专利名称：一种永久磁铁吊具磁力控制的电控设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永久磁铁吊具的磁力控制的电控设备。
背景技术：
在钢铁物料搬运过程中经常会用到磁铁式吊具来搬运。目前多数采用电磁铁式吊具来搬运，主要是因为电磁铁结构简单，成本较低，国内生产厂家较多，但电磁铁吊具普遍存在磁力控制精度低下，能耗高，维护量较高等弊端。为了解决上述弊端国内外逐渐开始采用绿色环保的永久磁铁吊具来搬运钢铁物料。永久磁铁磁力高，耗电省，永磁充磁后可以长久保持磁力，断电后不需要笨重的蓄电池组维持磁力，维护简单，磁力调节细致，可以精确调节。永久磁铁模块内部分两部分，一部分是不可变进行永久磁铁，一部分是可变极性永久磁铁，不可变进行永久磁铁为是不可控制的，为，为模块磁力的主体，可变极性永久磁铁可以通过其外部线圈中的电流方向来改变极性，可变极性永久磁铁磁力大小也可以通过其外部线圈中电流流过的时间和强度来控制，当的控制也非常简单，其充磁只需要将交流380V 电压经过可控硅的可控整流之后对其可变极性模块的线圈进行短时间的供电即可，但永久磁铁国内还处于起步阶段，生产厂家很少，所以在现阶段主要钢厂等钢铁物料搬运繁重的企业多数采用进口的永磁铁吊具。在过了质保期之后，在售后服务、技术支持方面、备件采购等诸多方面都存在障碍，无法得到保障。
实用新型内容本实用新型提供了一种永久磁铁吊具磁力控制的电控设备，该设备本实用新型降低永磁控制设备的制造成本，提高设备的可靠性，对永久电磁铁吊具的电控系统实现全面国产化。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该永久电磁铁吊具的电控设备包括控制系统电路板、可控硅电路板、继电器、接触器、断路器和变压器，设备全部安装于一个整体控制柜中；整流稳压电源电路、过零检测电路、可控硅驱动电路、电流检测电路、输入接口电路和输出接口电路均连接到CPU电路上， 并集成在控制系统电路板上；可控硅触发电路、双向可控硅集成在可控硅电路板上；所有输入信号和状态指示灯连接到控制系统电路板上；永磁铁模块连接到可控硅电路板上；供电回路通过变压器给控制系统电路板供电、通过可控硅电路板为永磁铁模块供电；输入信号包括预充磁信号、全充磁信号、退磁信号和四个磁力等级信号；输出信号包括报警、预充磁、全充磁、退磁。系统工作流程如下1.预充磁系统工作流程为首先操作人员通过操作元件给出预充磁信号和磁力等级信号。系统控制板接收到预充磁和磁力等级信号之后经过输入接口电路传递至CPU，CPU根据磁力等级大小通过可控硅驱动电路输出相应的可控硅驱动信号。该信号连接到可控硅电路板，CN 202214124 U
说明书
2/4页
可控硅电路板接收到该驱动信号后通过触发电路对可控硅进行触发。可控硅触发之后向永磁模块注入电流，该电流再经过系统控制板的电流检测电路将电流值反馈到CPU中。CPU对此电流进行判断，如果正常则继续触发，直到达到磁力等级的计算值，完成预充磁过程，如果不正常则停止触发，输出报警信号。2.全充磁在预充磁过程正常结束之后，操作人员将吊具即物料提升至离开地面，然后通过操作元件给出全充磁信号。系统控制板的CPU接收到全充磁信号之后输出全充磁的驱动信号。可控硅电路板接收到该驱动信号后通过触发电路对可控硅进行触发。可控硅触发之后向永磁模块注入全充磁电流，该电流再经过系统控制板的电流检测电路将电流值反馈到 CPU中。CPU对此电流进行判断，如果正常则继续触发，直到达到磁力等级的计算值，完成预充磁过程，如果不正常则停止触发，输出报警信号。3.退磁在全充磁过程正常结束之后，操作人员将吊具即物料搬运到目的地，将吊具下降到地面，然后通过操作元件给出退磁信号。系统控制板的CPU接收到退磁信号之后输出退磁的驱动信号。可控硅电路板接收到该驱动信号后通过触发电路对可控硅进行触发。可控硅触发之后向永磁模块注入退磁电流，该电流再经过系统控制板的电流检测电路将电流值反馈到CPU中。CPU对此电流进行判断，如果正常则继续触发，直到达到磁力等级的计算值， 完成预充磁过程，如果不正常则停止触发，输出报警信号。
图1是本实用新型的电控系统结构图。图2是本实用新型电流检测部分电路图。图3是本实用新型的过零检测部分电路图。图4是本实用新型的可控硅驱动部分电路图。图5是本实用新型CPU部分电路图。图6是本实用新型输入接口部分电路图。图7是本实用新型输出接口部分电路图。图8是本实用新型电源部分电路图。图9是本实用新型可控硅电路板电路图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。实施例1.电控系统整机电控系统结构如图1所示，图中点划线框起来的部分是整体电控柜。电控柜内安装了控制系统电路板、可控硅电路板以及变压器等部分低压电器，为了突出系统远了， 部分电压电器未画出，如进线通常会设置一个断路器，可控硅回路会设置一个接触器等等， 这些可以按照常规低压电气系统设计标准设计，此图就没有再具体体现，主要为说明原理。首先AC380V电源经过变压器变压之后送到控制系统电路板的整流稳压电源回路为这个控制系统电路板供电，另外过零回路也采集该电压以检测交流电源的过零点。外部控制信号通过控制系统电路板的输入接口电路将信号传递到CPU，CPU根据输入信号中指令信号和磁力等级信号以及过零电路采集的过零点信号，经过运算之后得出需要的可控硅触发角和触发时间，然后CPU控制可控硅驱动电路输出可控硅相应的触发信号。该信号连接到可控硅电路板，该电路板集成可控硅触发电路和可控硅本体。可控硅触发电路接收到驱动电路的触发信号之后发出触发电压触发可控硅导通对永磁模块进行充磁或去磁。在命令执行过程中，CPU同时通过电流检测回路检测目前的工作电流，据此判断系统的工作状态是否正常，可以对线路开路、短路、可控硅击穿等异常情况作出及时判断，如果不正常则立即停止触发，进入报警状态，输出报警信号。如果正常则会输出相应的结束信号。2.控制系统电路板构成a)电流检测电路如图2所示是控制系统的电流检测电路，其中Tl是核心电流检测互感器，可以检测直流电流。本实例选用的型号是T60404-N4644-X100该产品是德国VAC产品，输出电流是士 50mA，比例是1 1000。R19和Pl构成Tl的负载，Pl做精度调节。Tl的输出电流在R19 和Pl上产生电压，该电压经过运算放大器Ull进行正向放大和方反向放大之后送到CPU的 AD转换接口。Ull采用MC1458N双运放放大器，由于单片机的AD转换电路不能测量负极性电压，所以要将电压进行反向放大和正向放大。当Tl采集的电流是正向时，在R19上端电压即为正向，该电压可以由UlIA正常放大，UlIB输出为0，这样在U8AI1端就可以检测到Tl 的电流值。当Tl采集的电流是反向时，在R19上端电压即为反向，该电压可以由UllB正常放大，UllA输出为0，这样在U8AI2端就可以检测到Tl的电流值。b)过零检测电路如图3所示是控制系统的过零检测电路，其中Jl为过零电压采样接口，过零检测电路为独立回路，不与CPU主回路有电气联系，信号输出通过光耦传递到CPU回路中，这样可以降低过零采样对CPU的干扰，也可以避免因过零回路的采样电压出现突变造成CPU电路的损坏。Dl、D2、C19、C14、CIO、C18构成一个全波整流电路，为U13提供双极性电源。 U13、R83、R86、R84构成一个电压比较路，该电路可以将Jl的正弦波形转换为方波，该波形通过光耦IS013传递到CPU的过零检测端口。c)触发驱动电路如图4所示是控制系统的触发驱动电路，其中Q2为电流总回路，Ql是一支可控硅驱动回路，类似Ql的驱动支路可以有多种，这样就可以控制多路可控硅。U1B、R5、R2、R67、 Q6构成Q2的驱动电路，UlB为反向器，目的是加强单片机驱动接口的驱动能力，U8_ALL_0N 为0时，UlB输出高电平，则Q6导通，Q6导通又使Q2导通，则驱动总的电流回路打开。相反， 如果U8_ALL_0N为1时则驱动总的电流回路关闭。U1A、Cl、R24、D9、Ql构成一支可控硅的驱动电路。当U8_PULSE1输出0时即开始触发时，UlA输出高电平，该电平经过Cl、R24构成的微分电路时转变成三角形尖峰脉冲触发Ql瞬间导通一次，形成可控硅的触发脉冲。D9 是电容Cl的放电二极管，在触发完成之后对Cl进行快速放电，保证下次触发可以顺利可靠进行。d) CPU 电路如图5所示是控制系统的CPU电路，其中U8是CPU。CPU电路主要负责所有接口开CN 202214124 U
动输出和故障处理等工作。因为要及时响应过零检测回路的过零信号和输出触发角可调的可控硅触发波形，所有要求CPU要有高速的运算速度。另外还要负责电流检测回路的电流信号的AD转换，所以要求CPU还必须有AD转换功能，鉴于此，选择了 STC公司的STC12C5A60单片机作为CPU，该CPU具有IT的机器周期和8路AD 转换功能，更有P4，P5接口可以满足该系统的众多接口需求。图中X1、C7、C5构成CPU的晶振回路。IMP813L构成CPU的复位电路，为CPU提供稳定可靠的复位脉冲，保证CPU的稳定、可靠运行。e)输入接口电路如图6所示是控制系统的输入接口电路，其中IS06、IS07、IS08、IS09是输入电气隔离光耦。由于工业上输入输出IO电压一般不低于MV，而本系统电路工作电压是5V，所以输入接口采用了光耦隔离，既可以隔离输入电平的差异也可以避免因输入接口的突变脉冲电压导致系统电路的损毁。输入电路包括磁力等级的输入、命令信号的输入。11、12、13、 14为磁力等级输入，按照二进制的组合共有16种状态，即可以输入16个级别的磁力等级。 15、16、17是控制命令，15是满磁即全充磁命令，16是去磁命令，17是预充磁命令。f)输出接口电路如图7所示是控制系统的输出接口电路。输出接口主要采用继电器输，可以满足大电流、高电压的输出要求。ULN2003是非门输出驱动电路芯片，可以满足驱动继电器线圈的需要。LDl LD4系统的状态指示灯，LDl是报警、LD2是满磁、LD3是去磁、LD4是预充磁。JPl是状态输出接口，1脚是满磁信号、2脚是去磁信号、3脚是预充磁信号、4脚是报警信号、5脚是公共端。g)电源电路如图8所示是控制系统的电源电路。本系统要求三种电源，1是电流互感器要求 +12VDC电源和-12VDC电源，2是CPU电路要求+5VDC电源。电路中Bl是桥式整流模块，负责将输入的交流电源整流为整流电源。C21、C22为滤波电容，U9是+12VDC稳压模块负责提供+12VDC的电源，U12是-12VDC的稳压模块负责提供-12VDC的电源，UlO是+5VDC的稳压模块负责提供+5V的电源。3.可控硅电路板构成如图9所示是可控硅电路板的构成。Jl是触发脉冲接口，Tl是触发变压器，负责将触发脉冲通过其次级绕组可靠传递到可控硅的触发脚上。Ll是滤波电感，可以滤除高频谐波，保证触发可靠，Dl是续流二极管，可以泄放Ll和Tl上的剩余电流。虚线框内是永磁铁的可变极性绕组。R3、C3是浪涌吸收电路，可以保护可控硅不被浪涌电压击穿。
权利要求1. 一种用于永久磁铁吊具的磁力控制的电控设备，其特征在于该电控设备包括控制系统电路板、可控硅电路板、继电器、接触器、断路器和变压器，设备全部安装于一个整体控制柜中；整流稳压电源电路、过零检测电路、可控硅驱动电路、电流检测电路、输入接口电路和输出接口电路均连接到CPU电路上，并集成在控制系统电路板上；可控硅触发电路、双向可控硅集成在可控硅电路板上；所有输入信号和状态指示灯连接到控制系统电路板上；永磁铁模块连接到可控硅电路板上；供电回路通过变压器给控制系统电路板供电、通过可控硅电路板为永磁铁模块供电；输入信号包括预充磁信号、全充磁信号、退磁信号和四个磁力等级信号；输出信号包括报警、预充磁、全充磁、退磁。
专利摘要本实用新型公开了一种永久磁铁吊具的磁力控制的电控设备。该永久电磁铁吊具的电控系统包括控制系统电路板、可控硅电路板、继电器、接触器、断路器、变压器等安装于一个整体控制柜中；整流稳压电源电路、过零检测电路、可控硅驱动电路、电流检测电路、输入接口电路、输出接口电路均连接到CPU上，并集成在控制系统电路板上；可控硅触发电路、双向可控硅集成在可控硅电路板上；所有输入信号和状态指示灯连接到控制系统电路板上；永磁铁模块连接到可控硅电路板上；供电回路通过变压器给控制系统电路板供电、通过可控硅电路板为永磁铁模块供电；输入信号包括预充磁信号、全充磁信号、退磁信号和四个磁力等级信号；输出信号包括报警、预充磁、全充磁、退磁。本实用新型降低永磁控制设备的制造成本，提高设备的可靠性，对永久电磁铁吊具的电控系统实现全面国产化。
文档编号B66C1/08GK202214124SQ20112024901
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者周德峰 申请人:大连宝信起重技术有限公司