本實(shí)用新型涉及塔式起重機(jī)變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端。

背景技術(shù)：

塔式起重機(jī)為建筑工程中常用的重物吊裝搬運(yùn)設(shè)備，簡(jiǎn)稱塔機(jī)(亦稱塔吊)，動(dòng)臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成，金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等；工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分；電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等。

其中，工作機(jī)構(gòu)的起升部分由起升變頻器與起升電機(jī)配合控制重物作垂直升降運(yùn)動(dòng)；工作機(jī)構(gòu)的變幅部分由變幅變頻器與變幅電機(jī)配合控制重物作水平直線運(yùn)動(dòng)；工作機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)變頻器與回轉(zhuǎn)電機(jī)配合控制重物作半徑圓周運(yùn)動(dòng)；工作機(jī)構(gòu)的行走部分由行走變頻器與行走電機(jī)配合使得整個(gè)塔機(jī)做位移運(yùn)動(dòng)。由此可見，這些變頻器對(duì)于塔式起重機(jī)的運(yùn)行起著極其重要的作用。

通常情況下，上述變頻器都是放置在相應(yīng)的控制柜里面的，而且廠家為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使工程師或技術(shù)人員能夠知曉變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，通常為變頻器配置有相應(yīng)的監(jiān)控器。該監(jiān)控器與變頻器內(nèi)的微處理單元通過RS-485總線連接，使得能夠采集變頻器的運(yùn)行參數(shù)，并能夠進(jìn)行顯示，還能通過GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。然而由于技術(shù)原因，現(xiàn)在很多老式工業(yè)級(jí)變頻器的監(jiān)控器無法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，因此只能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變頻器的幾個(gè)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無法根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)整變頻器監(jiān)控參數(shù)；也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器參數(shù)修改、降頻功能。而且在出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，只能依靠專業(yè)工程師或技術(shù)員親自到現(xiàn)場(chǎng)管理和維護(hù)并調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。雖然監(jiān)控器設(shè)置有GSM網(wǎng)絡(luò)模塊，廠家可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)查看變頻器數(shù)據(jù)，但是對(duì)于一個(gè)變頻器而言，其參數(shù)達(dá)到數(shù)十個(gè)上百個(gè)，僅僅依靠GSM網(wǎng)絡(luò)并不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的完全掌控和調(diào)整，而且最關(guān)鍵的是在控制柜中通常緊密安裝有多個(gè)變頻器，這些變頻器的運(yùn)行會(huì)使其周圍形成一種強(qiáng)電磁環(huán)境，此時(shí)GSM網(wǎng)絡(luò)特別容易受到強(qiáng)電磁環(huán)境干擾，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率低下、斷線率高，想要依托該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制更是不可能。而另一方面，廠家為變頻器所配置的監(jiān)控器控制板面積大、更是與變頻器安裝在一起的，因變頻器運(yùn)行起來周圍形成一種復(fù)雜的電磁環(huán)境，這種電磁環(huán)境使得這個(gè)大面積控制板上的電子元器件特別容易受到干擾，進(jìn)而使得線路運(yùn)行存在一定的影響。再者，傳統(tǒng)變頻器監(jiān)控器控制板上多采用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該種系統(tǒng)不僅成本高，而且對(duì)于參數(shù)的修改本身就不容易的，因此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制也存在困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足而提供一種塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端，該終端主要通過設(shè)計(jì)以ARM處理模塊為核心、與ARM處理模塊通訊連接的3G/4G模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)整參數(shù)的功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：

一種塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端，該終端包括控制板，所述控制板采用ARM處理模塊為處理器核心，并包括與ARM處理模塊通訊連接的3G/4G通訊模塊、RS-485模塊；其中，所述控制板通過3G/4G通訊模塊與服務(wù)器通訊連接，并通過RS-485模塊與受控變頻器的微處理單元采用RS-485總線通訊，所述終端安裝在受控變頻器所在的電控柜內(nèi)部。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型提供的塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端，通過將控制板上的PLC控制部分改由ARM處理器為處理核心，并且改GPRS模塊為3G/4G模塊，使得對(duì)變頻器的運(yùn)行由傳統(tǒng)的單純監(jiān)測(cè)升級(jí)為可遠(yuǎn)程掌控、調(diào)整以及修改參數(shù)的模式，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)級(jí)變頻器遠(yuǎn)程工作狀態(tài)智能診斷、變頻器參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程故障排除等功能。尤其是，該監(jiān)控器終端的開發(fā)使得建筑工地能夠在不需要完全更替?zhèn)鹘y(tǒng)變頻器的基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)改裝和簡(jiǎn)單接線，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，體驗(yàn)效果得到極大的提升，還節(jié)約了大量的成本，即便現(xiàn)在先進(jìn)的變頻器種類眾多。進(jìn)一步的是，本實(shí)用新型所提供的監(jiān)控器終端上述控制板的面積可以做得很小，小到只有4.5cm*3.5cm，相比傳統(tǒng)監(jiān)控器控制板而言面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)減小，加上安裝位置不再受限制，由傳統(tǒng)的與變頻器集成化改為現(xiàn)在的獨(dú)立安裝在電控柜內(nèi)部上，使得監(jiān)控器基本不會(huì)受到強(qiáng)電磁環(huán)境的干擾，尤其是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸起著特別有利的效果。

本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本實(shí)用新型的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端模塊框圖；

圖2為本實(shí)用新型所述監(jiān)控器終端與服務(wù)器、客戶終端構(gòu)成的系統(tǒng)布局圖；

圖3為本實(shí)用新型所述監(jiān)控器終端的安裝殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型所述監(jiān)控器終端在電控柜上的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述：

參照?qǐng)D1并結(jié)合圖2，本實(shí)用新型提出了一種塔式起重機(jī)變頻器的監(jiān)控器終端，該終端包括控制板，所述控制板采用ARM處理模塊為處理器核心，并包括與ARM處理模塊通訊連接的3G/4G通訊模塊、RS-485模塊；其中，所述控制板通過3G/4G通訊模塊與服務(wù)器通訊連接，并通過RS-485模塊與受控變頻器的微處理單元采用RS-485總線通訊，所述終端安裝在受控變頻器所在的電控柜內(nèi)部。

上述方案中，本實(shí)用新型通過將控制板上的PLC控制部分改由ARM處理器為處理核心，并且改GPRS模塊為3G/4G模塊，使得對(duì)變頻器的運(yùn)行由傳統(tǒng)的單純監(jiān)測(cè)升級(jí)為可遠(yuǎn)程掌控、調(diào)整以及修改參數(shù)的模式，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)級(jí)變頻器遠(yuǎn)程工作狀態(tài)智能診斷、變頻器參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程故障排除等功能。尤其是，該監(jiān)控器終端的開發(fā)使得建筑工地能夠在不需要完全更替?zhèn)鹘y(tǒng)變頻器的基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)改裝和簡(jiǎn)單接線(只需將原有的監(jiān)控器控制板拔下)，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，體驗(yàn)效果得到極大的提升，還節(jié)約了大量的成本，即便現(xiàn)在先進(jìn)的變頻器種類眾多。

進(jìn)一步的是，本實(shí)用新型所提供的監(jiān)控器終端上述控制板的面積可以做得很小，小到只有4.5cm*3.5cm，相比傳統(tǒng)監(jiān)控器控制板而言面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)減小，加上安裝位置不再受限制，由傳統(tǒng)的與變頻器集成化改為現(xiàn)在的獨(dú)立安裝在電控柜內(nèi)部上，使得監(jiān)控器基本不會(huì)受到強(qiáng)電磁環(huán)境的干擾，尤其是對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸起著特別有利的效果。

如圖1所示，所述控制板上還設(shè)置有Wifi模塊和RJ45模塊，所述Wifi模塊和RJ45模塊均與ARM處理模塊進(jìn)行通訊連接。其中，Wifi模塊可以實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器之間的無線通訊，而RJ45模塊可以實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器之間的有線通訊。進(jìn)一步的是，所述控制板上還設(shè)置有顯示模塊、音頻模塊、身份識(shí)別模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，所述顯示模塊、音頻模塊與ARM處理模塊通訊連接，所述身份識(shí)別模塊與ARM處理模塊采用TTL/232接口連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊與ARM處理模塊采用RS-485總線通訊連接。其中，所述顯示模塊可以對(duì)采集到的變頻器數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，以及顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，以便現(xiàn)場(chǎng)工作人員查看相關(guān)參數(shù)。所述音頻模塊可以對(duì)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行聲音播報(bào)。所述身份識(shí)別模塊可以存儲(chǔ)該監(jiān)控器終端的身份數(shù)據(jù)，包括IMEI號(hào)(控制設(shè)備唯一識(shí)別碼)，還可以用于驗(yàn)證對(duì)此監(jiān)控器操作的工作人員的身份信息。

在圖2中給出了本實(shí)用新型所述監(jiān)控器終端與服務(wù)器、客戶終端構(gòu)成的系統(tǒng)布局圖。各監(jiān)控器終端采用ARM處理器作為主控芯片。該處理器通過RS-485總線采集變頻器數(shù)據(jù)，并讀取自己片內(nèi)非遺失性數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中的上下限數(shù)據(jù)和控制模式，得出控制結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，并且它還通過由3G網(wǎng)絡(luò)(3G DTU)與Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，把采集到的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，同時(shí)接收由服務(wù)器傳送回來的數(shù)據(jù)命令。在實(shí)際操作中，除了上述硬件設(shè)備，需要在客戶端安裝一套軟件。該軟件是基于.NET WCF技術(shù)研發(fā)的一體化工業(yè)級(jí)變頻器管理控制平臺(tái)，以監(jiān)控器終端數(shù)據(jù)為中心對(duì)變頻器的信息進(jìn)行監(jiān)控管理。軟件系統(tǒng)組成有IIS應(yīng)用服務(wù)器、SQL Server數(shù)據(jù)服務(wù)、桌面端應(yīng)用程序、iOS和Android移動(dòng)應(yīng)用程序。在系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器監(jiān)控和設(shè)置管理。

圖2所給系統(tǒng)的整個(gè)控制流程如下：

Step1、用戶在客戶終端登錄變頻器管理控制平臺(tái)，將現(xiàn)場(chǎng)提供的變頻器型號(hào)規(guī)格、與之安裝在一起的監(jiān)控器IMEI號(hào)(控制設(shè)備唯一識(shí)別碼)錄入系統(tǒng)綁定；

Step2、用戶通過上述平臺(tái)下發(fā)HTTP請(qǐng)求給監(jiān)控器；

Step3、監(jiān)控器接收到服務(wù)器請(qǐng)求后，ARM處理器通過RS-485總線采集請(qǐng)求的變頻器數(shù)據(jù)；

Step4、監(jiān)控器采集到的變頻器數(shù)據(jù)為一系列十六進(jìn)制字節(jié)流；

Step5、監(jiān)控器將采集到的字節(jié)流“翻譯”封裝為JSON數(shù)據(jù)回傳給服務(wù)器；

Step6、服務(wù)器根據(jù)用戶預(yù)設(shè)置的參考值判斷變頻器工作狀態(tài)，并將采集上來的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。

當(dāng)用戶需要修改變頻器默認(rèn)工作參數(shù)時(shí)，只需在平臺(tái)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，服務(wù)器將會(huì)把修改參數(shù)請(qǐng)求發(fā)送給監(jiān)控器，監(jiān)控器再將數(shù)據(jù)寫入變頻器以實(shí)現(xiàn)變頻器默認(rèn)工作參數(shù)修改。監(jiān)控器設(shè)置有“到期時(shí)間”，如果監(jiān)控器時(shí)間抵達(dá)到期時(shí)間，監(jiān)控器將會(huì)通過給變頻器重新寫入一個(gè)頻率值，寫入這個(gè)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于變頻器正常工作的值的，這樣會(huì)使得變頻器一直處于低頻率工作狀態(tài)，而達(dá)不到正常使用效果。通過這種方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器的“鎖機(jī)”。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方案是，對(duì)監(jiān)控器終端進(jìn)行了安裝殼體的設(shè)計(jì)。

如圖3-4所示，所述終端還包括一個(gè)安裝殼體10，所述安裝殼體10具有一個(gè)基板11，所述基板11的兩端分別向基板11兩側(cè)垂直延伸出一個(gè)安裝壁12、13；其中一個(gè)安裝壁12的邊緣連接有一夾持臂14，所述夾持臂14與基板11相平行，使得與所在安裝壁12、基板11之間構(gòu)成一個(gè)U形夾持部15；所述基板11在其四個(gè)邊角均設(shè)置有空間朝向基板11中心的L形安裝件16，所述控制板A鑲嵌在該四個(gè)L形安裝件16中，所述U形夾持部15夾持在所述電控柜20內(nèi)的安裝柱21上。由圖3-4和上述結(jié)構(gòu)可知，該安裝殼體10的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，控制板為一塊PCB板，僅僅需要將PCB板非元器件安裝的那一面作為底面嵌入到四個(gè)L形安裝件16圍合成的矩形腔內(nèi)，即完成了控制板與安裝板之間的安裝。而且還不需要進(jìn)行螺釘連接。進(jìn)一步的是，設(shè)計(jì)的夾持臂14可以為彈性壁，巧妙利用該彈性壁與所在安裝壁、基板11之間的U形夾持部15，便可將整個(gè)安裝殼體10安裝到現(xiàn)有的電控柜20安裝變頻器的安裝柱21上。由此可見，本實(shí)用新型所給出的安裝殼體10不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且還可以使做出的體積很小，基本不會(huì)占用電控柜20很多空間，因此在安裝的時(shí)候也不用考慮電控柜20的調(diào)整問題。

對(duì)于安裝殼體10的進(jìn)一步設(shè)計(jì)是，參照?qǐng)D3-4，另外一個(gè)安裝壁13的邊緣樞接有一個(gè)L形活動(dòng)蓋17，所述L形活動(dòng)蓋17閉合后與所在安裝壁13、基板11之間圍成一個(gè)矩形空間18；所述基板11在連接所述其中一個(gè)安裝壁的一端開設(shè)有條形插孔(未示出)，所述L形活動(dòng)蓋17的端部設(shè)置有能夠插入所述條形插孔的插條19；其中，所述控制板位于所述矩形空間18內(nèi)。這里，設(shè)置L形活動(dòng)蓋17可以有效保護(hù)控制板上的器件不受旁邊器件的觸碰，而在安裝的時(shí)候也比較方便。同時(shí)還可以看到，這樣設(shè)置的安裝殼體10在安裝到電控柜20時(shí)，由于上下沒有封閉面，因此對(duì)于散熱角度而言也是很好的設(shè)計(jì)。優(yōu)化的設(shè)計(jì)是，所述安裝殼體10均采用塑料板。塑料板是絕緣板，不會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生任何干擾。

總的說來，本實(shí)用新型通過一個(gè)以ARM處理器為核心、以3G/4G模塊作為主通訊模塊的變頻器控制板解決了工業(yè)用變頻器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、變頻器降頻控制、變頻器參數(shù)設(shè)定的問題。從而讓廠商實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、調(diào)試變頻器，不用再派遣技術(shù)員下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和管理。對(duì)于變頻器租賃廠商來說，可以遠(yuǎn)程對(duì)變頻器進(jìn)行鎖機(jī)(降頻)，解決變頻器租賃欠費(fèi)或違規(guī)使用問題。而且，監(jiān)控器終端的安裝板小巧，不影響原有電控柜20線路也不占空間。鎖機(jī)后頻率降低為原最高頻率的1/5速度。并且鎖機(jī)后的頻率可通過參數(shù)設(shè)定。變頻控制啟動(dòng)和停止更為平滑，大大降低了對(duì)設(shè)備的沖擊，不容易損壞設(shè)備。變頻控制制動(dòng)器為邏輯控制，在電機(jī)非常低速時(shí)抱閘，制動(dòng)器沖擊小，不容易磨損，而原制動(dòng)器低速時(shí)直接抱死，沖擊大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備損傷大。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。