数字化智能起重机控制系统技术可研性报告

《数字化智能起重机控制系统技术可研性报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字化智能起重机控制系统技术可研性报告（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司技 术 可 研 性 报 告编 制 单 位 ： 河 南 江 河 重 工 集 团 有 限 公 司数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司一、项目概述此项目为数字化起重机的控制系统。其包含一个液晶显示显示模块 LCM，一个控制主板，若干个执行单元模块，以及相关传感器。液晶显示模块可以直观的显示被操作对象，以及其运动状态。此外还包括控制主板上的开关量输入信息。控制主板上的开关量主要包含限位信息。另外采集的传感器信息也于液晶屏上显示。例如称重传感器，电压电流监测传感器等等。液晶显示模块主要用来为操作者提供直观的显示起重机控制状态和监测参数。控制主板

2、接收操作者的指令，并发出控制指令，同时收集各个传感器的状态信息。此外控制主板还有 8 个外部开关量扩展输入接口。不论在任何时刻，控制台轮流循环的向各个传感器发送信息采集指令。然后将采集回来的传感器数据加工处理，传输至液晶模块显示。同时将加工处理后的数据送至控制决策算法程序。操作者操纵光电无接触式数字操纵杆，主板检测操纵杆的状态变化，根据一定算法和控制决策程序，得出控制结论。即是否应该发出控制指令，和向哪个控制模块发出相应的控制指令和调速指令。控制指令和调速指令先后发出。指令可以通过 RS485 总线传输，或者无线 Zigbee 传输。二、项目技术情况（一）简述采用无线 Zigbee 的方式来做

3、为工业控制通讯方式，是一个大胆的创新。Zigbee 由于其高加密性和组网方便的特点。越来越受到工业领域的青睐。相比较传统的电台无线通讯。Zigbee 的功耗较低，并且不存在信道串台干扰的问题。是新一代 2.4G 无线通讯标准。（二） 项目创新点1、集成化控制线路：采用工业级高性能 CPU 处理处理器加载通讯单元、采集单元、储存单元、控制单元、反馈单元等组成的集成板块有效的解决了以往大量控制线路错综繁杂的现象，安装简单、省力、省材。2、弱电控制强电：采用 DC5V 弱电压控制 AC380V 强电，控制方便、安全。3、数字通讯控制：采用 RS485 总线通讯和 ZigBee 无线通讯技术使控制系统

4、组网方便、加密性能高。能完成 254 台智能化起重机组网控制。4、GPRS 通讯：实现远程控制及远程数据采集。5、光电式无接触摇杆：减少机械磨损、增加使用寿命6、电流过零点自动分断技术：为了避免电机分断时，电机的过电压和对交流接触器触点的电弧灼烧，该系统采用三相分离保持技术，研发了交流电流过零点切除负载技术，使起重机平衡停止，这大大延长了接触点的寿命，并且它数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司能自动捕捉电流的交流过零点，让触头在电流过零时开断，从根本上消除了触头的拉弧。7、启动平稳、减少冲击功能:该系统在启动时自动投入电机转子限流电阻，使电机平稳启动，启动后自动切除转子限流电阻，使

5、起重机正常工作，大大减少起重机的启动电流，使起重机启动平稳，减少冲击。8、节能减排，零启动，零关闭，易安装，好维护：智能化起重机控制系统集成了测量、控制、保护、通讯、分离交流接触器为一体化模板。系统采用嵌入式智能技术，总线控制技术，使起重机的起停控制、状态控制、行程控制自动协调工作。该系统其体积小、功能强、零启动、零关闭，节能减排，一般电工即可正确无误的安装，调试和维护。（三）知识产权状况1 数字化智能起重机控制系统软件著作权登记号：2013SR0165582013 年 2 月 25 日 已授权2 一种起重机电机控制器实用新型专利号： ZL 2012 2 0527112.92013 年 3 月

6、 20日已授权3 一种起重机控制器及起重机实用新型专利号：ZL 2013 2 0035668.02013 年 8 月 14日已授权4 一种电机控制系统实用新型专利号：201320529744.32013 年 8 月 29日已受理5 一种电机控制系统发明 专利号：201310383041.92013 年 8 月 30 日 已受理三、项目实施方案（一）项目的内容与技术路线本项目为数字化智能起重机控制系统。其中包含数字起重机控制单元和执行单元。技术指标1.控制原理（1）主体采用固态继电器，分别对三相电路进行智能控制，功耗低、无火花、控制与被控制隔离度高。数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公

7、司（2）控制系统采用五档切除串联在电动机转子的电阻，以实现电动机的降压启动，这样大大减少了起重机的启动电流，使起重机启动平稳，减少冲击。（3）控制系统设计有权限控制功能。即通过加密来限制使用时间。在使用期限内可以无限制使用。一旦超过使用期限，则自动锁死。必须由管理员或者使用者密码解锁才能继续使用。（4）控制板上的 RS232 接口可接 GPRS 上网模块，可以实现远程控制和锁定/解锁功能。也可接具有 RS232 接口的称重系统等。（5）控制系统由于工作环境温度：-20-60；工作环境湿度：95%无冷凝(40时)；无火花耐腐蚀等优点可以广泛应用于冶金行业、防爆行业。（6）运行方式启动失电保护对于

8、升降型控制器，当主令置任何非零档位启动时，如果此时电机没有得电，则制动器不会打开。这个措施可以避免启动时因电机失电而导致遛钩。 2 模块的原理（1） 模块功能 通讯功能： 具有 RS485 总线通讯，ZigBee 无线通讯和 GPRS 通讯功能，实现远程管理控制，远程编程控制和远程数据采集 组网功能： 通过上位管理智能控制器协调，具有在无须网桥的前提下进行组网，RS485 总线能控制 32 台智能化起重机，ZigBee 无线通讯能控制 254 台智能起重机。通讯速率： 通讯速率为 9600bps通讯错码率：通讯错码率不大于 0.006%RS485 总线进行通讯时，距离不小于 1.5KmZigB

9、ee 无线进行通讯时，距离不小于 0.3Km操纵杆发出指令到执行单元开始动作的控制响应时间不大于 50ms三相电源输入接口用来供电（380V 交流电），通过调节外接 220V 交流接触器来控制电阻箱电阻的投切，达到调速的目的。外部开关量输入起控制开启作用，电压反馈模块根据起重机的载重量由压力传感器把所承受的压力转换成电压，从而将载重量直观的反馈在电压上。RS232 接口可接 GPRS 上网模块，可以实现远程控制和锁定/解锁功能，也可接具有 RS232 接口的称重系统等。输出电压为 12V，把输入较大的电压通过变压器变换为适合使用的电压。3.控制方式选择三相三线制：变压器为 380V 输入，双

10、9V 输出，输出两路电流均分。此时电路板上仅需要焊接 T101、T102 两个变压器，然后短接 P102 的 1 和 2 两位，压敏电阻 R101、R102、R103 为 750V，电压反馈端的电阻 R1001 和 R1005 为150K/1W。三相四线制：变压器为 220V 输入，双 9V 输出，输出两路电流均分。此时电路板上三个变压器全部需要焊接，然后短接 P102 的 3 和 2 两位，压敏电阻R101、R102、R103 为 430V，电压反馈端的电阻 R1001 和 R1005 为 100K/1W。此协议通过对拨码开关的设置可实现控制台对通讯地址的控制进而控制行车对象及方式（1）接口

11、方式：RS485 硬件接口 （2）传输方式：异步串行，半双工传输方式。 在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个接收数据。 数据在串行异步通信过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。 数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司（3）拓扑结构：单主机多从机系统。（4）通讯格式：9600,8,1,n；广播地址为 0；地址设置：地址通过电路板上拨码开关第 1-5 位来设置，如表中所示，白色表示开关位置。 RS485 通讯协议接口方式：RS485 硬件接口 1传输方式：异步串行，半双工传输方式。 2在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个接收数据。 数据在串行异步通信过程中，是以报文的

12、形式，一帧一帧发送。 拓扑结构：单主机多从机系统。 34通讯格式：9600,8,1,n；广播地址为 0；地址设置：地址通过电路板上拨码开关第 1-5 位来设置，如表中所示，白色表示开关位置。通讯地址 行车 备注0Xa112345O N大车 点对点控制地址0xb112345O N小车 1 点对点控制地址0xb212345O N小车 2 点对点控制地址0xc112345O N主吊 1 点对点控制地址0xc212345O N主吊 2 点对点控制地址0xd112345O N副吊 1 点对点控制地址数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司0xd212345O N副吊 2 点对点控制地址0xb3

13、小车 1+小车 2 联动地址0xc3 主吊 1+主吊 2 联动地址0xd3 副吊 1+副吊 2 联动地址说明：1、大车、小车 1、小车 2、主吊 1、主吊 2、副吊 1、副吊 2 通讯地址按表中点对点控制地址设置；2、联动地址为控制台发出联动控制命令中的地址。若发出指令中地址为 0xb3，则小车 1 和小车 2 一起动作；无需设置。通讯协议：参照 MODBUS RTU 协议编写；读数据地址 0x03 起始地址 数据个数 CRC_L CRC_H地址 0x03 数据个数 数值 1 数值 N CRC_L CRC_H控制指令地址 0x06 0x20 0x00 0x00 0x01 正转0x02 反转0x

14、03 停CRC_L CRC_H地址 0x06 0x20 0x00 0x00 0x01 正转0x02 反转0x03 停CRC_L CRC_H设定档位地址 0x06 0x21 0x00 档位_H 档位_L CRC_L CRC_H地址 0x06 0x21 0x00 档位_H 档位_L CRC_L CRC_H心跳包广播地址 0x06 0x30 00 00 00 CRC_L CRC_H广播地址 0x06 0x30 00 00 00 CRC_L CRC_H设置制动地址 0x06 0x22 00 0x01 制动0x00 不制动CRC_L CRC_H地址 0x06 0x22 00 0x01 制动0x00 不制

15、动CRC_L CRC_H读状态地址 0x03 0x20 0x01 0x00 0x01 CRC_L CRC_H数字化智能起重机控制系统河南江河重工集团有限公司地址 0x03 0x00 0x04 0x0001 正转0x0002 反转0x0003 待机0x0004 故障中开关量信息（两个字节）CRC读地址广播地址 0x03 0x20 0x02 0x00 0x01 CRC_L CRC_H广播地址 0x03 0x00 0x04 0x00 地址1/2/3CRC_L CRC_H读档位地址 0x03 0x20 0x03 0x00 0x01 CRC_L CRC_H地址 0x03 0x00 0x02 0x00 档

16、位 CRC_L CRC_H读制动标志地址 0x03 0x20 0x04 0x00 0x01 CRC_L CRC_H地址 0x03 0x00 0x02 0x00 制动标志CRC_L CRC_H读开关量状态地址 0x03 0x20 0x05 0x00 0a CRC_L CRC_H地址 0x03 0x00 0x04 IO_Latch1 IO_Latch2CRC_L CRC_H读反馈信号状态地址 0x03 0x20 0x0F 0x00 03 CRC_L CRC_H地址 0x03 0x00 0x02 Ua_FB Ub_FB CRC_L CRC_H锁定/解锁地址 0x06 0xfh 0x00 0x00 0x01/0x00CRC_L CRC_H地址 0x06 0x10 0x00 0x00 0x01/0x00CRC_L CRC_H（二）项目组织实施方案本项目建设一条智能化起重机控制系统组件分选、功率选配、层压、组件监测的生