脚踏变频制动系统和智能控制装置的制作方法

本实用新型涉及脚踏变频制动系统和智能控制装置，属于脚踏变频制动器的智能控制领域。

背景技术：

传统的门机制动都采用液压制动或电液制动。完全依赖作业司机熟练程度去控制制动，门机旋转过程中，需要制动时，作业司机将脚踏板踩下，根据脚踏板踩下的幅度，控制液压油泵入制动器，制动器做相应比例的抱闸制动。

因整个系统是脚踏板与液压回路控制，在使用过程中经常出现油路故障，发生密封不严、泄漏等，致使制动失效。液压控制回路安装、维护繁琐故障率很高。并且门机回转作业时惯性大，制动力量很难控制，造成整台门机晃动剧烈，对电机轴和回转变速箱造成很大的损伤；港口在风大的情况下，如果作业司机不踩住脚踏板，回转机构就很容易被吹动，存在着很大的安全隐患。

随着港口起重机起吊量和规模不断扩大，传统的脚踏液压制动已渐渐不能满足大型起重机回转的要求，急需要一种制动力大，制动平稳，操作起来方便的脚踏变频制动器。

一篇名称为《一种新型脚踏变频变力制动器》的论文中公开了一种TYW-B的变频变力制动器，该制动器包括制动架、交流推动器、辅助直流电机和控制装置等，其中制动架为该制动器的制动核心部分，通过制动力臂实现制动，该制动架整体上包括两部分，一部分是交流制动机构，另一部分是直流制动结构，交流推动器与交流制动机构机械传动连接，通过交流推动器中的交流电机驱动该交流制动机构动作以实现制动；辅助直流电机与直流制动机构机械传动连接，通过直流电机驱动直流制动机构以实现后备辅助制动。该论文中虽然给出了TYW-B制动器的相关机械结构，但是，对于实现自动控制的控制系统并未给出，只根据该论文中的材料是无法实现制动自动控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种脚踏变频制动系统，用于解决现有的制动器无法实现自动制动控制的问题。本实用新型同时提供一种脚踏变频制动智能控制装置。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种脚踏变频制动系统，包括制动器和控制装置，所述制动器包括交流推动器和辅助直流电机，交流推动器中有交流电机，所述交流推动器机械传动连接交流制动机构，所述辅助直流电机机械传动连接直流制动结构，所述控制装置包括控制模块、变频器、用于输出制动脚踏板开度信号的踏板开度输出模块、备用电源、控制开关和用于检测所述交流电机动力电源的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述电压检测模块和所述踏板开度输出模块的信号输出端，所述控制模块输出连接变频器，变频器的输出端控制连接所述交流电机；所述后备电源通过所述控制开关供电连接所述辅助直流电机，所述控制模块控制连接所述控制开关，用于当所述交流电机动力电源失电时，控制所述辅助直流电机启动以实现后备制动。

所述备用电源为UPS。

所述控制模块为PLC。

所述控制模块、变频器、备用电源和控制开关装配在一个主控柜内。

一种脚踏变频制动智能控制装置，包括控制模块、变频器、用于输出制动脚踏板开度信号的踏板开度输出模块、备用电源、控制开关和用于检测交流推动器中的交流电机动力电源的电压检测模块，所述控制模块采样连接所述电压检测模块和所述踏板开度输出模块的信号输出端，所述控制模块输出连接变频器，变频器的输出端用于控制连接所述交流电机；所述后备电源连接所述控制开关的一端，所述控制开关的另一端用于供电连接辅助直流电机，所述控制模块控制连接所述控制开关，用于当所述交流电机动力电源失电时，控制所述辅助直流电机启动以实现后备制动。

所述备用电源为UPS。

所述控制模块为PLC。

所述控制模块、变频器、备用电源和控制开关装配在一个主控柜内。

本实用新型提供的脚踏变频制动系统中的制动器为设置有两个制动电机，每个电机均连接有对应的制动机构，交流电机为常规制动方式，并且，电压检测模块实时检测交流电机动力电源，如果交流电机失电，控制模块自动控制直流电机进行辅助后备制动。所以，该制动系统不但能够实现制动的自动控制，而且能够实现两种制动，当常规制动无法实现时，为了防止因无法制动而带来的安全事故，控制模块自动控制辅助制动立即工作，实现紧急制动，因此，该制动系统能够保证制动可靠性，防止出现因无法制动带来的安全事故的情况。

附图说明

图1是脚踏制动控制装置结构框图；

图2是交流电机和直流电机的主电路示意图；

图3是图2的简化示意图。

具体实施方式

脚踏变频制动系统实施例

本实施例中，脚踏变频制动系统主要包括两部分：一部分是制动器，另一部分是智能控制装置，控制装置控制该制动器的运行。其中，制动器主要为港口、码头装卸货物时使用的起重机、起吊门机等回转制动系统中的制动器，比如鼓式制动器、TYW-B脚踏变频制动器等。该制动器有两种制动方式，分别是交流制动和直流制动，其中，实现交流制动的设备包括交流推动器和配套的交流制动机构，交流推动器的主要构成是交流电机，交流电机机械传动连接交流制动机构；直流制动为辅助制动方式，实现直流制动的设备包括直流电机和配套的直流制动机构，直流电机机械传动连接直流制动机构。正常情况下，利用交流电机实现制动，当交流电机无法制动时，直流电机实现后备辅助制动。

本实施例中，制动器为现有的TYW-B脚踏变频制动器，当然，除了TYW-B制动器外，只要制动器中设置有具有同样功能的交流电机和直流电机，那么，该制动器也在本实用新型的保护范围之内。

TYW-B脚踏变频制动器就是应目前市场的需求，采用国际先进的可编程逻辑控制器来实现其多重保护和完善的自动控制而替代早期液压制动方案。所以，本实用新型提供的脚踏制动控制装置采用智能可编程逻辑控制，具有外围结构简单，易于操作维护，故障率低等特点。

由于制动器部分属于现有技术，本实施例重点对控制装置进行说明。

控制装置包括两部分，分别为主制动控制部分和辅助制动控制部分。

主制动控制部分包括踏板开度输出模块、控制模块和变频器，其中，踏板开度输出模块用于检测制动脚踏板的开度信息，当然，如果制动脚踏板与踏板开度输出模块是一体的话，则制动脚踏板也属于该主制动控制部分的一个组成部分。该踏板开度输出模块输出与踏板开度成比例的电压信号(可以为模拟量信号，也可以为数字量信号)。由于该踏板开度输出模块属于常规技术，这里不再具体描述。

控制模块为该控制装置的控制核心，本实施例以PLC为例。当然，也可以是其他类型的控制芯片，比如单片机。

变频器为常规的变频器，本实施例就不再具体说明。

如图1所示，踏板开度输出模块的信号输出端输出连接PLC，PLC输出连接变频器，变频器的输出端输出控制连接交流推动器中的交流电机。

当需要制动时，操作人员踩下制动脚踏板，踏板开度输出模块就会向PLC输出与踏板开度对应的电压信号，PLC对该电压信号进行处理之后，向变频器输出相应的控制信号，变频器利用本身的变频功能以及与制动脚踏板的开度信号对应的控制信号将输入交流电(即动力电源)转换为对应0—50Hz中的相应频率的交流变频电，并将该交流变频电输出给交流电机，致使交流电机进行相应动作，实现交流制动。踏板开度与制动力成比例，踩下踏板时能够产生与踏板开度成比例的制动力，所以，该控制装置能够实现柔性制动。

辅助制动控制部分也称为后备制动控制部分，该部分包括电压检测模块和备用电源，其中，电压检测模块为常规的电压检测装置，比如交流电压互感器，用于检测交流电机的动力电源，该电压检测装置可以设置在变频器的交流输出端，即交流电机的供电端。后备电源用于为提供直流电能，为了保证不间断供电，该后备电源采用UPS；另外，该后备电源可以是整流器，通过将交流电整流成直流电，以供使用，或者，该后备电源为大容量的储能装置。

另外，为了保证后备制动的顺利进行，后备电源还可供电连接PLC，为PLC提供不间断电源，实现可靠控制。

后备电源供电连接辅助直流电机，在后备电源与辅助直流电机之间的供电线路上串设有控制开关，比如继电器，PLC控制连接该控制开关，实现对后备电源的供电控制。

为了便于统一管理，可将控制装置中的除了踏板开度输出模块和电压检测装置之外的其他部分：PLC、变频器和后备电源、控制开关等装配在一个主控柜中。

主制动控制部分实现常规制动，当交流电机的动力电源失电，比如变频器故障不能输出交流电时，电压检测装置检测到交流电机动力电源的电压为0，此时，变频器没有电能输出，交流电机就无法实现制动。为了保证在该情况下的安全制动，防止安全事故的发生，PLC控制控制开关闭合，后备电源为辅助直流电机供电，直流电机驱动直流制动机构动作，实现后备紧急制动，实现了在动力电源断电情况下仍能够可靠制动。所以，当突遇意外造成动力电源断电状况时，依靠后备制动，确保安全制动。

所以，在正常情况下，利用变频器和交流制动机构实现正常制动，当动力电源失电时立即切换备用制动，利用备用电源为辅助直流电机供电，实现备用紧急制动。

图2给出了交流电机和直流电机的主电路图，该电路图只是交流电机和直流电机的其中一种供电方式，并不对本实用新型提供的制动系统构成任何限定。如图2所示，电机M1和M2为直流电机，电机M3和M4为交流电机，并且，为了进一步保证可靠制动，电机M1和M2之间冗余设置，其中任意一个直流电机即可实现直流制动；电机M3和M4之间冗余设置，其中任意一个交流电机即可实现交流制动。图3是图2的简化图。

另外，当操作人员需要较长时间制动，但又不愿意一直踩着制动脚踏板时，PLC程序自动检测到只要制动脚踏板连续踩下超过一定时间，自动控制交流制动机构持续制动，直至操作人员解除制动，所以，该方式无需人工持续脚踏制动。

为了进一步保证安全，操作人员下班后，系统断电，后备电源自动投入，直流电机驱动直流制动机构延时或立即(可任意设定)制动。直流制动机构制动锁死动作完成后，十分钟以后若无人操作，后备电源可自动切断。另外，该控制装置可采用智能识别系统，当工作结束，动力电源未关闭时，若干秒后系统自动进入闭闸状态，确保安全。而且，还可采用电磁抗干扰装置，使整个系统不受外界电磁波干扰，制动系统正常工作。还有，还可以在制动器相应位置处设置对应的传感器，各传感器将采集到的信号输出给PLC，在PLC的控制下实现制动器的多重保护。

脚踏变频制动智能控制装置实施例

该控制装置为脚踏变频制动系统的一个组成部分，由于上述系统实施例中已给出了详细地说明，这里就不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述脚踏变频制动系统和智能控制装置的硬件结构，对于其他的部分，比如制动器的具体结构，以及各种优化的控制策略的实施方式均属于进一步的实施方式，均不对本实用新型的硬件结构做出限定。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。