起重机多速度模式控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种起重机多速度模式控制系统，其特征在于，包括运行机构指令单元，内置有多组电机参数的变频器，以及速度模式切换单元，所述的运行机构指令单元的输出端包括电机正转指令输出端、电机反转指令输出端、快速指令输出端以及模式切换指令输出端，所述的速度模式切换单元包括四个一一与所述的运行机构指令单元的输出端对应的继电器，所述的继电器的常闭触点或常开触点串接在变频器的对应的多功能输入端子上以实现预定动作的输出和各模式间电机参数切换，所述的变频器的电机控制输出直接接入工作电机。本实用新型利用变频器的多组电机参数预设功能，突破性地把多个电机参数分别对应多个电机改变为多个电机参数对应同一电机中。
【专利说明】
起重机多速度模式控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及起重机控制技术领域，特别是涉及一种起重机多速度模式控制系 统。
【背景技术】
[0002] 目前起重机行业内，随着变频器及可编程控制器的大量应用，起重机的运行一般 都采取了变频器控制，操作端，即手电门或遥控器通常使用的是双速按钮，即一个按钮有两 档，轻按下去，第一档接通。完全按下去第一档和第二档全部接通。所以在行业内通常设置 为双速控制模式，一档低速，一档高速、或无极变速模式。因使用简单及操作习惯，双速控制 模式更为使得操作者青睐。
[0003] 然而双速控制模式下，为了提高生产效率，高速时通常设定为满频运行，运行速度 较快，一般作为快速移载物品使用。低速时通常设定为低频运行，运行速度很慢，作为精确 定位使用。考虑到高速时运行的速度较快，一般变频器设定的加减速时间较长。如一对额定 100HZ变频大车电机。通常高速设为100HZ的运行频率、低速设置为20HZ，达到高低速5:1的 定速操作。而100HZ的情况下通常对应32M/min的实际速度。在这个速度下带有负载的起重 机启动和停止时的惯性较大，为了安全平缓的起停，变频器都需要设置加减速时间，起重机 吨位的不同，一般设置为3~10秒。
[0004] 双速模式下，首先是频率预设好两个速度之后，速度便相对固定下来，如果需要调 整，则涉及专业人员的高空作业。然而预设的两个速度远远不能胜任很多场合更加高效的 需求。
[0005] 其次，加减速时间也需要预设，也是相对固定，加减速时间预设过长，低速时使得 起重机启动反应慢，停止时位移又十分滞后，影响工作效率;预设时间过短，则高速时起重 机运行冲击大，容易造成变频器过载报警，造成安全隐患，导致安全生产与高效生产难以兼 得。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种起重机多速度 模式控制系统。
[0007] 为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
[0008] -种起重机多速度模式控制方法，通过速度模式切换单元切换变频器的电机参数 并直接输出给工作电机以实现多速度模式控制，其中，所述的工作电机为一个大车电机或 小车电机。
[0009] 所述的变频机预制有多组电机参数，包括快速模式电机参数和定位模式电机参 数，快速模式电机参数和定位模式电机参数具有不同的高速频率、低速频率和加减速时间 以实现控制的细分。
[0010]包括运行机构指令单元，内置有多组电机参数的变频器，以及速度模式切换单元， 所述的运行机构指令单元的输出端包括电机正转指令输出端、电机反转指令输出端、快速 指令输出端以及模式切换指令输出端，所述的速度模式切换单元包括四个一一与所述的运 行机构指令单元的输出端对应的继电器，所述的继电器的常闭触点或常开触点串接在变频 器的对应的多功能输入端子上以实现预定动作的输出和各模式间电机参数切换，所述的变 频器的电机控制输出直接接入工作电机。
[0011] 所述的工作电机为大车电机或小车电机，所述的电机参数包括快速模式电机参数 和定位模式电机参数。
[0012] 所述的变频器的控制公共端分别经电机正转指令输出端对应的第一继电器的一 对常开触点接入电机正转端子，经与电机反转指令输出端对应的第二继电器的一对常开触 点接入电机反转端子、经快速指令输出端的第三继电器一对常开触点接入快速端子，经模 式切换指令输出端对应的第四继电器的一对常开触点接入模式切换端子，同时，所述的电 机正转端子、电机反转端子和快速端子分别经第四继电器的一对常开触点接入变频器的精 确模式设定频率对应的功能端子。
[0013] 所述的前进指令输出端上串接有第二继电器的一对常闭触点和第一继电器的线 圈，所述的后退指令的输出端上串接有第一继电器的一对常闭触点以及第二继电器的线圈 以形成互锁机构。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0015] 本实用新型利用变频器的多组电机参数预设功能，突破性地把多个电机参数分别 对应多个电机改变为多个电机参数对应同一电机中，而且将其引入到起重机的控制中，在 广泛使用的双速控制模式突破为四速、六速甚至更多模式，每种模式下的电机参数，对包括 频率和加减速时间进一步细分，有效提高了起重机工作的适应性，使其在多个设定模式下 简单切换，因为各模式都针对同一工作电机，能实现实时模式切换，切换无弛豫和时间局 限，可在一个动作过程中实现模式的多次切换，满足多种工况需求，实现快速移动和精确定 位的统一，加强核心竞争力，推动行业更加智能化人性化的发展。
【附图说明】
[0016] 图1所示为本实用新型的起重机多速度模式控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所 描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018] 本实用新型的起重机多速度模式控制方法是通过速度模式切换单元切换变频器 的电机参数实现对同一个工作电机提供不同的电机参数以实现多速度模式控制，其中，所 述的工作电机为大车电机或小车电机。
[0019] 具体来说，所述的变频器预制有两组电机参数，如安川A1000,汇川CS700等型号的 变频器均具有可预设两组电机参数，包括快速模式电机参数和定位模式电机参数，快速模 式电机参数和定位模式电机参数具有不同的高速频率、低速频率和加减速时间以实现控制 的细分。有的还支持三个电机的切换，即内部预设三组不同的电机参数。在此仅以两个为例 进行示范性说明，同理可以推广，在此不服赘述。
[0020] 本实用新型利用变频器的多组电机参数预设功能，突破性地把多个电机参数分别 对应多个电机改变为多个电机参数对应同一电机中，而且将其引入到起重机的控制中，在 广泛使用的双速控制模式突破为四速、六速甚至更多模式，每种模式下电机参数，包括频率 和加减速时间进一步细分，有效提高了起重机工作的适应性，使其在多个设定模式下简单 切换，满足多种工况需求，实现快速移动和精确定位的统一。
[0021] 如图1所示，一种起重机多速度模式控制系统包括运行机构指令单元U1，内置有多 组电机参数的变频器U3,以及速度模式切换单元U2,所述的运行机构指令单元包括电机正 转指令输出端U1-1、电机反转指令输出端U1-2、快速指令输出端U1-3以及模式切换指令输 出端U1-4,所述的速度模式切换单元包括四个一一与所述的运行机构指令单元的输出端对 应的继电器K1、K2、K3、K4，所述的继电器的常闭触点或常开触点串接在变频器的对应的多 功能输入端子上以实现各模式下电机参数切换并将所述的变频器的电机参数直接输出给 一个工作电机。其中，所述的工作电机为大车电机或小车电机。即，既可将本实用新型应用 于大车的移动速度控制，也可用于小车起吊速度的控制，这样针对不同的工况，如悬吊物的 不同自由切换。
[0022] 需要指出的是，在具体实现时，通过继电器以及对应的触点的变化满足选择的变 频器即可，即参考变频器多功能输入端子预设的功能与信号状态表进行设定即可。
[0023] 表1所示为某型号变频器的变频器多功能输入端子预设的功能与信号状态表：
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 其中，1号端子功能为电机正转；2号端子功能为与大车后退对应的电机反转；3号 端子功能为多段速1; 4号端子功能为多段速2,5号端子功能为多段速3; 6号端子功能为多段 速4;7号功能为定位模式使能，8号端子为控制公共端。以起重机大车机构变频控制为例，并 假定大车电机额定运行频率为100HZ，并设定快速模式电机参数中加速时间为2.5s;减速时 间为3S;以及对应的各个电机额定参数;设定定位模式电机参数中加速时间为1.5S，减速时 间为1S，定位模式的其他额定参数要和预设参数一致。设定多段速组合1为20HZ;多段速组 合2为100HZ;多段速组合3为10HZ，多段速组合4为10HZ，多段速组合5为50HZ，通过各端子与 上表中对应的输入组合实现对应多段速组合的启用。
[0027]具体来说，所述的变频器的控制公共端U3-8分别经电机正转指令输出端对应的第 一继电器的一对常开触点K1-2接入电机正转端子U3-1，经与电机反转指令输出端对应的第 二继电器的一对常开触点K2-2接入电机反转端子U3-2、经快速指令输出端的第三继电器一 对常开触点K3-1接入快速端子U3-3,经模式切换指令输出端对应的第四继电器的一对常开 触点K4-4接入模式切换端子U3-7，同时，所述的电机正转端子U3-1、电机反转端子U3-2和快 速端子U3-3分别经第四继电器的一对常开触点K4-UK4-2和K4-3接入变频器的功能端子 U3-4、U3-5和U3-6。该变频器与两个电机参数对应的输出直接连接至一工作电机，无需常规 针对两个工作电机所做的切换电路。所述的运行机构指令单元为大车运行机构和/或者小 车的卷扬机构的指令输出单元。即，该工作电机可为大车行走电机或者小车的卷扬电机。
[0028] 同时，所述的电机正转指令输出端上串接有第二继电器的一对常闭触点K2-1和第 一继电器的线圈，所述的电机反转指令的输出端上串接有第一继电器的一对常闭触点K1-1 以及第二继电器的线圈以形成互锁机构。
[0029] 其中，上述是以大车运行为例进行示范性说明，本实用新型的技术方案可同样在 小车的卷扬机构的指令输出单元得以实现，以实现起吊和下方的精细和效率的统一。
[0030] 具体来说，所述的运行指令单元U1指的是起重机控制手柄或通过PLC处理后的大 车运行指令信号输出单元，四个输出端分别对应输出大车前进、大车后退、大车快速和速度 模式切换指令。如果是手柄控制，需理解为运行指令按钮为一个双档的按钮开关，轻按时第 一档接通，重按下去第二档接通，如大车前进按钮，轻按下去一个档位接通对用的是大车前 进指令，重按下去两个档位都接通，对应的大车前进与大车快速指令。而速度切换可理解为 一个手柄上的切换按钮。
[0031] 具体系统控制详解如下：
[0032] 1.正常情况下，系统默认的为快速模式:指令单元U1-4端口无电压输出；
[0033] 继电器K4无动作，1(4-1、1(4-2、1(4-3、1(4-4触点都为断开状态。1]3多功能输入端子 1]3-4、1]3-5、1]3-6、1]3-7都无电压输入，状态为0。
[0034]快速模式下，变频器运行参数都按正常的控制模式的快速模式运行。此时加速时 间为2.5S，减速时间为3.5S。
[0035] A.当操作人员按下大车前进按钮，指令单元U1-1发出电信号，继电器K1吸合。此时 K1-2闭合，控制变频器公共端与U3-1号多功能接线端接通，电机正转，并按多段速组合1预 设的20HZ频率运行。起重机大车慢速前进。并按快速模式下的加减速时间，进行加速或停 止。
[0036] B.当操作人员按下大车后退按钮，原理如上，不再累赘。
[0037] C.当操作人员按下大车快速时（以大车前进快速为例）：指令单元Ul-l、Ul-3发出 指令，第一继电器和第三继电器的线圈得电。继电器触点K1-2、K3-1闭合，此时U3-UU3-3多 功能输入端口得电，电机正转并按多段速组合2预设的100HZ频率运行。起重机大车快速前 进。并按快速模式下的加减速时间，进行加速或停止。
[0038] 2.系统切换，当操作人员需要更加精确的定位和低速吊载场合。通过操作手柄上 的运行切换开关，切换至定位模式:此时U1-4发出指令信号，继电器K4线圈吸合，1(4-1、1(4-2、K4-3、K4-4触点都为闭合状态
[0039] 定位模式下，变频器运行参数都按定位模式下电机参数运行，此时加速时间为 1.53，减速时间为13。
[0040] A.当操作人员按下大车前进按钮，指令单元U1-1，发出电信号，继电器K1吸合。此 时K1-2闭合，控制变频器公共端与U3-UU3-4号多功能接线端接通，电机正转，并按多段速 组合3预设的10HZ频率运行。起重机大车慢速前进。并按模式一下的加减速时间，进行加速 或停止。
[0041] B，当操作人员按下大车后退按钮，电机反转，并按多段速组合4预设的10HZ频率运 行。
[0042] C.当操作人员按下大车前进快速按钮，控制变频器公共端与U3-l、U3-3、U3-4号多 功能接线端接通，电机正转，并按多段速组合5预设的50HZ频率运行。
[0043] D.当操作人员按下大车后退快速按钮，控制变频器公共端与U3-2、U3-3、U3-5号多 功能接线端接通，电机反转，并按多段速组合6预设的50HZ频率运行。
[0044] 在此不再赘述。
[0045] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0046] 在起重机各机构驱动变频器上，利用变频器多段速组合及第二电机参数以及指令 切换系统。
[0047] 1.起重机运行从双速控制，变为两种模式下的四速控制。起重机更加适应不同的 操作人员和工位要求。
[0048] 2.起重机运行从一个加减速时间，变为一种模式下对应一种加速时间，使得起重 机更加人性化，操控性增强。
[0049] 3.省去了人工高空作业，上起重机上调节变频器，提高了起重机整机的使用寿命。
[0050] 4.功能增加，成本小。
[0051] 5.增强起重机整体的使用性能，推动行业智能化，人性化的发展。
[0052] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种起重机多速度模式控制系统，其特征在于，包括运行机构指令单元，内置有多组 电机参数的变频器，以及速度模式切换单元，所述的运行机构指令单元的输出端包括电机 正转指令输出端、电机反转指令输出端、快速指令输出端以及模式切换指令输出端，所述的 速度模式切换单元包括四个一一与所述的运行机构指令单元的输出端对应的继电器，所述 的继电器的常闭触点或常开触点串接在变频器的对应的多功能输入端子上以实现预定动 作的输出和各模式间电机参数切换，所述的变频器的电机控制输出直接接入工作电机。2. 如权利要求1所述的起重机多速度模式控制系统，其特征在于，所述的工作电机为大 车电机或小车电机，所述的电机参数包括快速模式电机参数和定位模式电机参数。3. 如权利要求2所述的起重机多速度模式控制系统，其特征在于，所述的变频器的控制 公共端分别经电机正转指令输出端对应的第一继电器的一对常开触点接入电机正转端子， 经与电机反转指令输出端对应的第二继电器的一对常开触点接入电机反转端子、经快速指 令输出端的第三继电器一对常开触点接入快速端子，经模式切换指令输出端对应的第四继 电器的一对常开触点接入模式切换端子，同时，所述的电机正转端子、电机反转端子和快速 端子分别经第四继电器的一对常开触点接入变频器的精确模式设定频率对应的功能端子。4. 如权利要求3所述的起重机多速度模式控制系统，其特征在于，所述的电机正转指令 输出端上串接有第二继电器的一对常闭触点和第一继电器的线圈，所述的电机反转指令输 出端上串接有第一继电器的一对常闭触点以及第二继电器的线圈以形成互锁机构。
【文档编号】B66C13/22GK205419555SQ201520988345
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月2日
【发明人】王文芳, 邓首, 高伟, 韩国清, 汪强
【申请人】天津德仕达起重输送设备有限公司