吊具驱动控制装置及电动吊具的制作方法

本实用新型涉及吊具技术领域，尤其是涉及一种吊具驱动控制装置及电动吊具。

背景技术：

集装箱吊具用于实现集装箱的抓放作业，主要有简易吊具、液压吊具、电动吊具三种结构形式。其中，简易吊具不需要动力，结构和功能都很简单，只能实现手动的旋锁(开闭锁)，不能实现自动吊箱作业，只应用于临时简单手动作业场合。液压吊具应用较广泛，以液压泵站作为驱动动力，结构较复杂，但受液压系统的限制，故障较多维修不便。电动吊具采用电力作为驱动能源，绿色环保，结构简单维修方便，是吊具的发展方向。

目前电动吊具主要采用交流感应电机直接驱动，这种电动吊具的驱动控制性能较差：启动电流大、速度随负载变化、冲击大，导致寿命短且不适应频繁启停和堵转存在的吊具工况。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种吊具驱动控制装置及电动吊具，以提高吊具的驱动控制性能，从而提高吊具的寿命，适合频繁启停和堵转存在的吊具工况。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种吊具驱动控制装置，包括PLC控制器、多个驱动器和多个电机，所述PLC控制器通过总线连接所述多个驱动器，所述多个驱动器与所述多个电机对应连接；所述多个电机用于驱动电动吊具的多个机械结构。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述驱动器包括伺服驱动器，所述电机包括伺服电机。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述多个驱动器包括伸缩伺服驱动器、旋锁伺服驱动器和导板伺服驱动器；所述多个电机包括伸缩电机、旋锁电机和导板电机；

所述伸缩电机与所述伸缩伺服驱动器连接，所述旋锁电机与所述旋锁伺服驱动器连接，所述导板电机与所述导板伺服驱动器连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述吊具驱动控制装置还包括伸缩制动器、旋锁制动器和导板制动器；

所述伸缩制动器与所述伸缩伺服驱动器连接，所述旋锁制动器与所述旋锁伺服驱动器连接，所述导板制动器与所述导板伺服驱动器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述吊具驱动控制装置还包括控制终端，所述控制终端分别与所述PLC控制器和所述多个驱动器连接；

所述控制终端用于发送机构操作指令至所述PLC控制器，以及发送安全防护指令至所述多个驱动器。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制终端包括主控板和指令旋钮，所述指令旋钮与所述主控板连接。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制终端还包括故障指示灯，所述故障指示灯与所述主控板连接。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述控制终端还包括显示屏，所述显示屏与所述主控板连接。

结合上述第一方面或其任一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述吊具驱动控制装置还包括电源模块，所述电源模块连接所述PLC控制器；所述电源模块用于为所述PLC控制器提供转换得到的直流电源。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种电动吊具，包括如上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述的吊具驱动控制装置，还包括机械结构；所述机械结构与所述吊具驱动控制装置连接；

所述吊具驱动控制装置通过所述多个电机驱动所述机械结构。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例中，吊具驱动控制装置包括PLC控制器、多个驱动器和多个电机，PLC控制器通过总线连接多个驱动器，多个驱动器与多个电机对应连接；多个电机用于驱动电动吊具的多个机械结构。本实用新型实施例提供的吊具驱动控制装置及电动吊具，通过实时稳定的总线数据传输，提高了智能化和扩展性；通过PLC控制器实现力矩调速和位置控制，与现有技术相比，启动电流小，从而减少了电源设备容量，具有显著的节能效果；并且启动平滑，减小了机械的冲击力，保护了机械设备，从而提高了吊具的寿命，适合频繁启停和堵转存在的吊具工况；另外定位精确，减少了保护限位，降低了成本，还具备实时故障诊断和保护的功能。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的控制原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种吊具驱动控制装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的工作原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种电动吊具的结构示意图。

图标：

100-PLC控制器；200-驱动器；201-伸缩伺服驱动器；202-旋锁伺服驱动器；203-导板伺服驱动器；300-电机；301-伸缩电机；302-旋锁电机；303-导板电机；401-伸缩制动器；402-旋锁制动器；403-导板制动器；500-电源模块；10-吊具驱动控制装置；20-机械结构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

普通交流感应电机的电动吊具通常采用继电器控制，只能实现点对点的控制，驱动控制性能较差。而PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器可以通过控制伺服驱动器实现位置、速度和力矩三种控制方式，能够实现高精度的速度力矩定位功能，基于此，本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置及电动吊具，采用PLC控制器进行智能控制，通过总线进行数据传输，可以提高吊具的驱动控制性能，从而提高吊具的寿命，适合频繁启停和堵转存在的吊具工况。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种吊具驱动控制装置进行详细介绍。

实施例一：

图1为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括PLC控制器100、多个驱动器200和多个电机300(图1中仅示出3个驱动器200和3个电机300)，PLC控制器100通过总线连接多个驱动器200，多个驱动器200与多个电机300对应连接；多个电机300用于驱动电动吊具的多个机械结构。

具体地，PLC控制器100可以但不限于选用高防护、抗震动、耐高温、体积小的户外型PLC控制器。驱动器200可以采用变频驱动器，电机300可以采用变频电机，变频驱动方式在速度控制和力矩控制方面较好。

本实用新型实施例中，吊具驱动控制装置包括PLC控制器、多个驱动器和多个电机，PLC控制器通过总线连接多个驱动器，多个驱动器与多个电机对应连接；多个电机用于驱动电动吊具的多个机械结构。本实用新型实施例提供的吊具驱动控制装置，通过实时稳定的总线数据传输，提高了智能化和扩展性；通过PLC控制器实现力矩调速和位置控制，与现有技术相比，启动电流小，从而减少了电源设备容量，具有显著的节能效果；并且启动平滑，减小了机械的冲击力，保护了机械设备，从而提高了吊具的寿命，适合频繁启停和堵转存在的吊具工况；另外定位精确，减少了保护限位，降低了成本，还具备实时故障诊断和保护的功能。

考虑到采用变频驱动的电动吊具，控制精度仍不高，驱动器体积较大，而伺服驱动方式由于其速度和位置控制精度高的优点，广泛应用于精密机床、机器人等高端领域，技术已相对成熟，成本也有所下降，在一些可能的实施例中，驱动器200采用伺服驱动器，电机300采用伺服电机。这样可以减少限位，保护电机，降低维修费用。

随着吊具功能越来越多，结构越来越复杂，采用PLC控制+伺服驱动是一种高端实用的吊具驱动方案。本实施例提供的吊具驱动控制装置具备普通液压吊具和电动吊具性能上的优点，能够克服其性能缺陷，并具备广泛的自动化控制扩展空间。

图2为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的控制原理示意图。考虑到集装箱吊主要有吊具伸缩、吊具旋锁、吊具导板等主要机构动作和功能，如图2所示，上述多个驱动器200包括伸缩伺服驱动器201、旋锁伺服驱动器202和导板伺服驱动器203；上述多个电机300包括伸缩电机301、旋锁电机302和导板电机303。

如图2所示，PLC控制器100通过总线发送相应伺服控制命令给伸缩伺服驱动器201、旋锁伺服驱动器202和导板伺服驱动器203；伸缩伺服驱动器201控制伸缩电机301，伸缩电机301向伸缩伺服驱动器201反馈；旋锁伺服驱动器202控制旋锁电机302，旋锁电机302向旋锁伺服驱动器202反馈；导板伺服驱动器203控制导板电机303，导板电机303向导板伺服驱动器203反馈。

本实施例中采用PLC控制器100+伺服驱动器+伺服电机，利用伺服电机驱动电动吊具各个机械结构，实现吊具伸缩、吊具开闭锁、吊具导板等功能的智能控制和驱动，图2中仅示出了1个伸缩电机301、1个旋锁电机302和1个导板电机303，但本实用新型的保护范围不限于此，可以根据实际需要增加或减少电机300的个数。

图3为本实用新型实施例提供的另一种吊具驱动控制装置的结构示意图，如图3所示，伸缩伺服驱动器201、旋锁伺服驱动器202和导板伺服驱动器203均采用400V(仅为示例)的交流电源，该吊具驱动控制装置还包括伸缩制动器401、旋锁制动器402和导板制动器403；伸缩制动器401与伸缩伺服驱动器201连接，旋锁制动器402与旋锁伺服驱动器202连接，导板制动器403与导板伺服驱动器203连接。伸缩制动器401、旋锁制动器402、导板制动器403分别用于实现吊具伸缩、吊具开闭锁、吊具导板的制动控制。

进一步地，如图3所示，上述吊具驱动控制装置还包括电源模块500，电源模块500连接PLC控制器100；电源模块500用于将交流电源转换成直流电源供给PLC控制器100。

进一步地，上述吊具驱动控制装置还包括控制终端，控制终端分别与PLC控制器100和多个驱动器200连接；控制终端用于发送机构操作指令至PLC控制器100，以及发送安全防护指令至多个驱动器200。

如图3所示，PLC控制器100具有多个输入点和多个输出点，PLC控制器100可以通过多个输入点和多个输出点实现与控制终端的通信。具体地，工作人员可以通过控制终端发送机构操作指令给PLC控制器100，PLC控制器100基于该机构操作指令实现相应的智能控制，并可以向控制终端返回机构运行数据。

另外，当控制终端检查到存在供电或安全连锁隐患时，可以向驱动器200发送安全防护指令，从而使驱动器200能够及时停止执行相应的驱动控制任务，实现对安全的防护。

图4为本实用新型实施例提供的一种吊具驱动控制装置的工作原理示意图，如图4所示，该吊具驱动控制装置启动后，控制终端检查供电及安全联锁是否正常，如果不正常，发送安全防护指令至驱动器，如果正常，检查是否存在机构操作指令；如果不存在，则结束，如果存在，则将机构操作指令发送至PLC控制器。PLC控制器用于实现速度、力矩、位置的伺服控制：PLC控制器接收机构操作指令，并根据接收到的或者预先设置的相关限制参数，输出速度给定值、力矩给定值和位置给定值至伸缩旋锁导板伺服驱动器(伸缩旋锁导板伺服驱动器包括伸缩伺服驱动器、旋锁伺服驱动器和导板伺服驱动器)，其中，相关限制参数包括载荷重量、安全保护、速度限制、力矩限制和位置限制。伸缩旋锁导板伺服驱动器根据接收的速度给定值、力矩给定值和位置给定值，控制伸缩电机M1、旋锁电机M2和导板电机M3的输出以及控制分别与伸缩电机M1、旋锁电机M2和导板电机M3对应的三个制动器M4。伸缩电机M1、旋锁电机M2、导板电机M3和对应的三个制动器M4还向伸缩旋锁导板伺服驱动器进行伸缩编码器反馈、旋锁编码器反馈和导板编码器反馈；伸缩旋锁导板伺服驱动器基于伸缩编码器反馈、旋锁编码器反馈和导板编码器反馈，向PLC控制器反馈机构运行数据，该机构运行数据包括伸缩旋锁导板速度、伸缩旋锁导板位置、伸缩旋锁导板力矩以及故障。最后PLC控制器将机构运行数据发送至控制终端。

可见，该吊具驱动控制装置实现了伺服电机的位置、速度和力矩三种控制方式，实现了高精度的速度力矩定位功能。

可选地，上述控制终端包括主控板和指令旋钮，指令旋钮与主控板连接。工作人员可以通过按压指令旋钮向控制终端输入机构操作指令。

进一步地，上述控制终端还包括故障指示灯，故障指示灯与主控板连接。故障指示灯用于指示故障状况。

进一步地，上述控制终端还包括显示屏，显示屏与主控板连接。显示屏可以用于显示机构操作指令和/或机构运行数据等。

综上，本实施例提供了一种吊具驱动控制装置，采用PLC智能控制+伺服驱动+总线数据传输，能够实现精确的吊具智能动态控制，且通过实时稳定的总线数据传输，提高了智能化和扩展性。

实施例二：

图5为本实用新型实施例提供的一种电动吊具的结构示意图，如图5所示，该电动吊具包括如上述实施例一的吊具驱动控制装置10，还包括机械结构20；机械结构20与吊具驱动控制装置10连接；吊具驱动控制装置10通过多个电机驱动机械结构20，实现相应的驱动控制。

上述电动吊具中的机械结构20可以为多个(图5中仅示出1个)，一个吊具驱动控制装置10可以连接多个机械结构20。

本实用新型实施例中，吊具驱动控制装置包括PLC控制器、多个驱动器和多个电机，PLC控制器通过总线连接多个驱动器，多个驱动器与多个电机对应连接；多个电机用于驱动电动吊具的多个机械结构。本实用新型实施例提供的电动吊具，通过实时稳定的总线数据传输，提高了智能化和扩展性；通过PLC控制器实现力矩调速和位置控制，与现有技术相比，启动电流小，从而减少了电源设备容量，具有显著的节能效果；并且启动平滑，减小了机械的冲击力，保护了机械设备，从而提高了吊具的寿命，适合频繁启停和堵转存在的吊具工况；另外定位精确，减少了保护限位，降低了成本，还具备实时故障诊断和保护的功能。

本实用新型实施例提供的电动吊具，与上述实施例提供的吊具驱动控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电动吊具的具体工作过程，可以参考前述吊具驱动控制装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。