一种用于吊具智能化的自动控制系统的制作方法

本实用新型属于电气电子自动控制和自动测控领域，具体涉及一种用于吊具智能化的自动控制系统。

背景技术：

随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视，加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。“十二五”期间，我国风电新增装机容量连续5年领跑全球，累计新增9800万千瓦。而风机的安装需要装吊大型设备的吊具，现有技术中，进行吊装工件时，吊具只能单一地吊装工件至指定位置，然后靠人工高空作业调整工件，工件安装调整不够智能化，因此，这种单一吊装工件的吊具已渐渐不能满足需求。

技术实现要素：

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于吊具智能化的自动控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于吊具智能化的自动控制系统，包括远程遥控单元，无线交互系统，主测控系统，发电机组和电动机；所述主测控系统包括微控制单元、传感器、变频器和内电源系统；所述微控制单元的信号输入端分别与所述发电机组的状态信号输出端和所述传感器的信号输出端连接；所述微控制单元的信号输出端与所述发电机组和变频器的控制端连接，所述内电源系统的电源输入端与所述发电机组的电源输出端与连接，所述内电源系统用于给所述传感器、微控制单元供电；所述变频器的电源输入端与所述发电机组的电源输出端连接，所述变频器的电源输出端与所述电动机的电源输入端连接，所述电动机用于带动吊具主梁左右横移；所述主测控系统通过无线交互系统与所述远程遥控单元通信连接。

所述传感器包括测距传感器，CCD摄像头，限位开关，角度传感器和380V电压监测传感器，其中，所述CCD摄像头用于监测吊具吊装状态，所述测距传感器用于监测吊具移动位置；所述限位开关用于防止吊具左右横移超出警戒值，所述角度传感器用于监测电动机转动方向、角度及速度；所述380V电压监测传感器用于监测380V电压状态。

所述内电源系统包括AC380V-DC48V充电机、48V胶体电池、DC-DC降压模块以及DC48V-AC220V逆变器，所述AC380V-DC48V充电机的输入端与所述发电机组的电源输出端与连接，输出端与所述48V胶体电池连接，所述48V胶体电池的电源输出端通过DC-DC降压模块后为所述传感器和微控制单元供电，所述48V胶体电池的电源输出端还与所述DC48V-AC220V逆变器的输入端连接，所述DC48V-AC220V逆变器的电源输出端与所述发电机组的电源输入端子连接，用于为所述发电机组提供启动电源。

所述发电机组包括第一发电机和第二发电机，主测控系统还包括中间继电器KA0、第一继电器KA1、第二继电器KA2、接触器KM3，所述微控制单元通过第一继电器KA1控制第一发电机的启动，通过第二继电器控制第二发电机的启动，所述接触器KM3设置在变频器的电源输入端子上，所述微控制单元通过所述中间继电器KA0控制所述接触器的通断，进而控制变频器的工作。

所述中间继电器KA0、第一继电器KA1和第二继电器KA2的线圈分别与所述微控制单元的输出端连接，所述第一继电器KA1的常开触点KA1-1与所述第二继电器KA2的常闭触点KA2-2串联后连接在所述第一发电机的电源输入端子上，所述第二继电器KA2的常开触点KA2-1与所述第一继电器KA1的常闭触点1-2串联后连接在所述第二发电机的电源输入端子上；所述接触器KM3的主触点设置在所述发电机组的电源输出端与所述变频器的电源输入端之间，所述接触器KM3的线圈与接触器KM3的辅助触点、以及急停按钮JT串联后连接在电源两端，所述中间继电器KA0的常开触点并联在所述接触器KM3的辅助触点两端。

所述无线交互系统包括WIFI无线通信模块和uhf无线模块，所述远程遥控单元包括主遥控箱和副遥控器，所述主测控系统通过所述WIFI无线通信模块与所述主遥控箱通信连接，通过所述uhf无线模块与所述副遥控器通信连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：能够通过远程遥控的控制，实现吊具在实际离地使用的同时，微调吊具的左右位置，同时可以通过远程遥控器的显示屏实时监测吊具吊装过程。保证吊具在吊装过程中的重心可控，且人不需要高空作业，方便了操作流程的同时，保证了操作人员的人身安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种用于吊具智能化的自动控制系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例中内电源系统及传感器的结构及连接示意图；

图3为本实用新型实施例中发电机控制电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中电动机控制电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中电动机控制电路的电气电路图；

图6为本实用新型实施例中电动机控制电路的电气电路图；

图7为本实用新型实施例中WIFI无线通信电路模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于吊具智能化的自动控制系统，包括远程遥控单元1，无线交互系统2，主测控系统3，发电机组4和电动机5。

如图1所示，所述主测控系统3包括微控制单元MCU、传感器、变频器和内电源系统；所述微控制单元的信号输入端分别与所述发电机组的状态信号输出端和所述传感器的信号输出端连接；所述微控制单元的信号输出端与所述发电机组和变频器的控制端连接，所述内电源系统的电源输入端与所述发电机组的电源输出端与连接，所述内电源系统用于给所述传感器、微控制单元供电；所述变频器的电源输入端与所述发电机组的电源输出端连接，所述变频器的电源输出端与所述电动机的电源输入端连接，所述电动机用于带动吊具主梁左右横移，最终达成远程操控吊具左右横移，调节重心的目的。

具体地，本实施例中，所述无线交互系统2包括WIFI无线通信模块和uhf无线模块，所述远程遥控单元1包括主遥控箱和副遥控器，所述主测控系统3通过所述WIFI无线通信模块与所述主遥控箱通信连接，通过所述uhf无线模块与所述副遥控器通信连接。本实施例中，通过多套无线收发方案如2.4GWIFI，433M透传，VHF/UHF工业遥控器（副遥控器）等可以防止外界干扰对系统控制产生影响。

本实用新型中，通过无线通信，主遥控箱可以用于向所述主测控系统发送控制信号，此外，吊具端的主测控系统设置的传感器可以实时监测吊具端状态，并发送到微控制单元后，通过无线通信发送到主控制箱，则主控制箱还可以具有实时检测吊具端状态的功能。可以实时监测吊具端中柴油发电机组、变频器、电动机、吊具移动位置等状态文字信息，同时还可以通过两路摄像头实时监测吊具吊装状态并直接以图片信息发回，均可以显示在主遥控箱的显示屏上。

如图2所示，所述传感器包括测距传感器，限位开关，角度传感器，传感器通过信号总线与所述微控制单元MCU连接，所述测距传感器用于监测吊具移动位置；所述限位开关包括两个接近开关，作为左右限位开关防止吊具左右横移超出警戒值；所述角度传感器也包括2个接近开关，其用于监测电动机转动方向、角度及速度；此外，所述传感器还可以包括380V电压监测传感器，所述380V电压监测传感器用于监测380V电压状态。此外，所述吊具端还可以包括CCD摄像头，CCD摄像头用于监测吊具吊装状态，为满足CCD摄像头的信号传输速度等要求，CCD摄像头采用专用信号线。

进一步地，如图2所示，所述内电源系统包括AC380V-DC48V充电机、48V胶体电池、DC-DC降压模块以及DC48V-AC220V逆变器，所述AC380V-DC48V充电机的输入端与所述发电机组的电源输出端与连接，输出端与所述48V胶体电池连接，所述48V胶体电池的电源输出端通过DC-DC降压模块后为所述传感器和微控制单元MCU供电，所述48V胶体电池的电源输出端还与所述DC48V-AC220V逆变器的输入端连接，所述DC48V-AC220V逆变器的电源输出端与所述发电机组的电源输入端子连接，用于为所述发电机组提供启动电源。

进一步地，如图3和图4所示，所述发电机组4包括第一发电机和第二发电机，主测控系统还包括中间继电器KA0、第一继电器KA1、第二继电器KA2、接触器KM3，如图3所示，所述微控制单元通过第一继电器KA1控制第一发电机的启动，通过第二继电器控制第二发电机的启动，如图4所示，所述接触器KM3设置在变频器的电源输入端子上，所述微控制单元通过所述中间继电器KA0控制所述接触器的通断，进而控制变频器的电源的通断。

进一步地，如图5所示，所述中间继电器KA0、第一继电器KA1和第二继电器KA2的线圈分别与所述微控制单元的输出端连接，所述第一继电器KA1的常开触点KA1-1与所述第二继电器KA2的常闭触点KA2-2串联后连接在所述第一发电机的电源输入端子上，所述第二继电器KA2的常开触点KA2-1与所述第一继电器KA1的常闭触点1-2串联后连接在所述第二发电机的电源输入端子上。则微控制单元通过输出信号控制第一继电器KA1和第二继电器KA2的线圈通电状态，即可以控制发电机组的工作状态。在本系统的可控发电机组4及380V三相异步电动机5中均采用互锁隔离电路来对电路进行保护和隔离。通过继电器KA1和继电器KA2来实现互锁电路控制两发电机启动开关P1和P2，即第一发电机和第二发电机不会同时启动。

进一步地，如图6所示，所述接触器KM3的主触点设置在所述发电机组的电源输出端与所述变频器的电源输入端之间，所述接触器KM3的线圈与接触器KM3的辅助触点、以及急停按钮JT串联后连接在所述DC48V-AC220V逆变器的电源输出端与地之间，所述中间继电器KA0的常开触点并联在所述接触器KM3的辅助触点两端。则微控制单元通过输出信号控制中间继电器KA0的线圈通电，即可以使接触器KM3的线圈通电，进而接通接触器KM3的主触点所在的主回路，使变频器得电，另外，通过急停按钮JT，可以断开接触器KM3，进而对变频器和电机实现急停。MCU通过中间继电器KA0-接触器KM3电路对AC380V进行开关，即先通过继电器KA0对接触器KM3线圈进行控制，再通过接触器KM3的主触点对380V进行开关，可以对电机状态进行控制。

进一步地，如图7所示，所述WIFI无线通信模块包含交换机和定向天线。为满足CCD摄像头的信号传输速度等要求，其中以交换机为中心搭建了吊具端的以太网局域网，通过以太网传输图像信息，以满足吊具端对信号传输速度的要求，对MCU，CCD和定向天线发回的主遥控箱控制信号进行分流，定向天线对吊具端MCU和CCD发出的信号进行增强放大并加大了WIFI信号可接收范围以解决实际生产中吊具端和遥控端距离较远信号较弱的问题。

本实施例中，所述电动机为380V三相异步电动机，所述发电机组中的发电机可以为康动发电机组KD224A，每套均可单独驱动整体系统，互为备用发电机组。通过变频器对电动机进行控制，统一实现380V三相异步电动机5的正反转，无级变速，急停，恒定速度转动等功能。

示例的，当准备启动整体系统时，打开DC48V胶体电池电源输出和远程遥控单元1的电源开关。无线交互系统2和远程遥控单元1启动。主测控系统3内的微控制单元MCU和传感器启动，微控制单元MCU系统初始化，各传感器通过信号总线往微控制单元MCU发送已启动信息。当2.4GWIFI，433M透传，VHF/UHF工业遥控器（副遥控器）均握手成功后，代表控制台端和吊具端信号连接成功，未握手成功启动相应配套方案。传感器输入系统和控制系统启动成功。

当传感器输入系统和控制系统启动成功后，MCU 通过第一继电器KA1和第二继电器KA2发送控制信号至可控发电机组中的第一发电机和第二发电机，发电机启动并发回发电机状态信息至MCU。当状态信息正常后，发电机组并网输送380V交流电，AC380V-DC48V充电机工作。MCU通过中间继电器KA0发送控制信号控制接触器52闭合，并发送电机控制信号至变频器。当变频器接收AC380V电机电源及电机控制信号后，试转380V三相异步电动机5。若各传感器监测电动机转动信息正常，试运行成功。智能吊具初始化启动完成。

示例的，当使用该智能吊具时，可以在主遥控箱上监测到该吊具工作状态，当移动主遥控箱方向杆或点击主遥控箱屏幕移动按钮或按下副遥控器移动按钮时，则无线交互系统将接收到控制信号并发送至主测控系统。当吊具端接收到控制信号后控制380V三相异步电动机5移动达成控制目的。

通过本实用新型，能够通过远程遥控的控制，实现吊具在实际离地操作的同时，微调吊具的左右位置，同时可以通过远程遥控器的显示屏实时监测吊具吊装过程。保证吊具在吊装过程中的重心可控，且人不需要高空作业，方便了操作流程的同时，保证了操作人员的人身安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。