專利名稱：天車吊物自動識別系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及吊物自動檢測裝置，特別指一種天車吊物自動識別系統(tǒng)。
背景技術：
工業(yè)生產中，大噸位貨料的搬運及吊裝普遍采用天車吊物系統(tǒng)，目前天車吊物應用技術正朝著科技化、深度化的方向發(fā)展，天車吊物涉及的技術問題越來越細化?，F有的天車吊物傳感系統(tǒng)及信號傳輸系統(tǒng)是天車吊物系統(tǒng)的應用瓶頸，由于傳感及信號的傳輸不穩(wěn)定，導致故障率很高，而且抗干擾能力弱，數據經常丟失。程序流程控制也是天車吊物系統(tǒng)的應用瓶頸，目前的天車吊物程序復雜，不穩(wěn)定，出錯率高。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種應用廣泛、故障率低，維修量少、運行穩(wěn)定的天車吊物自動識別系統(tǒng)。本實用新型的技術方案是構造一種包括電阻應變式負荷傳感器、信號放大電路、電壓電流轉換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)的天車吊物自動識別系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應變式負荷傳感器成正比的轉換為毫伏級電壓，經信號放大電路將毫伏級電壓轉換為伏特級電壓，經電壓電流轉換電路將伏特級電壓轉化成電流，該電流信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應變負荷式傳感器。本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果:本實用新型，經過實驗天車吊物識別正確率可達100%，且已成功應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)提供準確的吊物信息，是鋼鐵企業(yè)庫區(qū)的自動化管理、信息化管理十分重要的部分，特別是外圍電路簡單，接線方便，維護量減少故障率降低勢必會廣泛應用于天車庫房管理定位系統(tǒng)及天車超重安全保護等領域。本實用新型具體優(yōu)點包括:1.本實用新型前級信號處理部分是通過簡單外圍硬件電路，關健點用焊接方式電路板密封從而減少維護量，降低了系統(tǒng)的故障率。2.本實用新型基于PLC數據處理技術，算法靈活以便于調試與維護。輸出信號多樣用應廣泛，數據可直接應用于天車重量檢測或作為天車限重裝置，也可通過PLC端口傳送給工控機等工業(yè)自動化控制設備。3.本實用新型主要應用于強干擾的工業(yè)現場，其特點是抗干擾能力強，采用電流傳輸O 20mA的工業(yè)標準，通過PLC硬件與程序濾波，采集天車動作信號作為判斷從而保證吊物自動識別100%準確，與其他上位機系統(tǒng)出現通信問題時PLC能保存一定的吊運記錄數據從而保證吊運數據不丟失。4.工業(yè)自動化中移動機車控制要求越來越高，簡單但穩(wěn)定且功能強大的硬件控制電路是其強有力的技術保證。
圖1是本實用新型主要電路結構的方框圖。圖2是本實用新型的信號調理電路圖。圖3是本實用新型的PLC控制系統(tǒng)的程序流程圖。
具體實施方式
由圖1至圖3可知本實用新型包括電阻應變式負荷傳感器、信號放大電路、電壓電流轉換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應變式負荷傳感器成正比的轉換為毫伏級電壓，經信號放大電路將毫伏級電壓轉換為伏特級電壓，經電壓電流轉換電路將伏特級電壓轉化成電流，該電流信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應變負荷式傳感器。所述的信號放大電路與電阻應變式負荷傳感器連接，電壓信號經過信號放大電路內放大芯片的接入端傳入，信號放大后，經接出端傳出。所述的電壓電流轉換電路包括轉換芯片及與其串聯的三極管及電阻，三者組成的電路與另外一個電阻并聯而成，電壓電流轉換電路與信號放大電路連接，電壓信號經電壓電流轉換電路轉化成電流信號。所述的穩(wěn)壓電路包括兩組并聯的穩(wěn)壓集成塊，穩(wěn)壓電路連接電阻應變式傳感器橋，將±15V電壓變成±6V的電壓后,供給電阻應變式負荷傳感器橋。PLC控制系統(tǒng)包括以下步驟:(I)開始運行程序，檢測PLC是否為第一次通電掃描；(2)若步驟(I)中的檢測結果為是，則調用PLC設定起吊放吊判斷值放入程序內存單位，同時掃描天車動作信號及物重數據作為判斷條件；(3)若步驟(I)中的檢測結果為否，則直接調用PLC程序內存單元內的放吊起吊判斷值及物重數據，第一次為未吊物狀態(tài)；(4)掃描物重數據，檢測掃描的物重數據是否大于物重初始值；(5)若步驟(4)的檢測結果為是，則調用起吊判斷程序；(6)檢測起吊動作信號；(7)檢測天車上次為未吊物狀態(tài)；(8)更新和保存PLC程序內存單元內的X、Y、Z地址；(9)檢測PLC掃描100次內，是否有一次的物重少于物重判斷值；(10)若步驟(9)的檢測結果為是，則檢測PLC掃描100次內，物重是否全部小于物重判斷值；(11)若步驟(10)的檢測結果為是，則返回步驟(8)；(12)若步驟(10)的檢測結果為否，則返回步驟(9)；(13)若步驟(9)的檢測結果為否，則起吊成功；(14)保存已吊物狀態(tài)及吊物時的X、Y、Z地址數據，吊物序號加I ;(15)若步驟(4)的檢測結果為否，則調用放吊判斷程序；(16)檢測天車上次為已吊物狀態(tài)；[0038](17)更新和保存PLC程序內存單元內的X、Y、Z地址；(18)檢測PLC掃描100次內，是否有一次的物重大于物重判斷值；(19)若步驟(18)的檢測結果為是，則檢測PLC掃描100次內，物重是否全部大于物重判斷值；(20)若步驟(19)的檢測結果為是，則返回步驟(17)；(21)若步驟(19)的檢測結果為否，則返回步驟(18)；(22)若步驟(18)的檢測結果為否，則放吊成功；(23)保存未吊物狀態(tài)及放物時的X、Y、Z地址數據，吊物序號加I。天車吊物的硬件控制電路:天車的載荷通過電阻應變式負荷傳感器進行檢測，當起重機吊起重物后，傳感器受壓產生與載荷成正比例的毫伏級電壓，為了減小干擾，改用電流傳輸，采用O 20mA的工業(yè)標準，為此，在對電阻橋輸出的毫伏級電壓進行放大之后，變成伏特級的電壓，再將其轉變成O 20mA的電流，通過電纜傳輸。針對現場電壓多用±15V，增加二級穩(wěn)壓電路，將通過電纜傳送過來的±15V電壓變成±6V電壓，供給電阻應變式負荷傳感器橋，保證電阻應變式負荷傳感器橋供電數值不變而且更加平穩(wěn)。經過以上電路后，用于輸入信號調理板的四芯電纜是(輸入接口):1、AN-傳感器信號輸出負；2、AN+傳感器信號輸出正；3、一 6V傳感器電源供電線負；4、+ 6V傳感器電源供電線正。信號調理板傳輸至PLC的四芯電纜是(輸出接口):1、信號輸出線。輸出O 20mA的工業(yè)標準電流,代表重量信號；2、+ 15V電源供電線；3、一 15V電源供電線；4、地線。實際設計的信號調理電路如圖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模擬信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，為防止因信號干擾而引起誤判斷，O 20mA模擬信號經過PLC濾波器再經過PLC程序濾波處理后通過天車上一些開關動作信號判斷起放吊動作，具體實現如下:PLC濾波器處理:模擬信號的響應時間或傳送模擬量信號至模擬的信號線的長度和狀況，也可能會引起模擬輸入值的波動，在這種情況下，波動值可能變化太快，導致程序邏輯無法有效響應，可在CPU中組態(tài)濾波器，以平滑模擬輸入信號，從而將一個平均值傳送給程序邏輯，對于CPU 22X，可在單個模擬輸入上選擇軟件濾波器，過濾值是預選數目的模擬輸入采樣的平均值，對于所有啟用過濾的模擬輸入，濾波器采用相同的規(guī)范(采樣數目和死區(qū))，濾波器具有快速響應特性，使得較大的變化可以在過濾值中得到快速反映，當輸入相對于平均值超出指定的變化值時，濾波器將使一個階躍函數改變?yōu)樽钚碌哪M輸入值，該變化值即為死區(qū)，它在模擬輸入數字值的計數器中指定，當CPU的模擬濾波器打開時，模擬值將在每次CPU掃描時自動讀入。在Al字(用于程序邏輯)中報告的實際值通過對這些測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"標簽的"采樣數目〃域中，指定用于計算平均值的數值的數目，采樣數目可以設置為下列數值:2、4、8、16、32、64、128和256，采樣數目多將使結果穩(wěn)定但響應較慢，采樣數目少將使結果不穩(wěn)定但響應較快。PLC程序濾波及起吊、放吊位置判斷處理:把PLC濾波器處理后的模擬信號經過按PLC循環(huán)周期讀物重模擬量的值，采用先進先出的原則，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值，然后與采集天車吊鉤上升、下降動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、有吊鉤上升動作；2、原為未吊物狀態(tài)；3、物重已改變(物重超過設定值)；滿足1、2、3后鎖定X方向、Y方向、Z方向地址(其他系統(tǒng)提供地址數據)4、PLC程序掃描100次物重穩(wěn)定超過設定值滿足1、2、3、4后記錄:1、工作序號加I ;2、X方向、Y方向、Z方向位置；3、當前狀態(tài)正在吊物(已吊物)。放吊判別條件(未吊物):1、有吊鉤下降動作；2、原為已吊物狀態(tài)；3、物重已改變(物重低于設定值)；滿足1、2、3后鎖定X方向、Y方向、Z方向地址(其他系統(tǒng)提供地址數據)；4、PLC程序掃描100次物重穩(wěn)定低于設定值；滿足1、2、3、4后記錄:1、工作序號加I ;3、X方向、Y方向、Z方向(其他系統(tǒng)提供地址數據)；4、當前狀態(tài)未吊物(已放吊)。PLC的控制程序流程說明:程序開始運行一如果是第一次通電掃描PLC程序則調用PLC設定起吊放吊判斷值放入程序內存單元同時掃描天車動作信號及物重數據做為判斷條件；如果不是第一次通電，則直接調用PLC起吊放吊判斷值內存單元及物重數據(第一次為未吊物狀態(tài))一如掃描的物重數據大于物重初始值則調用a (起吊判斷程序)，如掃描的物重數據少于物重初始值則調用b (放吊判斷程序):a檢測起吊動作信號、檢測天車上次為未吊物狀態(tài)、更新保存X、Y、Z地址數據、檢測PLC掃描100次是否全部大于物重初始化值、若不是則檢測PLC掃描100次內，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地址數據、若有一次大于，則重新檢測PLC掃描100次是否全部大于物重初始化值、若物重數據穩(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)及吊物時的X、Y、Z地址數據(吊物序號加I)；b檢測天車上次為已吊物狀態(tài)、更新保存X、Y、Z地址數據、檢測PLC掃描100次是否全部小于物重初始化值、若不是則檢測PLC掃描100次內，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地址數據、若有一次小于，則重新檢測PLC掃描100次是否全部小于物重初始化值、若物重數據穩(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)及吊物時的X、Y、Z地址數據(吊物序號加I)。注:PLC初始狀態(tài)為未吊物狀態(tài)，吊物序號為其他系統(tǒng)提供，方便其他上位機等系統(tǒng)做吊運記錄，PLC可保存50組吊運記錄，X、Y、Z方向為天車三維定位地址數據。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、減速機軸及軸殼、高度限位器軸心、旋轉編碼器的聯軸器是否嚴格同心同軸，六者處于水平狀態(tài)；(3)檢查各傳感器與信號調理電路板是否按要求正確接線。傳感器橋與信號調理板的接口是CN1，傳感器橋的四根接口線顏色分別是紅、黃、藍、白，在印制板的右上方是CNl并用中文文字標注了顏色，要求根據顏色關系一一對應相連，為了保證連接可靠，此接口需焊接；(4)檢查信號調理板 與PLC的接口是否正確連接，如圖2所示，信號調理板與PLC的接口是CN2，共有4個引線插孔:I腳-信號輸出線(Al),輸出O 20mA的工業(yè)標準電流,代表重量信號；2腳-地線；3腳--15V電源供電線；4腳--l.15V電源供電線。本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求1.種天車吊物自動識別系統(tǒng)，包括電阻應變式負荷傳感器、信號放大電路、電壓電流轉換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應變式負荷傳感器成正比的轉換為毫伏級電壓，經信號放大電路將毫伏級電壓轉換為伏特級電壓，經電壓電流轉換電路將伏特級電壓轉化成電流，該電流信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應變負荷式傳感器。
2.據權利要求1所述的天車吊物自動識別系統(tǒng)，其特征在于所述的信號放大電路與電阻應變式負荷傳感器連接，電壓信號經過信號放大電路內放大芯片的接入端傳入，信號放大后，經接出端傳出。
3.據權利要求1所述的天車吊物自動識別系統(tǒng)，其特征在于所述的電壓電流轉換電路包括轉換芯片及與其串聯的三極管及電阻，三者組成的電路與另外一個電阻并聯而成，電壓電流轉換電路與信號放大電路連接，電壓信號經電壓電流轉換電路轉化成電流信號。
4.據權利要求1所述的天車吊物自動識別系統(tǒng)，其特征在于所述的穩(wěn)壓電路包括兩組并聯的穩(wěn)壓集成塊，穩(wěn)壓電路連接電阻應變式傳感器橋，將±15V電壓變成±6V的電壓后，供給電阻應變式負荷傳感器橋。
專利摘要本實用新型涉及一種天車吊物自動識別系統(tǒng)，包括電阻應變式負荷傳感器、信號放大電路、電壓電流轉換電路、穩(wěn)壓電路和PLC控制系統(tǒng)，天車的載荷通過電阻應變式負荷傳感器成正比的轉換為毫伏級電壓，經信號放大電路將毫伏級電壓轉換為伏特級電壓，經電壓電流轉換電路將伏特級電壓轉化成電流，該電流信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，穩(wěn)壓電路將通過電纜傳送來的電壓穩(wěn)壓后傳送到電阻應變負荷式傳感器，本實用新型具有簡單、穩(wěn)定、出錯率低、維護量小等優(yōu)點。
文檔編號B66C13/48GK202924610SQ20122059627
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權日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 申請人:岳陽千盟電子有限公司