專利名稱：天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及吊物自動(dòng)檢測(cè)裝置，特別指一種天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中，大噸位貨料的搬運(yùn)及吊裝普遍采用天車吊物系統(tǒng)，目前天車吊物應(yīng)用技術(shù)正朝著科技化、深度化的方向發(fā)展，天車吊物涉及的技術(shù)問題越來越細(xì)化。現(xiàn)有的天車吊物傳感系統(tǒng)及信號(hào)傳輸系統(tǒng)是天車吊物系統(tǒng)的應(yīng)用瓶頸，由于傳感及信號(hào)的傳輸不穩(wěn)定，導(dǎo)致故障率很高，而且抗干擾能力弱，數(shù)據(jù)經(jīng)常丟失。程序流程控制也是天車吊物系統(tǒng)的應(yīng)用瓶頸，目前的天車吊物程序復(fù)雜，不穩(wěn)定，出錯(cuò)率高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種應(yīng)用廣泛、故障率低，維修量少、運(yùn)行穩(wěn)定的天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是構(gòu)造一種包括電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器、信號(hào)放大電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)的天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器成正比的轉(zhuǎn)換為毫伏級(jí)電壓，經(jīng)信號(hào)放大電路將毫伏級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為伏特級(jí)電壓，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路將伏特級(jí)電壓轉(zhuǎn)化成電流，該電流信號(hào)傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應(yīng)變負(fù)荷式傳感器。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:本實(shí)用新型，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)天車吊物識(shí)別正確率可達(dá)100%，且已成功應(yīng)用于天車庫房管理定位系統(tǒng)，為天車庫房管理定位系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的吊物信息，是鋼鐵企業(yè)庫區(qū)的自動(dòng)化管理、信息化管理十分重要的部分，特別是外圍電路簡(jiǎn)單，接線方便，維護(hù)量減少故障率降低勢(shì)必會(huì)廣泛應(yīng)用于天車庫房管理定位系統(tǒng)及天車超重安全保護(hù)等領(lǐng)域。本實(shí)用新型具體優(yōu)點(diǎn)包括:1.本實(shí)用新型前級(jí)信號(hào)處理部分是通過簡(jiǎn)單外圍硬件電路，關(guān)健點(diǎn)用焊接方式電路板密封從而減少維護(hù)量，降低了系統(tǒng)的故障率。2.本實(shí)用新型基于PLC數(shù)據(jù)處理技術(shù)，算法靈活以便于調(diào)試與維護(hù)。輸出信號(hào)多樣用應(yīng)廣泛，數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用于天車重量檢測(cè)或作為天車限重裝置，也可通過PLC端口傳送給工控機(jī)等工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備。3.本實(shí)用新型主要應(yīng)用于強(qiáng)干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，采用電流傳輸O 20mA的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過PLC硬件與程序?yàn)V波，采集天車動(dòng)作信號(hào)作為判斷從而保證吊物自動(dòng)識(shí)別100%準(zhǔn)確，與其他上位機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)通信問題時(shí)PLC能保存一定的吊運(yùn)記錄數(shù)據(jù)從而保證吊運(yùn)數(shù)據(jù)不丟失。4.工業(yè)自動(dòng)化中移動(dòng)機(jī)車控制要求越來越高，簡(jiǎn)單但穩(wěn)定且功能強(qiáng)大的硬件控制電路是其強(qiáng)有力的技術(shù)保證。
圖1是本實(shí)用新型主要電路結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)調(diào)理電路圖。圖3是本實(shí)用新型的PLC控制系統(tǒng)的程序流程圖。
具體實(shí)施方式
由圖1至圖3可知本實(shí)用新型包括電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器、信號(hào)放大電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器成正比的轉(zhuǎn)換為毫伏級(jí)電壓，經(jīng)信號(hào)放大電路將毫伏級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為伏特級(jí)電壓，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路將伏特級(jí)電壓轉(zhuǎn)化成電流，該電流信號(hào)傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應(yīng)變負(fù)荷式傳感器。所述的信號(hào)放大電路與電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器連接，電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大電路內(nèi)放大芯片的接入端傳入，信號(hào)放大后，經(jīng)接出端傳出。所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換芯片及與其串聯(lián)的三極管及電阻，三者組成的電路與另外一個(gè)電阻并聯(lián)而成，電壓電流轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)放大電路連接，電壓信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)。所述的穩(wěn)壓電路包括兩組并聯(lián)的穩(wěn)壓集成塊，穩(wěn)壓電路連接電阻應(yīng)變式傳感器橋，將±15V電壓變成±6V的電壓后,供給電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器橋。PLC控制系統(tǒng)包括以下步驟:(I)開始運(yùn)行程序，檢測(cè)PLC是否為第一次通電掃描；(2)若步驟(I)中的檢測(cè)結(jié)果為是，則調(diào)用PLC設(shè)定起吊放吊判斷值放入程序內(nèi)存單位，同時(shí)掃描天車動(dòng)作信號(hào)及物重?cái)?shù)據(jù)作為判斷條件；(3)若步驟(I)中的檢測(cè)結(jié)果為否，則直接調(diào)用PLC程序內(nèi)存單元內(nèi)的放吊起吊判斷值及物重?cái)?shù)據(jù)，第一次為未吊物狀態(tài)；(4)掃描物重?cái)?shù)據(jù)，檢測(cè)掃描的物重?cái)?shù)據(jù)是否大于物重初始值；(5)若步驟(4)的檢測(cè)結(jié)果為是，則調(diào)用起吊判斷程序；(6)檢測(cè)起吊動(dòng)作信號(hào)；(7)檢測(cè)天車上次為未吊物狀態(tài)；(8)更新和保存PLC程序內(nèi)存單元內(nèi)的X、Y、Z地址；(9)檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，是否有一次的物重少于物重判斷值；(10)若步驟(9)的檢測(cè)結(jié)果為是，則檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，物重是否全部小于物重判斷值；(11)若步驟(10)的檢測(cè)結(jié)果為是，則返回步驟(8)；(12)若步驟(10)的檢測(cè)結(jié)果為否，則返回步驟(9)；(13)若步驟(9)的檢測(cè)結(jié)果為否，則起吊成功；(14)保存已吊物狀態(tài)及吊物時(shí)的X、Y、Z地址數(shù)據(jù)，吊物序號(hào)加I ;(15)若步驟(4)的檢測(cè)結(jié)果為否，則調(diào)用放吊判斷程序；(16)檢測(cè)天車上次為已吊物狀態(tài)；[0038](17)更新和保存PLC程序內(nèi)存單元內(nèi)的X、Y、Z地址；(18)檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，是否有一次的物重大于物重判斷值；(19)若步驟(18)的檢測(cè)結(jié)果為是，則檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，物重是否全部大于物重判斷值；(20)若步驟(19)的檢測(cè)結(jié)果為是，則返回步驟(17)；(21)若步驟(19)的檢測(cè)結(jié)果為否，則返回步驟(18)；(22)若步驟(18)的檢測(cè)結(jié)果為否，則放吊成功；(23)保存未吊物狀態(tài)及放物時(shí)的X、Y、Z地址數(shù)據(jù)，吊物序號(hào)加I。天車吊物的硬件控制電路:天車的載荷通過電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)起重機(jī)吊起重物后，傳感器受壓產(chǎn)生與載荷成正比例的毫伏級(jí)電壓，為了減小干擾，改用電流傳輸，采用O 20mA的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為此，在對(duì)電阻橋輸出的毫伏級(jí)電壓進(jìn)行放大之后，變成伏特級(jí)的電壓，再將其轉(zhuǎn)變成O 20mA的電流，通過電纜傳輸。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電壓多用±15V，增加二級(jí)穩(wěn)壓電路，將通過電纜傳送過來的±15V電壓變成±6V電壓，供給電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器橋，保證電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器橋供電數(shù)值不變而且更加平穩(wěn)。經(jīng)過以上電路后，用于輸入信號(hào)調(diào)理板的四芯電纜是(輸入接口):1、AN-傳感器信號(hào)輸出負(fù)；2、AN+傳感器信號(hào)輸出正；3、一 6V傳感器電源供電線負(fù)；4、+ 6V傳感器電源供電線正。信號(hào)調(diào)理板傳輸至PLC的四芯電纜是(輸出接口):1、信號(hào)輸出線。輸出O 20mA的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流,代表重量信號(hào)；2、+ 15V電源供電線；3、一 15V電源供電線；4、地線。實(shí)際設(shè)計(jì)的信號(hào)調(diào)理電路如圖2所示。天車吊物的PLC軟件控制系統(tǒng):把天車重量傳感器處理后的O 20mA模擬信號(hào)傳送到PLC控制系統(tǒng)，為防止因信號(hào)干擾而引起誤判斷，O 20mA模擬信號(hào)經(jīng)過PLC濾波器再經(jīng)過PLC程序?yàn)V波處理后通過天車上一些開關(guān)動(dòng)作信號(hào)判斷起放吊動(dòng)作，具體實(shí)現(xiàn)如下:PLC濾波器處理:模擬信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間或傳送模擬量信號(hào)至模擬的信號(hào)線的長(zhǎng)度和狀況，也可能會(huì)引起模擬輸入值的波動(dòng)，在這種情況下，波動(dòng)值可能變化太快，導(dǎo)致程序邏輯無法有效響應(yīng)，可在CPU中組態(tài)濾波器，以平滑模擬輸入信號(hào)，從而將一個(gè)平均值傳送給程序邏輯，對(duì)于CPU 22X，可在單個(gè)模擬輸入上選擇軟件濾波器，過濾值是預(yù)選數(shù)目的模擬輸入采樣的平均值，對(duì)于所有啟用過濾的模擬輸入，濾波器采用相同的規(guī)范(采樣數(shù)目和死區(qū))，濾波器具有快速響應(yīng)特性，使得較大的變化可以在過濾值中得到快速反映，當(dāng)輸入相對(duì)于平均值超出指定的變化值時(shí)，濾波器將使一個(gè)階躍函數(shù)改變?yōu)樽钚碌哪M輸入值，該變化值即為死區(qū)，它在模擬輸入數(shù)字值的計(jì)數(shù)器中指定，當(dāng)CPU的模擬濾波器打開時(shí)，模擬值將在每次CPU掃描時(shí)自動(dòng)讀入。在Al字(用于程序邏輯)中報(bào)告的實(shí)際值通過對(duì)這些測(cè)量到的模擬值求平均值而得出，在系統(tǒng)塊編輯器的輸入濾波器分支的"模擬"標(biāo)簽的"采樣數(shù)目〃域中，指定用于計(jì)算平均值的數(shù)值的數(shù)目，采樣數(shù)目可以設(shè)置為下列數(shù)值:2、4、8、16、32、64、128和256，采樣數(shù)目多將使結(jié)果穩(wěn)定但響應(yīng)較慢，采樣數(shù)目少將使結(jié)果不穩(wěn)定但響應(yīng)較快。PLC程序?yàn)V波及起吊、放吊位置判斷處理:把PLC濾波器處理后的模擬信號(hào)經(jīng)過按PLC循環(huán)周期讀物重模擬量的值，采用先進(jìn)先出的原則，將最近的20次，去掉最大值和最小值的平均值作為最終判斷是否吊物的數(shù)值，然后與采集天車吊鉤上升、下降動(dòng)作通過程序判斷出天車吊物的起吊與放吊信息的X方向位置、Y方向位置、Z方向位置，把所得到的位置信息保存后由其他系統(tǒng)采集，其PLC程序判斷是否吊物思路如下:起吊判別條件(已吊物):1、有吊鉤上升動(dòng)作；2、原為未吊物狀態(tài)；3、物重已改變(物重超過設(shè)定值)；滿足1、2、3后鎖定X方向、Y方向、Z方向地址(其他系統(tǒng)提供地址數(shù)據(jù))4、PLC程序掃描100次物重穩(wěn)定超過設(shè)定值滿足1、2、3、4后記錄:1、工作序號(hào)加I ;2、X方向、Y方向、Z方向位置；3、當(dāng)前狀態(tài)正在吊物(已吊物)。放吊判別條件(未吊物):1、有吊鉤下降動(dòng)作；2、原為已吊物狀態(tài)；3、物重已改變(物重低于設(shè)定值)；滿足1、2、3后鎖定X方向、Y方向、Z方向地址(其他系統(tǒng)提供地址數(shù)據(jù))；4、PLC程序掃描100次物重穩(wěn)定低于設(shè)定值；滿足1、2、3、4后記錄:1、工作序號(hào)加I ;3、X方向、Y方向、Z方向(其他系統(tǒng)提供地址數(shù)據(jù))；4、當(dāng)前狀態(tài)未吊物(已放吊)。PLC的控制程序流程說明:程序開始運(yùn)行一如果是第一次通電掃描PLC程序則調(diào)用PLC設(shè)定起吊放吊判斷值放入程序內(nèi)存單元同時(shí)掃描天車動(dòng)作信號(hào)及物重?cái)?shù)據(jù)做為判斷條件；如果不是第一次通電，則直接調(diào)用PLC起吊放吊判斷值內(nèi)存單元及物重?cái)?shù)據(jù)(第一次為未吊物狀態(tài))一如掃描的物重?cái)?shù)據(jù)大于物重初始值則調(diào)用a (起吊判斷程序)，如掃描的物重?cái)?shù)據(jù)少于物重初始值則調(diào)用b (放吊判斷程序):a檢測(cè)起吊動(dòng)作信號(hào)、檢測(cè)天車上次為未吊物狀態(tài)、更新保存X、Y、Z地址數(shù)據(jù)、檢測(cè)PLC掃描100次是否全部大于物重初始化值、若不是則檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，物重是否全部小于物重初始化值、若全部小于，則重新更新保存X、Y、Z地址數(shù)據(jù)、若有一次大于，則重新檢測(cè)PLC掃描100次是否全部大于物重初始化值、若物重?cái)?shù)據(jù)穩(wěn)定100次大于物重初始化值則起吊成功、保存已吊物狀態(tài)及吊物時(shí)的X、Y、Z地址數(shù)據(jù)(吊物序號(hào)加I)；b檢測(cè)天車上次為已吊物狀態(tài)、更新保存X、Y、Z地址數(shù)據(jù)、檢測(cè)PLC掃描100次是否全部小于物重初始化值、若不是則檢測(cè)PLC掃描100次內(nèi)，物重是否全部大于物重初始化值、若全部大于，則重新更新保存Χ、Υ、Ζ地址數(shù)據(jù)、若有一次小于，則重新檢測(cè)PLC掃描100次是否全部小于物重初始化值、若物重?cái)?shù)據(jù)穩(wěn)定100次小于物重初始化值則放吊成功、保存已放物狀態(tài)及吊物時(shí)的X、Y、Z地址數(shù)據(jù)(吊物序號(hào)加I)。注:PLC初始狀態(tài)為未吊物狀態(tài)，吊物序號(hào)為其他系統(tǒng)提供，方便其他上位機(jī)等系統(tǒng)做吊運(yùn)記錄，PLC可保存50組吊運(yùn)記錄，X、Y、Z方向?yàn)樘燔嚾S定位地址數(shù)據(jù)。物重傳感器安裝后需作如下檢查:(I)檢查各傳感器規(guī)格是否與要求一致；(2)檢查底座與限位器高度，觀察軸承座式傳感器的軸承座與鋼絲繩卷筒、減速機(jī)軸及軸殼、高度限位器軸心、旋轉(zhuǎn)編碼器的聯(lián)軸器是否嚴(yán)格同心同軸，六者處于水平狀態(tài)；(3)檢查各傳感器與信號(hào)調(diào)理電路板是否按要求正確接線。傳感器橋與信號(hào)調(diào)理板的接口是CN1，傳感器橋的四根接口線顏色分別是紅、黃、藍(lán)、白，在印制板的右上方是CNl并用中文文字標(biāo)注了顏色，要求根據(jù)顏色關(guān)系一一對(duì)應(yīng)相連，為了保證連接可靠，此接口需焊接；(4)檢查信號(hào)調(diào)理板 與PLC的接口是否正確連接，如圖2所示，信號(hào)調(diào)理板與PLC的接口是CN2，共有4個(gè)引線插孔:I腳-信號(hào)輸出線(Al),輸出O 20mA的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流,代表重量信號(hào)；2腳-地線；3腳--15V電源供電線；4腳--l.15V電源供電線。本實(shí)用新型所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.種天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器、信號(hào)放大電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器成正比的轉(zhuǎn)換為毫伏級(jí)電壓，經(jīng)信號(hào)放大電路將毫伏級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為伏特級(jí)電壓，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路將伏特級(jí)電壓轉(zhuǎn)化成電流，該電流信號(hào)傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應(yīng)變負(fù)荷式傳感器。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)放大電路與電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器連接，電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大電路內(nèi)放大芯片的接入端傳入，信號(hào)放大后，經(jīng)接出端傳出。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換芯片及與其串聯(lián)的三極管及電阻，三者組成的電路與另外一個(gè)電阻并聯(lián)而成，電壓電流轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)放大電路連接，電壓信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的穩(wěn)壓電路包括兩組并聯(lián)的穩(wěn)壓集成塊，穩(wěn)壓電路連接電阻應(yīng)變式傳感器橋，將±15V電壓變成±6V的電壓后，供給電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器橋。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種天車吊物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器、信號(hào)放大電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器成正比的轉(zhuǎn)換為毫伏級(jí)電壓，經(jīng)信號(hào)放大電路將毫伏級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為伏特級(jí)電壓，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路將伏特級(jí)電壓轉(zhuǎn)化成電流，該電流信號(hào)傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應(yīng)變負(fù)荷式傳感器，本實(shí)用新型具有簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、出錯(cuò)率低、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B66C13/48GK202924610SQ20122059627
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者陳勇波, 李杏良, 喻琪, 毛曉華, 唐光明, 劉麗慧, 李良 申請(qǐng)人:岳陽千盟電子有限公司