一种基于5G物联网的塔机一体化控制系统的制作方法

一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统
技术领域
1.本发明涉及电子电路技术领域，具体是一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统。


背景技术：

2.随着物联网科技的逐渐普及，建筑物智能化管理也逐渐进入人们的视野中，其中塔式起重机作为大型建筑实施的必须设备，其主要的作用是物料的提升和下放，传统的塔式起重机仍采用全人工的控制方式，需要较多的指定控制按键实现对起重机不同功能的控制，导致所需的控制电路较为复杂，驾驶员容易出现操作失误的情况，且消耗的电能也较多，并且现有的塔机大多通过plc实现智能化控制，难以实现对被吊物位置等监测的需求，因此有待改进。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例中，提供一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统，该基于5g物联网的塔机一体化控制系统包括：电源模块，制动控制模块，位置检测模块，智能控制面板模块，第一变频模块，第二变频模块，远程控制模块，信号处理模块，显示模块，塔机模块；
5.所述电源模块，用于提供三相电能并对三相电能进行整流和滤波处理；
6.所述制动控制模块，与所述电源模块连接，用于进行制动保护；
7.所述位置检测模块，与所述智能控制面板模块连接，用于检测被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度和起重臂小车水平幅度；
8.所述智能控制面板模块，用于接收所述位置检测模块输出的信息，用于对接收的信息进行解包、校验和构建被吊物的三维空间位置信息，用于输出控制信号并控制制动控制模块的工作，用于输出驱动信号并控制第一变频模块和第二变频模块的工作，用于将处理后数据通过无线网路进行传输；
9.所述第一变频模块，与所述制动控制模块和智能控制面板模块连接，用于接收所述驱动信号并调节输出的电能频率；
10.所述第二变频模块，与所述制动控制模块和智能控制面板模块连接，用于接收所述驱动信号并调节输出的电能频率；
11.所述远程控制模块，与所述智能控制模块连接，用于通过一体化控制装置与所述智能控制模块建立5g通信网络，用于将控制指令和数据信息的无线传输；
12.所述信号处理模块，与所述位置检测模块连接，用于将位置检测模块输出的数据信息与设定的位置阈值进行减法处理并输出电压信号，用于对电压信号进行绝对值处理并输出；
13.所述显示模块，与所述信号处理模块连接，用于接收所述信号处理模块输出的电
压信号并进行位置偏移程度显示；
14.所述塔机模块，与所述第一变频模块和第二变频模块连接，用于接收所述第一变频模块和第二变频模块输出的电能并控制塔机的工作。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于5g物联网的塔机一体化控制系统采用远程控制模块实现塔机与监控终端通过5g网络进行无线数据通信，以便无线操控智能控制面板模块控制塔机模块的工作，由智能控制面板模块完成塔机的一体化操作控制，由位置检测模块对被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度和起重臂小车水平幅度进行检测，配合智能控制面板模块构建被吊物的三维空间位置信息，同时由显示模块可大致显示出被吊物与停放位置的偏差信息，方便工作人员对被吊物位置进行调节，实现对被吊物的精准控制。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
17.图1为本发明实例提供的一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统的原理方框示意图。
18.图2为本发明实例提供的一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统的电路图。
19.图3为本发明实例提供的位置检测模块、信号处理模块和显示模块的连接电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1，请参阅图1，一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统包括：电源模块1，制动控制模块2，位置检测模块3，智能控制面板模块4，第一变频模块5，第二变频模块6，远程控制模块7，信号处理模块8，显示模块9，塔机模块10；
22.具体地，所述电源模块1，用于提供三相电能并对三相电能进行整流和滤波处理；
23.制动控制模块2，与所述电源模块1连接，用于进行制动保护；
24.位置检测模块3，与所述智能控制面板模块4连接，用于检测被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度和起重臂小车水平幅度；
25.智能控制面板模块4，用于接收所述位置检测模块3输出的信息，用于对接收的信息进行解包、校验和构建被吊物的三维空间位置信息，用于输出控制信号并控制制动控制模块2的工作，用于输出驱动信号并控制第一变频模块5和第二变频模块6的工作，用于将处理后数据通过无线网路进行传输；
26.第一变频模块5，与所述制动控制模块2和智能控制面板模块4连接，用于接收所述驱动信号并调节输出的电能频率；
27.第二变频模块6，与所述制动控制模块2和智能控制面板模块4连接，用于接收所述驱动信号并调节输出的电能频率；
28.远程控制模块7，与所述智能控制模块连接，用于通过一体化控制装置与所述智能控制模块建立5g通信网络，用于将控制指令和数据信息的无线传输；
29.信号处理模块8，与所述位置检测模块3连接，用于将位置检测模块3输出的数据信息与设定的位置阈值进行减法处理并输出电压信号，用于对电压信号进行绝对值处理并输出；
30.显示模块9，与所述信号处理模块8连接，用于接收所述信号处理模块8输出的电压信号并进行位置偏移程度显示；
31.塔机模块10，与所述第一变频模块5和第二变频模块6连接，用于接收所述第一变频模块5和第二变频模块6输出的电能并控制塔机的工作。
32.在具体实施例中，上述电源模块1可由三相电源、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、三相整流器t和滤波电容c1组成；上述塔机模块10可由塔式起重机的旋转电机、上下电机和小车前后电机组成；上述远程控制模块7可由一体化触摸屏、微控制器和第二5g电路系统组成，由一体化触摸屏完成指令的发送和接收数据的显示，微控制器作为主要控制器，控制该模块的正常工作，第二5g电路系统采用5g装置即可，通过5g基站与智能控制面板模块4进行5g通信，在此不做赘述。
33.在本实施例中，请参阅图2和图3，所述制动控制模块2包括第一功率管q1、第一电阻r1、第二电容c2；所述智能控制面板模块4包括智能控制装置；
34.具体地，所述第一功率管q1的集电极通过第一电阻r1连接所述电源模块1和第二电容c2的一端和所述第一变频模块5，第一功率管q1的发射极联合第二电容c2的另一端均接地，第一功率管q1的栅极连接智能控制装置的第十三io端。
35.在具体实施例中，上述第一功率管q1可选用igbt芯片，配合第二电容c2完成对泵升电压的吸收和制动控制。
36.进一步地，所述第一变频模块5包括第一变频器n1；第二变频模块6包括第二变频器n2；塔机模块10包括第一电机m1和第二电机m2；智能控制面板模块4还包括第一驱动装置和第二驱动装置；
37.具体地，所述第一变频器n1的第一输入端和第二变频器n2的第二输入端均连接所述电源模块1，第一变频器n1的第二输入端和第二变频器n2的第二输入端均接地，第一变频器n1的第一控制端到第六控制端分别连接第一驱动装置的第一输出端到第六输出端，第二变压器的第一控制端到第六控制端分别连接第二驱动装置的第一输出端到第六输出端，第一驱动装置的第一输入端到第六输入端分别连接所述智能控制装置的第一io端到第六io端，第二驱动装置的第一输入端到第六输入端分别连接所述智能控制装置的第七io端到第十二io端，第一变频器n1的输出端和第二变频器n2的输出端分别连接第一电机m1和第二电机m2。
38.在具体实施例中，上述第一变频器n1和第二变频器n2均可选用，但并不限于igbt形式的三相变频器、mos管形式的三相变频器等；上述第一电机m1和第二电机m2可分别代表塔机的旋转电机和上下电机；上述第一驱动装置和第二驱动装置可选用专门的igbt或mos管驱动装置，具体由选择的第一变频器n1和第二变频器n2决定。
39.需注意的是，上述塔机模块10还包括第三电机，即小车前后电机，其控制手段与第一电机m1和第二电机m2的控制手段相同，由智能控制装置分别控制，在此不做赘述。
40.进一步地，所述智能控制面板模块4还包括现场操作面板、显示装置和第一5g电路系统401；
41.具体地，所述第一5g电路系统401，用于通过5g装置与所述智能控制装置连接并建立5g通信网路；
42.该第一5g电路系统401、显示装置和现场操作面板分别与所述智能控制装置的第一收发端、第二收发端和第三收发端连接。
43.在具体实施例中，上述现场操作面板可选用触摸屏进行现场控制；上述显示装置可选用液晶显示屏显示被吊物的三维位置信息和塔机的运行状态等；上述第一5g电路系统401可选用可连接5g高速数据服务的芯片，具体型号不做限定。
44.进一步地，所述位置检测模块3包括幅度传感器j1、第一电源vcc1和变幅编码器接口；所述信号处理模块8包括第二电阻r2、第一运放op1、第二运放op2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三运放op3、第六电阻r6、幅度阈值；
45.具体地，所述幅度传感器j1的电源端连接第一电源vcc1，幅度传感器j1的输出端连接变幅编码器接口的输入端并通过第二电阻r2连接第一运放op1的同相端，第一运放op1的反相端连接第一运放op1的输出端并通过第三电阻r3连接第三运放op3的同相端和第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端接地，第三运放op3的反相端连接第六电阻r6的一端并通过第五电阻r5连接第二运放op2的输出端和反相端，第二运放op2的同相端连接幅度阈值，第六电阻r6的另一端连接第二运放op2的输出端。
46.在具体实施例中，上述幅度传感器j1可采用多圈绝对值编码器，完成对起重臂小车水平幅度的检测；上述第一运放op1、第二运放op2和第三运放op3均可选用op07运算放大器组成减法电路。
47.需注意的是，上述位置检测模块3还包括电子罗盘和高度传感器，分别用于检测塔式起重机起重臂的水平角度和被吊物的高度，具体的控制方式与上述幅度传感器j1的控制方式相同，在此不做赘述。
48.进一步地，所述信号处理模块8还包括第七电阻r7、第四运放op4、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第五运放op5；
49.具体地，所述第七电阻r7的一端连接第三运放op3的输出端，第七电阻r7的另一端连接第八电阻r8的一端、第九电阻r9的一端和第四运放op4的同相端，第四运放op4的反相端接地，第四运放op4的输出端连接第八电阻r8的另一端、第九电阻r9的另一端、第十电阻r10的一端和第五运放op5的同相端，第五运放op5的反相端连接第十电阻r10的另一端并通过第十一电阻r11连接第五运放op5的输出端和所述显示模块9。
50.在具体实施例中，上述第四运放op4和第五运放op5可选用lt1001组成绝对值电路。
51.进一步地，所述显示模块9包括第一光耦u1、第十二电阻r12、第一开关管vt1、第十三电阻r13、第一指示灯led1；
52.具体地，所述第一光耦u1的第一端连接所述第五运放op5的输出端，第一光耦u1的第二端接地，第一光耦u1的第三端连接所述电源模块1、第一开关管vt1的集电极和地端第
十三电阻r13的一端，第一光耦u1的第四端连接第一开关管vt1的基极并通过第十二电阻r12连接地端，第一开关管vt1的发射极和第一指示灯led1的阴极均接地，第一指示灯led1的阳极连接第十三电阻r13的另一端。
53.在具体实施例中，上述第一光耦u1可选用pc817光电耦合器；上述第一开关管vt1可选用npn型三极管。
54.本发明一种基于5g物联网的塔机一体化控制系统，由电源模块1为系统提供所需电能，并由智能控制装置控制第一驱动装置和第二驱动的工作，继而分别控制第一变频器n1和第二变频器n2的工作，继而控制塔机模块10调整被吊物的位置，其中可由现场操作面板进行现场操作控制，为智能控制装装置提供塔机上下、左右和前后控制的指令，也可由第一5g电路系统401完成与远程控制模块7的无线通信，实现无线远程操控，对于被吊物的位置信息，通过位置检测模块3分别检测被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度和起重臂小车水平幅度，配合智能控制装置进行解包、校验和构建被吊物的三维空间位置信息，同时由设定的幅度阈值与幅度传感器j1检测的数据进行减法运算，得到被吊物与所需放置点幅度的偏差值，再对偏差值进行绝对值处理，最终由第一光耦u1传输、并由第一指示灯led1判断偏差程度，其中被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度偏差程度检测原理与幅度偏差程度检测原理相同。
55.该基于5g物联网的塔机一体化控制系统采用远程控制模块7实现塔机与监控终端通过5g网络进行无线数据通信，以便无线操控智能控制面板模块4控制塔机模块10的工作，由智能控制面板模块4完成塔机的一体化操作控制，由位置检测模块3对被吊物的高度、塔式起重机起重臂的水平角度和起重臂小车水平幅度进行检测，配合智能控制面板模块4构建被吊物的三维空间位置信息，同时由显示模块9可大致显示出被吊物与停放位置的偏差信息，方便工作人员对被吊物位置进行调节，实现对被吊物的精准控制。
56.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
57.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。