一种防止悬吊臂发生溜车现象的控制系统的制作方法

本实用新型涉及悬吊臂控制领域，特别涉及一种防止悬吊臂发生溜车现象的控制系统。

背景技术：

在工业发展的今天，悬吊臂多应用于工业吊装重物上，已经成为了工业吊装不可缺少的一部分。

授权公告号为CN202369277U的中国专利公开了一种侧架滑槽磨耗板组装工装的悬吊臂，侧架滑槽磨耗板组装工装的悬吊臂包括立柱、微型电动葫芦，侧架滑槽磨耗板组装工装的悬吊臂还包括可转动悬臂、微型电动葫芦小车，可转动悬臂与所述立柱连接，微型电动葫芦设于所述微型电动葫芦小车上，微型电动葫芦小车与可转动悬臂连接。上述的这种悬吊臂在工作过程中电机因负荷过大或短路会出现故障，电机在出现故障时，吊具及吊装重物时常常会发生溜车的现象出现，且在实际吊重物时，超重是导致电机溜车的一大重要因素，严重的情况还会导致电机损坏，会对悬吊臂造成损伤，操作人员并不能及时的得知重物的重量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种防止悬吊臂发生溜车现象的控制系统，其优点是在电机故障时防止悬吊臂溜车同时能够检测悬吊臂的重量并进行提示，避免超重导致严重溜车。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防止悬吊臂发生溜车现象的控制系统，包括用于驱动悬吊臂的电机和用于制动电机的电磁抱闸，所述电磁抱闸包括制动电磁铁和闸瓦制动器，还包括用于防止抱闸在电机故障时使抱闸制动的制动系统，所述制动系统包括：控制模块：与电机与电磁抱闸连接，用于控制电机与电磁抱闸的工作状态；故障检测模块：与电机连接用于检测电机故障停止时发出故障信号；开关模块：与故障检测模块连接用于接收故障信号时驱动抱闸工作，所述重量提示系统包括扬声器：设置在驱动悬吊臂上，用于播放声音；中央处理模块：耦接于拉力传感器，用于接收拉力信号并输出处理信号：语音播报模块：耦接于中央处理模块，用于接收处理信号并控制扬声器播放声音。

通过上述技术方案，能够实现通过控制模块对电机与电磁抱闸的工作状态进行控制，并在电机发生故障时，对电机的故障进行检测，并控制开关模块进而控制抱闸对电机进行抱死，进而实现在电机发生故障时，自动抱闸，防止悬吊臂发生溜车现象出现，并通过检测勾起重物的重量，进行语音播放，及时告知操作人员，实现运输与测量于一体，同时能够保证操作人员实时监测物体的重量，避免超重。

本实用新型进一步设置为：还包括显示模块：耦接于中央处理模块，用于接收处理信号并显示重量数字。

通过上述技术方案，能够保证操作人员看到悬吊重物的具体重量，保证在嘈杂的环境中操作人员依然能够得知悬吊重物的重量。

本实用新型进一步设置为：所述拉力传感器包括型号为IDK1CXL-102的拉力传感器。

通过上述技术方案，该IDK1CXL-102的拉力传感器输出对称性好，抗偏载能力强，且检测数值较为准确，造价低廉，能够节省制作成本。

本实用新型进一步设置为：所述故障检测模块包括型号为MM440的变频器。

通过上述技术方案，MM440的可编程控制器具有丰富的控制功能，通过P1300参数可以选择从V/F控制到带传感器的矢量控制VC等12种不同特点的控制模式，适用于恒转矩、变转矩等各种性质负载，满足各行业的驱动控制要求；强大的通讯功能。利用Profibus通讯可选件，可以将MM440接入开放的、高速（12Mb/S）的DP网，实现性能更佳、精度更高的通讯控制；自由功能模块和BICO技术。MM440继承和吸收了6SE70工程型变频器的许多优良特点，其中最具实用性的是具有区别一般通用变频器的自由功能模块和BICO技术，利用丰富的自由功能模块和灵活的BICO技术，可方便地实现各种不同目的的组态设计，完成复杂控制设计的要求。

本实用新型进一步设置为：所述控制模块包括型号为FP2-C1的可编程控制器。

通过上述技术方案，FP2-C1的可编程控制器，采用这种可编程控制器将中规模可编程控制器的功能压缩到袖珍本大小的机身中,最适合组装到装置上，安装便捷，且造价低，易于实现。

本实用新型进一步设置为：所述开关模块包括设置在故障检测模块与电磁抱闸之间的继电器。

通过上述技术方案，能够实现当通电与失电的过程中实现自动开关，进而实现当电机出现故障时自动控制电磁抱闸断电以达到抱闸的效果。

本实用新型进一步设置为：还包括有用于电机故障时报警的蜂鸣器。

通过上述技术方案，能够实现在电机故障时，发出警报用于警示操作人员，即时的提醒操作人员检测悬吊臂内电机的故障。

本实用新型进一步设置为：还包括有用于连接蜂鸣器用于控制蜂鸣器发出警报的报警模块。

通过上述技术方案，能够通过报警模块触发蜂鸣器发出警报。

本实用新型进一步设置为：还包括有与报警模块连接用于蜂鸣器阶段性报警的多谐振荡模块。

通过上述技术方案，能够实现对报警模块阶段性的提供电流，进而使蜂鸣器阶段性的进行报警，保证间歇性的提醒操作人员电机发生故障，使操作人员得到更好的警示。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：能够实现通过控制模块对电机与电磁抱闸的工作状态进行控制，并在电机发生故障时，对电机的故障进行检测，并控制开关模块进而控制抱闸对电机进行抱死，进而实现在电机发生故障时，自动抱闸，防止悬吊臂发生溜车现象出现，并通过检测勾起重物的重量，进行语音播放，及时告知操作人员，实现运输与测量于一体，同时能够保证操作人员实时监测物体的重量，避免超重。

附图说明

图1是悬吊臂的示意图；

图2是电磁抱闸抱住电机输出轴的示意图；

图3是制动系统的电路图；

图4是体现多谐振荡模块的电路图；

图5是体现报警模块的电路图；

图6是体现固定块内部结构的示意图；

图7是体现重量提示系统的系统图。

图中，1、悬吊臂；11、连接钢丝；12、固定块；13、挂钩；14、拉力传感器；15、LED显示屏；2、悬吊架；3、电机；31、电机输出轴；4、电磁抱闸；41、制动电磁铁；42、闸瓦制动器；5、蜂鸣器；6、弹簧；71、控制模块；72、故障检测模块；73、开关模块；74、多谐振荡模块；75、报警模块；8、重量提示系统；81、扬声器；82、中央处理模块；83、语音播报模块；84、显示模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

实施例：一种防止悬吊臂发生溜车现象的控制系统，如图1所示，包括用于提升重物的悬吊臂1、用于支撑悬吊臂1的悬吊架2、用于驱动悬吊臂1的电机3、用于制动电机3的电磁抱闸4和用于报警的蜂鸣器5。

上述的电磁抱闸4包括制动电磁铁41和闸瓦制动器42，制动电磁铁41由铁芯、衔铁和线圈三部分组成，闸瓦制动器42包括闸轮、闸瓦和弹簧6，该闸轮与电动机装在同一根转轴上，电磁抱闸4线圈得电，衔铁吸合，衔铁克服弹簧6的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转，当需要制动时，使电动机失电，同时电磁抱闸4线圈也失电，衔铁在弹簧6拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。使用电磁抱闸4制动，制动力强，广泛应用在起重设备上。它安全可靠，不会因突然断电而发生事故。

还包括用于防止抱闸在电机3故障时使抱闸制动的制动系统，制动系统包括与电机3与电磁抱闸4连接用于控制电机3与电磁抱闸4的工作状态的控制模块71，与电机3连接用于检测电机3故障停止时发出故障信号的故障检测模块72以及与故障检测模块72用于接收故障信号时驱动抱闸工作的开关模块73。

上述的控制模块71包括与一个24V直流电源连接的可编程控制器，采用可编程控制器的型号为FP2-C1，采用这种可编程控制器将中规模可编程控制器的功能压缩到袖珍本大小的机身中,最适合组装到装置上，安装便捷，且造价低，易于实现，且要实现对悬吊臂1升降的控制较为简单，因此选择型号为FP2-C1的可编程控制器。

故障检测模块72包括一个变频器，该变频器与电机3连接，变频器的型号采用MM440的变频器，该变频器的输入端连接三相电源，其输出端连接电机3，该变频器的控制端与可编程控制器连接，通过可编程控制器控制变频器来改变电机3的工作状态，同时型号为MM440的可编程控制器能够检测到电机3出现故障失效的情况出现，MM440的可编程控制器具有丰富的控制功能，通过P1300参数可以选择从V/F控制到带传感器的矢量控制VC等12种不同特点的控制模式，适用于恒转矩、变转矩等各种性质负载，满足各行业的驱动控制要求；强大的通讯功能。利用Profibus通讯可选件，可以将MM440接入开放的、高速（12Mb/S）的DP网，实现性能更佳、精度更高的通讯控制；自由功能模块和BICO技术。MM440继承和吸收了6SE70工程型变频器的许多优良特点，其中最具实用性的是具有区别一般通用变频器的自由功能模块和BICO技术，利用丰富的自由功能模块和灵活的BICO技术，可方便地实现各种不同目的的组态设计，完成复杂控制设计的要求。

在变频器的控制端与可编程控制器的输出端之间依次连接有第一继电器KM1、第二继电器KM2以及第一继电器KM1的常闭触点KM1-1，且在电磁抱闸4与给电磁抱闸4供电的电源之间设置有第二继电器KM2的常开触点KM2-1，电极正常工作时，第二继电器KM2通电，第二继电器KM2的常开触点KM2-1闭合，电磁抱闸4的衔铁吸合，电磁抱闸4打开，当变频器检测到电机3停止工作时，变频器的控制端发出故障信号，并触发第一继电器KM1，此时，第一继电器KM1的常闭触点KM1-1断开，第二继电器KM2失电，使第二继电器KM2的常开触点KM2-1断开，电磁抱闸4的线圈失电，进而导致衔铁在弹簧6拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。

继电器，也称电驿，是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

还包括有用于控制蜂鸣器5工作的控制电路，该控制电路包括用于阶段性输出高电平信号的多谐振荡模块74和耦接于多谐振荡模块74并响应于高电平信号发出声波的报警模块75，该多谐振荡模块74包括并联在电源VCC与地之间的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1和第二电阻R2接地的一端串联有第一电容C1，第三电阻R3和第四电阻R4接地的一端串联有第二电容C2，第一电阻R1和第一电容C1耦接的节点上接有一第一三极管Q1的集电极，第四电阻R4和第二电容C2耦接的节点上接有一第二三极管Q2的集电极，第二电阻R2和第一电容C1耦接的节点接于第二三极管Q2的基极，第三电阻R3和第二电容C2耦接的节点接于第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极接地。

该多谐振荡模块74起振的原理主要是通过电阻与电容的充放电使三极管交替导通。首先，在电路上电时，分别通过第一电阻R1与第四电阻R4对第一电容C1与第二电容C2进行充电。由于三极管元件的参数不可能完全一致，可以假设第一三极管Q1首先饱和导通，由于电容两端的电压不能突变，第二三极管Q2的b极此时变成负压，第二三极管Q2截止，vo端输出高电平；第一电容C1通过第二电阻R2进行充电，当第二电容C2的电位使be极正向偏置时，第二三极管Q2导通，vo端输出低电平；同理第二电容C2两端电压不能突变，第一三极管Q1的b极电压变为负压，此时第一三极管Q1截止。这样循环往复，使在vo端输，一定频率的方波信号。

参照图6所示，上述的报警模块75包括电位器WR、第五电阻R5、第一空心线圈L1、第二空心线圈L2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容、第三三极管Q3和超声波换能器，电位器WR、第五电阻R5和第三电容C3串联在电源VCC与地之间，第一空心线圈L1L1和第四电容C4并联在电源VCC与地之间，上述的第一空心线圈L1与第四电容C4的并联的节点上接第三三极管Q3的集电极上，上述的第五电阻R5与第三电容C3耦接的节点接于第三三极管Q3的基极，该第三三极管Q3的发射极接于第二空心线圈L2上，第二空心线圈L2的另一端接地，上述的第一空心线圈L1和第三三极管Q3的集电极耦接的节点和第五电阻R5与三极管的基极耦接的节点上串联有超声波换能器和第五电容，由第三三极管Q3、第二空心线圈L2、第三电容C3、第一空心线圈L1、第四电容C4、第五电容、第五电阻R5及电位器WR组成一个大功率的高频蜂鸣器5，采用电容三点式振荡电路。第二空心线圈L2和第四电容C4组成的谐振回路在这里不决定蜂鸣器5频率，而是决定振荡幅度，它的谐振频率比电路的振荡频率约低，第一空心线圈L1和第三电容C3谐振频率大于电路的振荡频率，采用两个谐振回路是为了使电路的振荡频率合成，使蜂鸣器5在大功率下保证稳定工作，三极管采用13009加上散热片，第五电阻R5和电位器WR是偏置电阻，调整电位器WR使蜂鸣器5输出适中,确定电路已经开始振荡。图4中A点与图5中B点相连，完成多谐振荡模块74与报警模块75配合，上述的多谐振荡模块74接入报警模块75的第二空心线圈L2与电位器WR耦接的节点上，保证多谐振荡模块74控制蜂鸣器5工作和断开。在电源VCC处还串联有第二继电器KM2的常开触点KM2-2，这样能够实现当电机3发生故障时，多谢振荡电路开始工作。

这种设置能够保证在发生故障时，蜂鸣器5能够阶段性的进行报警，保证多次对操作人员进行提醒，不因操作人员未听见警报而忽略电机3故障。

参照图6所示，上述的悬吊臂1还包括与电机3连接的连接钢丝11、与连接钢丝11连接的固定块12和设置在固定块12上的挂钩13，上述的挂钩13与固定块12滑动连接，固定块12内中空设置，在固定块12内的接近连接钢丝11的一端端固定设置有拉力传感器14，挂钩13伸入固定块12的部分连接在拉力传感器14上，当重物吊在拉力传感器14上，拉力传感器14检测到拉力输出拉力信号，还包括用于播放声音的重量提示系统8。

参照图7所示，该重量提示系统8包括设置在驱动悬吊臂1上，用于播放声音的扬声器81；耦接于拉力传感器14，用于接收拉力信号并输出处理信号的中央处理模块82；耦接于中央处理模块82，用于接收处理信号并控制扬声器81播放声音的语音播报模块83；耦接于中央处理模块82，用于接收处理信号并显示重量数字的显示模块84。

拉力传感器14选用型号IDK1CXL-102的拉力传感器14，该拉力传感器14的输出对称性好，抗偏载能力强，且检测数值较为准确，造价低廉，能够节省制作成本。

上述的扬声器81固定在悬吊臂1的一侧，中央处理模块82包括一个型号为UN1015MR-2AD1DA-YY的可编程逻辑控制器，可编程控制器的设置能够保证将拉力传感器14输入的拉力信号转化为数字信号或者声音信号，该可编程控制器自带一个接有5V扬声器81的接口，语音播报模块83包括上述的扬声器81，连接可编程控制器且播报拉力传感器14检测出的重量，能够保证操作人员实时得知所提重物的重量。

显示模块84包括一个LED显示屏15，该LED显示屏15设置在悬吊臂1上接近扬声器81的一侧，LED显示屏15用于显示重量的示数，便于操作人员在较为嘈杂的环境内观察所提重物的重量。

工作过程：当电机3出现故障时，变频器的控制端发出故障信号，并触发第一继电器KM1，此时，第一继电器KM1的常闭触点KM1-1断开，第二继电器KM2失电，使第二继电器KM2的常开触点KM2-1和KM2-2断开，电磁抱闸4的线圈失电，进而导致衔铁在弹簧6拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转，多谢振荡电路通电，继而实现触发蜂鸣器5，并实现阶段性报警，在重物吊在挂钩13上时，拉力传感器14检测重物的拉力，并通过中央处理模块82进行处理，控制扬声器81播放重物的重量并通过LED显示屏15显示重物的重量示数。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。