专利名称：用于提升机的监控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提升机的监控器，尤其是涉及用于矿山提升机的
监控器。
背景技术：
提升机是用作矿山中的关键设备，主要用于升降矿石、人员、材料， 一旦发生事故很可能造成人员伤亡或设备的严重损坏，因此，对提升机的 安全性要求很高。
现有技术中，提升机的安全性是通过在提升机的主控制系统中设置主 保护功能。然而，如果提升机的主控制系统的主保护功能出现故障，提升 机容易发生事故。因此，要求除了在提升机的主控制系统中设置主保护功 能外，需要另外设置安全监控器。
为此，在现有技术中，出现了多种用于提升机的安全监控器，例如井 筒开关式监控器、机电式监控器等。
井筒开关式监控器设置有接触式刷子开关、行程开关、井筒磁性感应 开关等，通过这些电气元件发出减速、停车、过巻信号，由此使得提升机 按照理论计算的速度曲线运行。然而，由于矿井井筒的工作环境恶劣，容 易导致开关的使用寿命短，故障多，维护困难，检查困难，开关出现故障 不容易发现，因此， 一旦提升机出现超速时，井筒开关不能及时发出信号， 导致事故的发生。
机电式监控器由于机械结构复杂，有自身难以克服的缺陷，维护困难， 因此保护精度较低，特别是减速段凸轮板的制作困难，导致成本增加而且 精度难以提高。
另外，现有的提升机安全监控器釆用物理计算公式获取提升机在各个 阶段的保护速度曲线。采用物理公式计算速度(相对于位置的)曲线存在 的问题是保护精度低，主要原因是提升机实际速度曲线受到许多因素的影 响，与采用理论公式计算的差距较大,例如，虽然理论上将提升机的行程分成各个阶段，但是提升机实际运行一个行程的阶段与理论划分的阶段可 能存在很大的误差。因此，以理论公式计算的结果作为保护实际提升机实 际运行的标准，结果是放大保护范围，降低了保护精度。例如，当提升机 的实际速度没有超出标准速度预定值时，提升机可能已经处于危险运行状 态，然而，此时监控器可能没有危险信号，从而导致事故的发生。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一 。 为了实现上述目的，本发明的实施例提出一种结构简单，精度高，适 用范围广的用于提升机的监控器。
根据本发明实施例的用于提升机的监控器包括旋转编码器，该旋转编 码器用于检测提升机的位移并输出与提升机位移相对应的脉冲信号；控制 单元，该控制单元利用从所述旋转编码器接收的脉冲信号计算出提升机的
速度；和模式选择模块，该模式选择模块在标准模式和实际运行模式之间 切换控制单元，其中在标准模式下，所述控制单元将计算出的提升机的速 度记录为标准速度，在实际运行模式下，所述控制单元将计算出的提升机 在预定位置的实际速度与对应于所述预定位置的标准速度进行比较，从而 在所述实际速度与标准速度的差值超过第一阈值时所述控制单元发出停 止信号以便停止提升机。
根据本发明实施例的设备还具有如下附加技术特征-根据本发明实施例的用于提升机的监控器进一步包括高速计数模块， 该高速计数模块用于计算旋转编码器的脉冲信号的数量，其中所述控制单 元利用所述脉冲信号的数量计算出提升机的速度。
在标准模式下，所述控制单元计算出提升机在一个行程中的各个位置 的标准速度。
所述控制单元以标准速度曲线的形式记录提升机在一个行程中的各 个位置的标准速度。
所述旋转编码器安装在提升机的巻筒、提升机的导向轮和提升机的驱 动电机之一上。
根据本发明实施例的用于提升机的监控器进一步包括报警单元，当所述实际速度与标准速度的差值大于第二阈值时所述控制单元控制所述报 警单元发出警报，其中第二阈值小于第一阈值。
所述控制单元将停止信号发送到提升机的主控制系统，以便提升机的 主控制系统停止驱动提升机的驱动电机同时启动提升机的制动器。
所述控制单元从提升机的主控制系统接收主控制系统计算出的提升 机在预定位置的速度，及所述控制单元将其计算出的提升机在预定位置的 实际位置和/或速度与主控制系统计算出的提升机在预定位置的位置和/或 速度进行比较，从而在所述实际位置和/或速度与主控制系统计算出的位置 和/或速度的差值超过第三阈值时所述控制单元向主控系统发出停止信号。
根据本发明实施例的用于提升机的监控器进一步包括报警单元，在所 述实际速度与主控制系统计算出的速度的差值大于第四阈值时所述控制 单元控制报警单元发出报警，其中第四阈值小于第三阈值。
根据本发明实施例的用于提升机的监控器进一步包括显示器，用于显 示不同的工作画面。
与现有技术相比，本发明至少具有下列优点之一
根据本发明实施例的提升机监控器，不仅将理论计算出的速度曲线作 为提升机实际运行的安全保护标准，而且在标准模式下将提升机正常运行 的速度曲线(也可以称为学习速度曲线)作为保护标准，因此本发明的监 控器也称为智能学习型监控器，所述监控器结构简单，保护精度高，没有 误动作，寿命长，不容易出现故障。
根据本发明实施例的提升机监控器可以独立于提升机的主控制系统， 记录提升机速度曲线智能化，不需要用户修改程序。
另外，根据本发明实施例的提升机由于以实际安全运行的速度曲线作 为保护的标准，因此，适用性好，能够容易地应用于各种条件的井筒和提 升机。
另外，根据本发明实施例的提升机监控器不但将提升机的实际速度与 在标准模式下记录的标准速度进行比较，而且将提升机的实际位置和/或速 度与提升机的主控系统计算出的位置和/或速度进行比较，从而具有双重保 护。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或其他方面和优点从下面结合附图对实施例的描述
中将变得明显和容易理解，其中
图1是根据本发明实施例的用于提升机的监控器的结构示意图2是根据本发明实施例的用于提升机的监控器在标准模式下记录的
提升机标准速度曲线与在实际运行模式下计算出的提升机实际速度的曲
线的比较视图3是在传统提升机监控器中理论计算出的提升机标准速度曲线与提 升机实际速度的曲线的比较视图4是根据本发明实施例的用于提升机的监控器的显示器的主画面。
图5是显示器的报警画面；
图6是显示器的参数设定画面；
图7是显示器的提升机运行画面；
图8是显示器的事故数据画面；
图9是显示器的学习数据画面。
图10示出了根据本发明实施例的监控器将标准速度与实际速度进行 比较的流程图11示出了根据本发明实施例的监控器将提升机的主控制系统计算 出的提升机速度与监控器计算出的实际速度进行比较的流程图。
具体实施例方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其 中自始至终相同的标号表示相同的元件。下面通过参考附图描述的实施例 用于解释本发明，所述实施例是示例性的，而不能解释为对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例的监控器的结构示意图。如图1所示， 根据本发明实施例的监控器包括旋转编码器1，控制单元4，模式选择模 块3，高速计数模块2，报警单元7，和显示器8。
旋转编码器1检测提升机的位移并输出与提升机位移相对应的脉冲信号，如图1所示，旋转编码器1可以安装在提升机的驱动电机10上，另 外，旋转编码器1也可以安装在提升机的巻筒B或提升机导轮(未示出) 上。巻筒13通过减速器11与驱动电机10相连，以便由驱动电机10驱动。
在巻筒13和减速器之间可以设置制动器12，用于制动巻筒13的转动。
高速计数模块2从旋转编码器1接收脉冲信号并计算出脉冲信号的数 量。控制单元4利用从高速计数模块2接收的脉冲信号的数量计算出提升 机的速度。具体而言，例如，通过将提升机巻筒13的直径等输入控制器， 例如旋转编码器1产生的脉冲计算出提升机运行的位移(位置)，然后利 用位移与移动所述位移所用的时间，就可以计算出提升机在一个行程中的 各个位置处的速度。根据旋转编码器1的安装位置和提升机的型号，例如， 每个脉冲代表的位移在1毫米到1厘米的范围内。
模式选择模块3在标准模式和实际运行模式之间切换控制单元4,其 中在标准模式下，控制单元4将计算出的提升机的速度记录为标准速度。 例如，将控制单元4切换到标准模式下，让提升机安全运行一个行程，控 制单元4将提升机在一个行程中的各个位置处的速度记录下来作为提升机 安全运行的标准速度，这要比理论公式计算出来的标准速度的精度高。当 然，可以理解的是，提升机可以运行多个行程，控制单元4将提升机在多 个行程中的最合适行程中的速度记录为标准速度，由此，作为控制基准的 标准速度也是可以不断修正的。根据本发明进一步的实施例，控制单元4 以标准速度曲线的形式记录提升机在一个行程中的各个位置的标准速度， 如图2所示，当然，也可以以学习数据的形式记录标准速度，如图9所示， 图9仅仅示出了 一部分学习数据。
在实际运行模式下，控制单元4将计算出的提升机在预定位置的实际 速度与对应于所述预定位置的标准速度进行比较，当实际速度与标准速度 的差值超过第一阈值时，例如当实际速度超过标准速度10%或15%时， 控制单元4发出停止信号以便停止提升机。换而言之，在实际运行模式下， 提升机在学习标准模式监视下运行，从而使得实际运行中提升机安全运 行。
虽然上面描述了控制单元4在标准模式下将提升机在一个行程中的各 个位置的速度记录为标准速度，可以理解的是，本发明可以根据提升机在一个行程不同的位置采取不同的记录方式，例如，对提升机在减速段的速 度记录数据量更大，充分满足保护精度的要求。另外，提升机可以仅将提 升机子在一个行程中的多个预定位置处的速度记录为标准速度，例如，仅 记录加速段和减速段的速度为标准速度，由此，在实际运行时，控制单元 4在全行程提供标准速度的同时，在减速段还可以提供精度更高的标准速 度。
如图2所示，控制单元4将在标准模式下提升机安全运行一个行程的 各个位置的速度记录为标准速度曲线(即标准速度与对应的位置的曲线，
也可以称为学习速度曲线)S2，而控制单元4计算出的提升机实际运行一 个行程的速度曲线(即实际速度与对应的位置的曲线)为S1，由图2可以 看出，Sl可以超出S2例如10%。并且，Sl在一个行程的各个阶段，例 如上爬行段，加速段，高速运行段，减速段和下爬行段中，与S2的符合
程度非常好。
相比而言，如图3所示，S3是由理论计算公式计算出的提升机在一个 行程内的标准速度曲线，Sl是提升机在一个行程中的实际速度曲线。由图 3可以看出，Sl与S3在一个行程的各个阶段的符合程度较差，因此，控 制单元4可能发出误操作。例如，实际速度与标准速度的差超过阈值时， 控制单元4可能没有发出停止信号，相反，实际速度与标准速度的差没有 超过阈值时，控制单元4可能错误地发出停止信号。
根据本发明实施例的监控器，作为控制提升机在一个行程中的各个阶 段的速度的标准速度不仅有通过理论计算出来的，而且有先让提升机在标 准模式下安全地运行一个行程，控制单元4将提升机安全运行一个行程的 速度记录为标准速度，在以后的实际运行中，控制单元4以此标准速度来 监控提升机在各个位置的速度，当实际速度超过标准速度规定的阈值时， 控制单元4就发出停止信号，以便停止提升机运行。因此，根据本发明的 监控器，能够适应不同的提升机，不同的井筒和不同的应用场合，并且精 度高，不会出现误监控。
根据本发明进一步的实施例，监控器还包括报警单元7，当提升机的 实际速度与标准速度的差值大于第二阈值时，控制单元4控制报警单元7 发出警报，其中第二阈值小于第一阈值，例如实际速度超过标准速度5%
9时，报警单元7发出报警。当实际速度进一步增加而超过第一阈值(实际 速度超过标准速度10% )时，控制单元4发出停止信号，停止提升机运行。
根据本发明进一步的实施例，监控器还包括显示器8，显示器8用于 显示监控器不同的工作画面，并且可以作为人机接口。如图4-9所示，示 出了监控器的不同的工作画面，从而使得监控器的操作和监控更加直观。 例如，如图6所示，操作人员可以输入通过显示器上的键输入与提升机运 行相关的各种参数，如巻筒直径，行程高度(总高度)，各个阶段的距离 等。由此，监控器能够容易地适用于各种提升机和应用场合。如图7所示， 可以通过显示器实事地监控提升机的位置和速度。再如8所示，可以当发 生事故时，可以直观地监控到发生事故的位置和速度。
根据本发明进一步的实施例，控制单元4是将停止信号发送到提升机 的主控制系统9，提升机的主控制系统9停止驱动提升机的驱动电机10 同时启动提升机的制动器12，从而停止提升机的运行。
根据本发明进一步的实施例，控制单元4还从提升机的主控制系统9 接收主控制系统9计算出的提升机在预定位置的速度，进而，控制单元4 将其计算出的提升机在预定位置的实际速度与主控制系统9计算出的提升 机在预定位置的速度进行比较，当实际速度与主控制系统9计算出的速度 的差值超过第三阈值(例如实际速度超过主控制系统9计算出的速度10 %)时，控制单元4向主控系统9发出停止信号，主控制系统9停止驱动 提升机的驱动电机10同时启动提升机的制动器12，从而停止提升机的运 行。控制单元4和主控系统9例如可以通过输入模块6和输出模块5相连， 控制单元4通过输入模块6从主控系统9接收信号且通过输出模块5向主 控系统9发送信号。虽然图1中示出了输入模块6和输出模块5为单独的 元件，可以理解，输出模块5和输入模块6可以为控制单元4的一部分。 另外，如上所述的高速计数模块2也可以控制单元4的一部分。
根据本发明进一步的实施例，在实际速度与主控制系统9计算出的速 度的差值大于第四阈值(例如，实际速度超过主控制系统9计算出的速度 5。％)时，控制单元4控制报警单元7发出报警，其中第四阈值小于第三 阈值。当实际速度进一步增加而超过第一阈值(实际速度超过主控制系统 9计算出的速度10%)时，控制单元4向主控系统9发出停止信号，提升机的主控制系统9停止驱动提升机的驱动电机10同时启动提升机的制动
器12，从而停止提升机的运行。
下面参考图10描述根据本发明实施例的监控器的操作过程。
如图10所示，首先，通过模式选择模块3将监控器置于标准模式，
在标准模式下，让提升机安全地运行一个行程，控制单元4将提升机安全
运行 一个行程的速度曲线记录为标准速度曲线。
接着，将监控器置于实际运行模式，在实际运行模式下，控制单元4
计算提升机在一个行程内的各个位置的实际速度，并将实际速度和对应于 该位置的标准速度进行比较。当实际速度与标准速度的差超过第二阈值
时，例如，实际速度超过标准速度5%，控制单元4控制报警单元7发出 警报，同时，如果实际速度与标准速度的差超过了大于第二阈值的第一阈 值，例如时间速度超过标准速度10%,则控制单元4不但控制报警单元7 发出报警，同时还向提升机的主控系统4发出停止信号，主控系统4停止 驱动提升机的驱动电机IO，例如跳闸，并且启动制动器12制动提升机。
图11示出了控制单元4将提升机的实际位置和/或速度与主控系统4 计算出的提升机位置和/或速度进行比较的流程，该流程与图IO示出的流 程同时进行。
除了图IO示出的操作外，控制单元4还将提升机的实际位置和/或速 度与主控系统4计算出的提升机位置和/或速度进行比较。当实际位置和/ 或速度与主控系统4计算出的提升机位置和/或速度的差超过第四阈值时， 例如，实际位置和/或速度超过主控系统4计算出的提升机位置和/或速度 第三阈值，控制单元4控制报警单元7发出警报，同时，如果实际速度与 主控系统4计算出的提升机速度的比较的差超过了大于第四阈值的第三阈 值，则控制单元4不但控制报警单元7发出报警，同时还向提升机的主控 系统4发出停止信号，主控系统4停止驱动提升机的驱动电机10，例如跳 闸，并且启动制动器12制动提升机。从而为提升机提供双重保护。
根据本发明实施例的提升机监控器，不仅将理论计算出的速度曲线作 为提升机实际运行的安全保护标准，而且在标准模式下将提升机正常运行 的速度曲线作为保护标准，因此本发明的监控器也称为智能学习型监控 器，所述监控器结构简单，保护精度高，没有误动作，寿命长，不容易出现故障。根据本发明实施例的提升机监控器可以独立于提升机的主控制系 统，记录提升机速度曲线智能化，不需要用户修改程序。根据本发明实施 例的提升机由于以实际安全运行的速度曲线作为保护的标准，因此，适用 性好，能够容易地应用于各种条件的井筒和提升机。另外，根据本发明实 施例的提升机监控器能够为提升机提供双重监控和保护。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员 而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例
进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
1、一种用于提升机的监控器，其特征在于，包括旋转编码器，该旋转编码器用于检测提升机的位移并输出与提升机位移相对应的脉冲信号；控制单元，该控制单元利用从所述旋转编码器接收的脉冲信号计算出提升机的速度；和模式选择模块，该模式选择模块在标准模式和实际运行模式之间切换控制单元，其中在标准模式下，所述控制单元将计算出的提升机的速度记录为标准速度，在实际运行模式下，所述控制单元将计算出的提升机在预定位置的实际速度与对应于所述预定位置的标准速度进行比较，从而在所述实际速度与标准速度的差值超过第一阈值时所述控制单元发出停止信号以便停止提升机。
2、 根据权利要求1所述的用于提升机的监控器，其特征在于，进一 步包括高速计数模块，该高速计数模块用于计算旋转编码器的脉冲信号的 数量，其中所述控制单元利用所述脉冲信号的数量计算出提升机的速度。
3、 根据权利要求1所述的用于提升机的监控器，其特征在于，在标 准模式下，所述控制单元计算出提升机在一个行程中的各个位置的标准速 度。
4、 根据权利要求3所述的用于提升机的监控器，其特征在于， 所述控制单元以标准速度曲线的形式记录提升机在一个行程中的各个位置的标准速度。
5、 根据权利要求1所述的用于提升机的监控器，其特征在于，所述 旋转编码器安装在提升机的巻筒、提升机的导向轮和提升机的驱动电机之 一上。
6、 根据权利要求1-5中任一项所述的用于提升机的监控器，其特征在 于，进一步包括报警单元，当所述实际速度与标准速度的差值大于第二阈 值时所述控制单元控制所述报警单元发出警报，其中第二阈值小于第一阈 值。
7、 根据权利要求6所述的用于提升机的监控器，其特征在于，所述控制单元将停止信号发送到提升机的主控制系统，以便提升机的主控制系 统停止驱动提升机的驱动电机同时启动提升机的制动器。
8、 根据权利要求1所述的用于提升机的监控器，其特征在于，所述 控制单元从提升机的主控制系统接收主控制系统计算出的提升机在预定 位置的速度，及所述控制单元将其计算出的提升机在预定位置的实际位置和/或速度 与主控制系统计算出的提升机在预定位置的位置和/或速度进行比较，从而 在所述实际位置和/或速度与主控制系统计算出的位置和/或速度的差值超 过第三阈值时所述控制单元向主控系统发出停止信号。
9、 根据权利要求8所述的用于提升机的监控器，其特征在于，进一 步包括报警单元，在所述实际速度与主控制系统计算出的速度的差值大于 第四阈值时所述控制单元控制报警单元发出报警，其中第四阈值小于第三 阈值。
10、 根据权利要求1或8所述的用于提升机的监控器，其特征在于，进一步包括显示器，用于显示不同的工作画面。
全文摘要
本发明公开一种用于提升机的监控器，包括旋转编码器，该旋转编码器用于检测提升机的位移并输出与提升机位移相对应的脉冲信号；控制单元，该控制单元利用从所述旋转编码器接收的脉冲信号计算出提升机的速度；和模式选择模块，该模式选择模块在标准模式和实际运行模式之间切换控制单元，其中在标准模式下，所述控制单元将计算出的提升机的速度记录为标准速度，在实际运行模式下，所述控制单元将计算出的提升机在预定位置的实际速度与对应于所述预定位置的标准速度进行比较，从而在所述实际速度与标准速度的差值超过第一阈值时所述控制单元发出停止信号以便停止提升机。本发明的监控器结构简单，精度高，适用范围广。
文档编号B66B3/00GK101450762SQ200710178839
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月6日 优先权日2007年12月6日
发明者白光辉, 马文利 申请人:中国恩菲工程技术有限公司