一种基于通讯总线的起重机分布式控制系统的制作方法

本实用新型属于起重机控制技术领域，具体涉及一种基于通讯总线的起重机分布式控制系统。

背景技术：

当前市场上起重机控制系统都是以PLC控制器为主的集中式控制器，在一个电气箱内集中安装PLC控制器及各个电机的驱动器。

以上设置的集中式起重机控制系统，最大的问题是所有的线束要从电控箱内拖到各个控制端电机及传感器侧，势必带来很多线束，这些线束都是在运动机构上面的，使得布线比较混乱，而且容易出问题；如果控制节点增多，线束就成倍的增长，给现场施工也带来问题。最重要的是，信号线束拉的很长后，会带来很多电气干扰的问题。

技术实现要素：

本实用新型用于提供一种基于通讯总线的起重机分布式控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于通讯总线的起重机分布式控制系统，用于控制起重机的动作，包括控制台控制板、主控计算机、总控制板、与总控制板通过CAN总线连接的分布式设置的大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板，其中，所述控制台控制板用于接收控制台上按键及传感器信息，并通过指示灯及显示器输出对应的指示信息；所述主控计算机用于计算起重机的动作路径，同时通过局域网接收操作指令要求；所述总控制板用于通过RS485通讯接收主控计算机发送的位置命令信息，并通过CAN总线发送控制命令给分布式设置的大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板，并读取大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板的工作状态。

优选地，所述大车控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给大车驱动器，完成大车动作要求。

优选地，所述小车控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给小车驱动器，完成小车动作要求。

优选地，所述起升控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给起升驱动器，完成起升装置动作要求。

优选地，所述旋转控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给角度驱动器装置，完成角度装置动作要求。

采用本实用新型具有如下的有益效果：

1、采用分布式控制系统，降低了现场布线施工难度，模块化的设置，降低了出错的风险；

2、采用了CAN和RS485通讯总线，实现了各个分布式模块的协调工作，保证了各个部件的工作实时性；

3、每一个分布式控制模块都采用双CPU冗余设计的控制板，在硬件及软件上保证了控制模块的可靠性；

4、通过与外部位置传感器的实时通讯，每一个控制模块实现了智能自动控制；

5、总控制板通过CAN总线与每一个分布式模块联动，再通过RS485总线从工控机读取控制指令，最终实现了起重机自动运行控制，实现了整个系统的无人化操作。

附图说明

图1为实用新型实施例的基于通讯总线的起重机分布式控制系统的原理框图；

图2为实用新型实施例的基于通讯总线的起重机分布式控制系统的起重机整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1和图2，本实用新型公开了一种基于通讯总线的起重机分布式控制系统，用于控制起重机的动作，包括控制台控制板、主控计算机、总控制板、与总控制板通过CAN总线连接的分布式设置的大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板，其中，控制台控制板用于接收控制台上按键及传感器信息，并通过指示灯及显示器输出对应的指示信息；主控计算机用于计算起重机的动作路径，同时通过局域网接收操作指令要求；总控制板用于通过RS485通讯接收主控计算机发送的位置命令信息，并通过CAN总线发送控制命令给分布式设置的大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板，并读取大车控制板、小车控制板、起升控制板和旋转控制板的工作状态。

进一步地，大车控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给大车驱动器，完成大车动作要求。

进一步地，小车控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给小车驱动器，完成小车动作要求。

进一步地，起升控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给起升驱动器，完成起升装置动作要求。

进一步地，旋转控制板采用双CPU冗余设计的工业级控制板，外围接口设置有支持正交编码器的接口、RS485通讯接口、0～20mA电流信号采集接口及0～10V电压信号采集接口，通过CAN总线接收总控制板的指令，根据指令及传感器反馈，发出控制命令给角度驱动器装置，完成角度装置动作要求。

具体地，本实用新型实施例的基于通讯总线的起重机分布式控制系统的工作过程如下：客户在工厂ERP服务器上提出出入库要求，服务器会通过网络发送需求工单给主控计算机，主控计算机通过需求分析，将客户需求转化为指令表，然后通过RS485总线发送给起重机总控制板，同时定时从总控制板读取各个动作模块的状态参数，并通过RS232读取控制台控制板信息，判断外围停机需求，控制台控制板通过指示灯及显示屏显示当前起重机动作状态；控制台控制板根据指令表要求，一条条执行指令表，每一条指令内包含起重机各个模块需要抵达的位置信息，总控制板通过CAN总线将数据需要发送给大车控制板、小车控制板、起升控制板6及旋转控制板7；总控制板同时通过CAN总线读取每一个关节模块的相应状态参数，判读指令完成情况；大车控制板、小车控制板、起升控制板及旋转控制板四个控制模块，接受到总控制板动作指令后，读取自身位置传感器信号，判断当前位置是否符合动作指令要求位置，如果有偏差，各个控制模块会通过通讯及电平信号控制电机驱动模块，使得动作机构抵达指令要求的位置。

通过以上分布式设置的基于通讯总线的起重机分布式控制系统，采用分布式控制系统，解决了现场布线的困难，降低了现场布线施工难度，模块化的设置，降低了出错的风险；采用了CAN和RS485通讯总线，实现了各个分布式模块的协调工作，保证了各个部件的工作实时性；每一个分布式控制模块都采用双CPU冗余设计的控制板，在硬件及软件上保证了控制模块的可靠性；通过与外部位置传感器的实时通讯，每一个控制模块实现了智能自动控制；总控制板通过CAN总线与每一个分布式模块联动，再通过RS485总线从工控机读取控制指令，最终实现了起重机自动运行控制，实现了整个系统的无人化操作。

通过以上方式实现的基于通讯总线的起重机分布式控制系统，应用于起重机的工作过程如下：参见图2，整个起重机包括起重机大车1，起重机大车电机2，起重机大车驱动机构3(包括大车驱动器、大车控制板及主控制板电箱)，起重机小车4，起重机小车驱动机构5(包括起重机小车电机、小车驱动器及小车控制板)，起重机旋转驱动机构6(包括起重机转向电机、转向驱动器及旋转控制板)，起重机升降驱动机构7(包括起重机升降电机、驱动器及升降控制板)，起重机吊具安装机构8，起重机升降机构9和起重机大车行走承重轨道10。整个行车安装在起重机大车行走承重轨道10上，其工作过程是，起重机吊具安装机构8抓取货物；起重机升降驱动机构7控制起重机升降机构9提起货物；通过起重机大车驱动机构3驱动起重机大车电机2控制起重机大车1，通过起重机小车驱动机构5控制起重机小车4，实现对货物的移动；到达指定位置后，起重机旋转驱动机构6改变货物的角度，起重机升降驱动机构7控制起重机升降机构9降低货物高度，起重机吊具安装机构8放下货物，完成。

起重机大车1安装在起重机大车行走承重轨道10上，通过起重机大车驱动器3，控制起重机大车电机2使得起重机大车1在起重机大车行走承重轨道10上运动；起重机小车4安装在起重机大车1上，通过起重机小车驱动机构5可以使得起重机小车4在起重机大车1上运动；起重机升降机构9安装在起重机小车4上，通过起重机驱动机构7可以使得起升结构上下运动；通过起重机旋转驱动机构6可以使得起重机升降机构9完成360°旋转运动；起重机吊具安装机构8安装在起重机升降机构9末端，用于辅助抓取货物。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。