单元212做出判断后，停止驱动电动机41的运行，保障升降车的运行安全；下限开关45为升降车运行的最低极限位置，一旦被触发则停止升降车的运行；检测开关44、下限开关45分别通过脉冲信号采集模块与控制板21信号连接，两者的开关状态均通过信号指示模块214显示出来。

本发明实施例通过上述升降设备控制系统进行控制的方法包括如下步骤：

步骤s1，重量检测器11的过载信号与开关单元13的脉冲信号加密打包成数据包，无线发射器12与无线接收模块211无线通讯；无线遥控器30的触发信号加密打包成数据包，无线传输至无线接收模块211；其中，过载信号和脉冲信号可以分别直接加密打包无线传输给无线接收模块211，也可以通过处理器123集中打包后统一发送至无线接收模块211。

步骤s2，无线接收模块211接收到的数据包输送至处理单元212，处理单元212根据无线接收模块211接收到的数据包控制驱动装置40的运行。具体地，当重量检测器11发现过载现象时，处理单元212控制驱动装置40停止运转，以便使用者及时调整升降车的负荷；当开关单元13或者无线遥控器30发送脉冲信号直接控制升降车的运动时，处理单元212识别无线接收脉冲信号包含的控制指令，控制驱动装置40的运转速度或运转方向以完成控制指令。

具体地，在步骤s1与步骤s2之间还包括如下步骤：

无线接收模块211通过加密校验判断接收到的信号数据是否正确，若正确则等待处理单元212读取数据包，若不正确则丢弃数据等待下一数据包；无线传输过程中数据的完整性和保密性可能被损害，为此无线接收模块211接收数据包后先将加密后的数据包自动重组解密，成为可读的数据，然后校验数据是否完整，若数据中存在无效或错误信息，则丢弃该数据包；若正确，则传递给处理单元212以控制驱动装置40运转。

为了方便使用者了解升降车当前的运行状态，控制板21上的信号指示模块214从处理单元212读取控制按钮23、下限开关45及检测开关44的脉冲信号并通过指示灯显示出来。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。