專利名稱：塔機防撞及區域保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型與防止多臺塔機相互碰撞和區域保護的電子控制裝置有關。
目前已有的塔機群防互撞及區域保護裝置采用的技術方案均是在各臺塔機上安裝單片機程控系統，通過網絡傳輸線相聯，實時判斷有無碰撞危險或是否逼近保護區域，必要時自動通過塔機電控系統限制這種運行的繼續，從而起到安全防護作用。由于機構獲取信號的裝置是模擬傳感器，通過電流或電壓放大后傳輸至單片機程控系統進行綜合處理，準確性和可靠性不高，模擬信號的穩定性不好，受溫度、濕度、電源波動等因素的影響時及易出現漂移，需要經常進行調校處理。傳感器傳動裝置具有特定的安裝傳動比，即對不同機構和運行范圍，必需進行正確的傳動比(齒輪)配置。安裝使用時調校、設定工作比較煩鎖費時。使用過程中，塔機參數改變時，必須由維護人員上塔機進行修改設定。
本實用新型的目的是提供一種傳感器信號準確、可靠，其安裝無特定傳動比要求，機構適應性好、安裝調校簡便，顯示直觀，控制準確的塔機防撞及區域保護裝置。
本實用新型是這樣實現的本實用新型塔機防撞及區域保護裝置。塔機司機室1內裝有主控制箱2和顯示屏3。數字傳感器RE1安裝于塔機回轉上支承處回轉限位器的轉動軸上或者直接裝于同回轉大齒圈嚙合的專用小齒輪軸上，數字傳感器RE2安裝于塔機大臂上小車變幅機構行程限位器的轉動軸上，控制箱2內裝有回轉設置開關K3和小車變幅運行設置開關K4，若干支直流繼電器J具有常閉觸點，裝于主控制箱2內，有萬向臂行程開關K1裝于回轉上支承上，位置處于上下支承相對運動的接合處，萬向臂行程開關K2裝于大臂下弦、小車經過時能碰撞處，主控箱2內有可編程序控制器P2與直流穩壓電源P1連接，通過通信電纜11與計算機通信卡12連接，P2輸入端與K1-K4、RE1和ER2連接，P2的輸出端與直流繼電器J，顯示屏3連接，P2包括塔吊左、右回轉限位電路4、5，塔吊回轉制動控制電路6，塔吊小車向內、外運動高速限制電路7、8，塔吊小車向內、外運行限位電路9、10。
本實用新型若于直流繼電器J分別為塔吊左、右回轉限位電路4、5的繼電器J2、J1，其常閉觸點為H2、H1，塔吊回轉制動控制電路6的繼電器J3，塔吊小車向內、外運行高速限制電路7、8的繼電器J7、J5，其常閉觸點為X4、X2，塔吊小車向內、外運行限位電路9、10的繼電器J6、J4，其常閉觸點為X3、X1。
本實用新型分別位于若干個主控箱中的若干個可編程序控制器分別通過通信電纜與一臺計算機連接。
本實用新型P2為西門子S7-200系列可編程序控制器CPU224與P1和P3連接，P1為西門子DC24V/2.5A直流穩壓電源，P3為西門子EM222，8輸出擴展模塊，P1的0.1、0.2、1.0、1.4腳分別連接K1、K2、K3、K4，P1的0.6、0.7腳連接RE1，P1的1.2、1.3腳連接RE2，RE1、RE2為DC5～24V旋轉式脈沖編碼器，其地端與P1的M腳連接，其24V端與K1-K4連接，P2的3、8腳接計算機通信卡12，P2的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7腳接繼電器J2、J3、J4、J5、J6、J7、J1，P2的M、L、0.0腳接顯示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P2的1.0、1.1腳接L1、L2，P3的5腳接喇叭R、0.1、2、3腳接L3、L4、L5、L6，L1-L4為顯示屏的大臂左右回轉限制的小車前后運行限制的圖形符號告警燈，L5、L6為顯示屏上的正常和故障指示燈。⑦、⑨、⑧、⑩為顯示屏上的確3位半數字發光二級管屏，顯示小車運行幅度值，J1-J7為DC24V直流繼電器。
本實用新型有如下優點1、計算機設監控界面，以動態圖形方式顯示聯網塔機的大臂方位和吊運小車運行狀況。
2、監控界面中以色塊形式顯示保護區域和障礙區域，文字注明各臺塔機的高度和最大幅度。
3、控制方面，只需將幾根控制線串接入塔機電控箱的左/右回轉限位線路、控動線路中及小車機構正/反向運動的減速/限位停車線路中即可，安裝簡便。
4、聯網正常工作對起安全防護作用，不工作時(未開機)與未安裝本實用新型時無異，不影響塔機正常使用。
5、具有動臂式和水平臂式塔機混合使用的塔機群聯網控制功能，適應性強。
6、遇突然停電和關機時，實用新型將自動保存當前的有用數據。下次運行時自動提取。
7、傳感器傳動不需特定的傳動比要求，機構適應性好。
如下是本實用新型的附圖
圖1為本實用新型的結構圖圖2為本實用新型組成網絡的連接方式圖。
圖3為本實用新型的框圖。
圖4為本實用新型繼電器的連接圖。
圖5為本實用新型的電路原理圖。
圖6為等高兩塔機回轉運行控制示意圖。
圖7不等高兩塔機回轉運行控制示意圖。
如下是本實用新型的實施例電路圖中采用的元件簡要說明如下J1～J7--只DC24V直流繼電器，具有常開/常閉觸點。裝于箱內。
RE1、RE2--DC5～24V旋轉式脈沖編碼器，屬數字型傳感器。RE1聯結于塔吊回轉上支承處回轉限位器的轉動軸上；RE2聯結于塔吊大臂上小車變幅機構行程限位器的轉動軸上。
L8--AC220V無聲永磁式吸盤紅色報警燈，防撞系統非工作和故障時閃亮。置于司機室內或外。
R--接電常鳴式DC24V小蜂鳴器。裝于箱內。
K--單系統電流開關。裝于箱內。
K3、K4--分別是回轉設置和小車變幅運行設置開關。裝于箱內。
K1--萬向行駛程式開關1，裝于回轉上支承上，位置處于上下支承相對運動的接合處。
K2--萬向行駛程式開關2，裝于大臂下弦處，小車經過時能碰撞開關。
L1～L4--顯示屏的小車前后運行限制和大臂右回轉限制的告警燈。顯示屏掛于司機室中。
L5、L6--顯示屏上的系統正常和故障指示燈。
⑦--此輸出接入顯示屏上的3位半數字發光二級管屏，顯示小車運行幅度值(m)。
P1--西門子DC24V/2.5A直流穩壓電流。
P2--西門子S7-200系統可編程序控制器(簡稱PLC)CPU224，14輸入10輸出。
P3--西門子EM222，8輸出擴展模塊。
本實用新型工作過程本實用新型正常聯網工作時，各臺單機的PLC不間斷的接收來至小車運行和回轉脈編碼器的脈沖數，經PLC軟件包的數字計算處理，而設于現場辦公室中之系統中央計算機通過傳輸電纜，連續循環不斷地與各臺單機交互通信，實時計算各臺塔機的大臂(平衡臂)方位和吊運小車位置以及它們的運行狀態(動、停、快慢、方向)；一但計算到可能出現的干擾互碰或靠近禁止吊鉤(或大臂)跨越的保護區域，如街道、校園、鐵路、高速路、電網等等時，計算機向某單機發出相關指令，先對塔機操作者發聲光預警提示，直至控制此臺塔機的電控裝置動作，自動限位這種操作的繼續，而反向操作不受任何影響。
本實用新型對塔機運行的智能控制內容1、塔機左、或回轉的停車限位。
2、塔機回轉制動器的動作。
3、水平臂式塔機吊運小車前、后運行的減速和停車。
4、動臂變幅式塔機大臂俯、仰角運行的停車限位。
本實用新型的連網運行控制過程下面以3個典型實際工況為例對連網運行控制過程作詳細說明①，等高兩塔機回轉運行控制當兩塔安裝距離小于兩大臂長度之和時，在兩大臂回轉接近時必須及時停車和必要時進行制動，否則將可能發生大臂碰撞事故。
如圖6所示，A右轉B靜止或右轉S1-兩大臂間的最小垂直距離，是動態變化值。
S2-鍵盤輸入的安全預警距離。
S3-鍵盤輸入的安全(停車斷電)距離。
S4-鍵盤輸入的制動距離(最小安全距離)。
系統程序首先判斷高度及安裝距條件成立，再連續不斷的計算S1值并將其與S2、S3、S4值進行比較，分別產生以下幾種控制a.S2≥S1≥S3時，系統程序將向A塔PLC發出。
左轉預警命令01。A塔PLC程序接收01命令并立即執行P2輸出點1.0和P3的點。4間斷輸出DC24V+電壓，使顯示屏右轉限制燈L1間斷閃亮；R間斷鳴響。
b.S1≤S3時，系統程序將向A塔PLC發出左轉限制命令01。A塔PLC程序接收02命令并立即執行P2輸出點0.7及1.0和P3的點。4及。5連接輸出DC24V+電壓，繼電器J1接電動作斷開觸點(右轉停車)及顯示屏右轉限制燈L1常亮；R常鳴。
c.大臂由于慣性將繼續滑行減速。當S1≤S4時，系統程序將向A塔PLC發出左轉限制命令00。執行結果為在前一狀態(這里為b狀態)保持的同時，P2輸出點地0.2輸出DC24V+電壓，繼電器J3接電動作斷開觸點進行回轉制動。
②，不等高交叉兩塔機回轉運行控制碰撞將發生在高塔吊鉤鋼索與低塔大臂之間，即保證高塔小車不跨越低塔大臂。見圖4設A高B低，A轉B靜止或右轉S1-B大臂和A小車間的最小距離，是動態變化值。
S2-鍵盤輸入的安全預警距離。
S3-鍵盤輸入的安全(停車斷電)距離。
S4-鍵盤輸入的制動距離(最小安全距離)。
L-B塔實體到A塔回轉中心的最小距離，是動態變化值。
RA-A塔的實際小車幅度值。
系統程序首先判斷高度和安裝距條件成立否，如成立則比較判斷RA和L值，當RA≥L時再連續不斷的計算S1值，并將其與S2、S3、S4值進行比較，接下去的控制內容同①的a.b.c.項。
如A、B塔相對回轉時，系統程序將對S1、S2、S3、S4值作×2處理。
③，高低塔大臂交叉時小車運行的控制控制目標是保證高塔小車(吊鉤)不跨越低塔上空。
如圖5所示，設A高B低，A小車向外運行I1-高塔小車沿運行方向至交叉點距離，為動態值。
I2-鍵盤入的小車減速(斷高速)預警距離。
I3-鍵盤輸入的小車安全停車距離。
系統程序首先判斷高度和安裝距條件成立否和是否處于交叉狀態，如已處于交叉狀態，系統程序將連續不斷的計算I1值，并將其與I2、I3值進行比較，分別產生以下幾種控制；a.I1＞I2時，系統程序無任何指令發出。
b.I1≤I2系統程序將向A塔PLC發出小車向外運行減速(高速轉低速)命令21。A塔PLC程序接收21命令并立即執行P2輸出點0.4輸出DC24V+電壓，使J5繼電器通電動作，斷開高速向外運行電路，同時P3的點。0及。5間斷輸出DC24V+電壓，使顯示屏向外運行限制燈L3間斷閃亮；R間斷鳴響。
c.I1＝I2時，系統程序將向A塔PLC發出小車向外運行限制(停車)命令22。A塔PLC程序接收22命令并立即執行P2出點0.4和0.3及P3的點。0及。5同時持續輸出DC24V+電壓，繼電器J5保持接電狀態和J4接電動作，斷開小車向外運行電路(停車)及顯示屏向外運行限制燈L3燈常亮；R常鳴。
③，復位開關的主要作用a.塔機運行過程中，每碰撞一次，系統程序就以庫存的初始設置數據對系統實際數據進行覆蓋更新，始終保證實際位置與系統數據一致。
b.因某些原因防撞系統關機或脫網；而塔機并未停止使用，如再次開啟防撞系統并正常連網工作時，塔機大臂實際方位及小車位置將全與系統程序中的數據(斷電時自動存貯的當時數據)不符，復位開關的首次碰撞即可解決。
權利要求1.塔機防撞及區域保護裝置，其特征在于塔機司機室(1)內裝有主控制箱(2)和顯示屏(3)，數字傳感器RE1安裝于塔機回上支承處回轉限位器的轉動軸上或者直接裝于同回轉大齒圈嚙合的專用小齒輪軸上。數字傳感器RE2安裝于塔機大臂上小車變幅機構行程限位器的轉動軸上控制箱(2)內裝有回轉設置開關K3和小車變幅運行設置開關K4，若干支直流繼電器J具有常閉觸點，裝于主控制箱(2)內，有萬向臂行程開關K1裝于回轉上支承上，位置處于上下支承相對運動的接合處，萬向臂行程開關K2裝于大臂下弦、小車經過時能碰撞處，主控箱(2)內有可編程序控制器P2與電源P1連接，通過通信電纜(11)與計算機通信卡(12)連接，P2輸入端與K1-K4、RE1和ER2連接，P2的輸出端與直流繼電器J，顯示屏(3)連接，繼電器J的輸出分別接塔吊左、右回轉限位電路(4)、(5)，塔吊回轉制動控制電路(6)，塔吊小車向內、外運動高速限制電路(7)、(8)，塔吊小車向內、外運行限位電路(9)、(10)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于若干直流繼電器J分別為塔吊左、右回轉限位電路(4)、(5)的繼電器J2、J1，其常閉觸點為H2、H1，塔吊回轉制動控制電路(6)的繼電器J3，塔吊向內、外運行高速限制電路(7)、(8)的繼電器J7、J5，其常閉觸點為X4、X2，塔吊向內、外運行限位電路(9)、(10)的繼電器J6、J4，其常閉觸點為X3、X1。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于分別位于若干個塔機主控箱中的若干個可編程序控制器分別通過通信電纜與一臺計算機連接。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于P2為西門子S7-200系列可編程序控制器CPU224與P1和P3連接，P1為西門子DC24V/2.5A直流穩壓電源，P3為西門子EM222，8輸出擴展模塊，P1的0.1、0.2、1.0、1.4腳分別連接K1、K2、K3、K4，P1的0.6、0.7腳連接RE1，P1的1.2、1.3腳連接RE2，RE1、RE2為DC5～24V旋轉式脈沖編碼器，其地端與P1的M腳連接，其24V端與K1-K4連接，P2的3、8腳接計算機通信卡，P2的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7腳接繼電器J2、J3、J4、J5、J6、J7、J1，P2的M、L、0.0腳接顯示屏⑩、⑧、⑨、⑦，P2的1.0、1.1腳接L1、L2，P3的5腳接喇叭R，0.1、2、3腳接L3、L4、L5、L6，L1-L4為顯示屏的大臂左右回轉限制的小車前后運行限制的圖形符號告警燈，L5、L6為顯示屏上的正常和故障指示燈，⑦、⑨、⑧、⑩為顯示屏上的3位半數字發光二級管屏，顯示小車運行幅度值，J1-J7為DC24V直流繼電器。
專利摘要本實用新型是塔機防撞及區域保護裝置。塔機司機室1內裝有主控制箱2和顯示屏3。數字傳感器RE
文檔編號B66C23/00GK2480352SQ0120618
公開日2002年3月6日 申請日期2001年5月9日 優先權日2001年5月9日
發明者王保路, 黃維國 申請人:成都新泰建筑機械有限公司