本發(fā)明涉及起重機(jī)安全控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式大型門式起重機(jī)稱重系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大型門式起重機(jī)稱重系統(tǒng)一般由稱重儀表主機(jī)、吊鉤稱重傳感器、信號(hào)變送器、通信電纜等組成，稱重儀表主機(jī)位于起重機(jī)司機(jī)室，吊鉤稱重傳感器、信號(hào)變送器位于上下小車內(nèi)，起重機(jī)上的每個(gè)吊鉤均配置稱重傳感器，稱重傳感器安裝在上下小車內(nèi)的吊鉤測(cè)力位置。稱重傳感器輸出的信號(hào)一般為模擬量電壓接入其附近的信號(hào)變送器，信號(hào)變送器將模擬量電流信號(hào)通過長(zhǎng)距離電纜輸入稱重儀表主機(jī)。稱重儀表主機(jī)配置稱重顯示屏，顯示起重量數(shù)據(jù)等信息。主機(jī)儀表可輸出開關(guān)量信號(hào)和4~20ma模擬量或rs485總線信號(hào)，這些信號(hào)可供主機(jī)plc和安監(jiān)系統(tǒng)調(diào)用。國(guó)家起重運(yùn)輸機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等部門近年出臺(tái)“gb/t28264-2012《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》”的國(guó)家規(guī)范中要求在大、中型起重機(jī)械推廣應(yīng)用安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，起重機(jī)稱重系統(tǒng)作為起重機(jī)必須配置的安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，而起重機(jī)的稱重?cái)?shù)據(jù)，作為安監(jiān)系統(tǒng)的重要參數(shù)，可提高起重機(jī)安全性，方便追溯設(shè)備歷史工作狀態(tài)，滿足分析故障的要求。目前，國(guó)內(nèi)大量需要加裝改造或者新裝安監(jiān)系統(tǒng)的起重機(jī)必須采集起重機(jī)的稱重?cái)?shù)據(jù)，作為安監(jiān)系統(tǒng)的重要參數(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)的安監(jiān)系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸模擬信號(hào)存在著以下問題：

（1）大型門式起重機(jī)主梁跨度為100m~200m，因?yàn)殡娎|的移動(dòng)敷設(shè)以及拉伸空間，上下小車通信電纜均大于其行程，若采用懸掛電纜方式，主梁跨度為100m~200m的起重機(jī)需要150m~300m長(zhǎng)度的模擬量通信電纜。而稱重傳感器（變送器）的輸出信號(hào)以模擬量傳輸至稱重儀表主機(jī)，在長(zhǎng)距離的模擬量傳輸中，電磁干擾造成模擬信號(hào)的畸變失真，因?yàn)樽冾l器的動(dòng)力電纜也在相鄰的拖鏈或懸掛電纜中，以及其它電磁干擾源，造成稱重信號(hào)的失真，其直接影響是起重量顯示錯(cuò)誤和稱重保護(hù)誤報(bào)警。

（2）安監(jiān)系統(tǒng)通過稱重儀表采集稱重?cái)?shù)據(jù)，接口通常為4~20ma模擬量或rs485總線，若信號(hào)采集選用模擬量方式，則存在模數(shù)-數(shù)模多次轉(zhuǎn)換，信號(hào)精度降低。目前行業(yè)內(nèi)均為數(shù)字化儀表，稱重信號(hào)若通過模擬量傳輸，則存在數(shù)模二次轉(zhuǎn)換的情況，傳感器原始模擬信號(hào)在儀表內(nèi)部進(jìn)行數(shù)字化，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬量信號(hào)，然后通過模擬量接口傳輸?shù)絧lc，模擬信號(hào)由plc將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸至安監(jiān)系統(tǒng)，在此過程中模數(shù)-數(shù)模多次轉(zhuǎn)換，其信號(hào)精度必然降低。

（3）為了減少上述信號(hào)干擾失真問題，業(yè)內(nèi)也有電氣系統(tǒng)集成商將稱重系統(tǒng)整合到起重機(jī)整機(jī)電控系統(tǒng)（plc）中的方案設(shè)計(jì)，但由于稱重系統(tǒng)的重要性，若起重機(jī)主機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)軟硬件故障，集成的稱重系統(tǒng)會(huì)受到影響，嚴(yán)重影響整機(jī)安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計(jì)的一種分布式大型門式起重機(jī)稱重系統(tǒng)，采用分組配置的模塊化設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)傳輸，將稱重系統(tǒng)整合到起重機(jī)主機(jī)的電氣系統(tǒng)，數(shù)組稱重單元與主控儀表單元之間全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信，并且通過光纖傳輸，信號(hào)傳輸無失真，抗電磁干擾，安監(jiān)系統(tǒng)可直接采集一次轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)的稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)，且起重機(jī)主機(jī)plc無需增加通信接口轉(zhuǎn)化模塊或模擬量模塊，具有獲取原始數(shù)據(jù)精度高和系統(tǒng)擴(kuò)展方便的優(yōu)點(diǎn)，只需將新設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單配置即可組態(tài)，為大型門式起重機(jī)安全性提供重要保障。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種分布式大型門式起重機(jī)稱重系統(tǒng)，包括起重機(jī)plc主機(jī)、主控儀表單元和稱重單元，其特點(diǎn)是稱重單元為數(shù)組且分別由第一光電轉(zhuǎn)換模塊和第二光電轉(zhuǎn)換模塊通過現(xiàn)場(chǎng)總線通信依次與主控儀表單元和起重機(jī)plc主機(jī)連接，所述稱重單元由稱重儀表主機(jī)與若干個(gè)吊鉤稱重傳感器和信號(hào)變送器組成，各吊鉤稱重傳感器由與其對(duì)應(yīng)的信號(hào)變送器通過光纜與稱重儀表主機(jī)連接，稱重儀表主機(jī)由光纜與其對(duì)應(yīng)的第一光電轉(zhuǎn)換模塊連接；所述第一光電轉(zhuǎn)換模塊將接入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后由光纜傳輸至第二光電轉(zhuǎn)換模塊；所述第二光電轉(zhuǎn)換模塊將接入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后由光纜依次傳輸至主控儀表單元和起重機(jī)plc主機(jī)。

所述稱重單元為數(shù)組是根據(jù)上、下小車數(shù)量進(jìn)行的分組配置。

所述現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議采用modbus、dp、devicenet、以太網(wǎng)或can的通信協(xié)議。

所述主控儀表單元配置連接數(shù)組稱重單元的現(xiàn)場(chǎng)總線接口以及連接起重機(jī)plc主機(jī)的dp接口或以太網(wǎng)接口。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有獨(dú)立運(yùn)行且與起重機(jī)整機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，無長(zhǎng)距離模擬量信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，使用光纖傳輸數(shù)字信號(hào)，全局?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸，無失真，抗干擾性能好，安監(jiān)系統(tǒng)可直接采集一次轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)的稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可獲取原始精度的數(shù)據(jù)，且起重機(jī)plc主機(jī)無需增加通信接口轉(zhuǎn)化模塊或模擬量模塊，全套稱重系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，其運(yùn)行不受起重機(jī)主機(jī)系統(tǒng)影響，可靠性高，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，只需將新設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單配置即可組態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸可靠，工程成本低，維護(hù)方便，為大型門式起重機(jī)安全性提供重要保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為稱重單元結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參閱附圖1，本發(fā)明由起重機(jī)plc主機(jī)1、主控儀表單元2、第二光電轉(zhuǎn)換模塊3、第一光電轉(zhuǎn)換模塊4和稱重單元5組成，稱重單元5為數(shù)組且分別由第一光電轉(zhuǎn)換模塊4和第二光電轉(zhuǎn)換模塊3通過現(xiàn)場(chǎng)總線通信依次與主控儀表單元2和起重機(jī)plc主機(jī)1連接；所述稱重單元5由稱重儀表主機(jī)51與若干個(gè)吊鉤稱重傳感器53和信號(hào)變送器52組成，各吊鉤稱重傳感器53由與其對(duì)應(yīng)的信號(hào)變送器52通過光纜與稱重儀表主機(jī)51連接；所述稱重儀表主機(jī)51由光纜與其對(duì)應(yīng)的第一光電轉(zhuǎn)換模塊4連接；所述第一光電轉(zhuǎn)換模塊4將接入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后由光纜傳輸至第二光電轉(zhuǎn)換模塊3；所述第二光電轉(zhuǎn)換模塊3將接入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后由光纜依次傳輸至主控儀表單元2和起重機(jī)plc主機(jī)1；所述稱重單元5為數(shù)組是根據(jù)上、下小車數(shù)量進(jìn)行的分組配置；所述現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議采用modbus、dp、devicenet、以太網(wǎng)或can的通信協(xié)議；所述主控儀表單元2配置連接數(shù)組稱重單元5的現(xiàn)場(chǎng)總線接口以及連接起重機(jī)plc主機(jī)1的dp接口或以太網(wǎng)接口。

參閱附圖2，所述稱重單元5由稱重儀表主機(jī)51與若干個(gè)吊鉤稱重傳感器53和信號(hào)變送器52組成，各吊鉤稱重傳感器53由其對(duì)應(yīng)的信號(hào)變送器52通過光纜與稱重儀表主機(jī)51連接；所述稱重儀表主機(jī)51由光纜與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一光電轉(zhuǎn)換模塊4連接。

本發(fā)明基于現(xiàn)場(chǎng)總線（通信鏈路）的分布采用分組配置和模塊化設(shè)計(jì)，其主要包括：起重機(jī)plc主機(jī)1、主控儀表單元2、第二光電轉(zhuǎn)換模塊3、第一光電轉(zhuǎn)換模塊4和稱重單元5以及現(xiàn)場(chǎng)總線（通信鏈路）部分。一部小車內(nèi)（上小車或者下小車）配置一組稱重單元5，整機(jī)根據(jù)起重機(jī)的小車數(shù)量來配置分組數(shù)量，整機(jī)配置2~3組稱重單元。稱重單元5與主控儀表單元2之間全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信，并且通過光纖傳輸，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議采用modbus、dp、devicenet、以太網(wǎng)或can的通信協(xié)議；稱重和主控儀表為qcx系列，光電轉(zhuǎn)換模塊為tcf-142-m-sc，其配置如下：

（一）單組稱重單元配置

稱重單元5由稱重系統(tǒng)專業(yè)生產(chǎn)商提供，稱重單元主要由稱重儀表主機(jī)51、吊鉤稱重傳感器53和信號(hào)變送器52組成。稱重儀表主機(jī)51、信號(hào)變送器52和吊鉤稱重傳感器53全部設(shè)置在小車內(nèi)，吊鉤稱重傳感器53安裝在小車內(nèi)的吊鉤測(cè)力位置。吊鉤稱重傳感器53輸出的信號(hào)（一般為電壓）接入與其對(duì)應(yīng)的信號(hào)變送器52，信號(hào)變送器52將重量信號(hào)通過電纜輸入稱重儀表主機(jī)51，并由稱重儀表主機(jī)51輸出稱重單元5采集的重量信號(hào)。稱重儀表主機(jī)51通過現(xiàn)場(chǎng)總線（光纖）將信號(hào)依次傳輸?shù)絾谓M對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一光電轉(zhuǎn)換模塊4和第二光電轉(zhuǎn)換模塊3，并由各第二光電轉(zhuǎn)換模塊3將該信號(hào)通過光纖傳輸至主控儀表單元2。由于單組的稱重單元5所有部件均位于小車內(nèi)部，單路電纜長(zhǎng)度均小于20m，其中，各單組的稱重單元5中的稱重儀表主機(jī)51、信號(hào)變送器52和吊鉤稱重傳感器53之間的模擬量傳輸電纜長(zhǎng)度小于15m，所以電磁干擾造成模擬信號(hào)的畸變失真小。

（二）主控儀表單元配置

主控儀表單元2由稱重系統(tǒng)專業(yè)生產(chǎn)商提供，主控儀表單元2配置現(xiàn)場(chǎng)總線接口可連接多組稱重單元5。主控儀表單元2提供所有稱重單元5的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理以及重量顯示和信號(hào)輸出功能，主控儀表單元2連接起重機(jī)plc主機(jī)1可配置dp接口或以太網(wǎng)接口。

（三）整機(jī)稱重系統(tǒng)配置

整機(jī)稱重系統(tǒng)獨(dú)立于起重機(jī)主機(jī)電氣系統(tǒng)，以配有單臺(tái)上、下小車的起重機(jī)為例，整機(jī)稱重系統(tǒng)配置主要由設(shè)置在上小車的一稱重單元5和設(shè)置在下小車的另一稱重單元5、主控儀表單元2、第二光電轉(zhuǎn)換模塊3、第一光電轉(zhuǎn)換模塊4以及通信鏈路（光纖）等部分組成。兩稱重單元5分別位于上、下小車內(nèi)，主控儀表單元2位于司機(jī)室，第二光電轉(zhuǎn)換模塊3、第一光電轉(zhuǎn)換模塊4和通信鏈路（光纖）均根據(jù)需要布置。稱重單元5的重量輸出信號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式直接進(jìn)入主控儀表單元2，由于長(zhǎng)距離傳輸時(shí)通過光纖連接，因此這些信號(hào)可以認(rèn)為無損耗的進(jìn)入主控儀表單元2，同時(shí)起重機(jī)plc主機(jī)1與安監(jiān)系統(tǒng)可直接從主控儀表單元2中采集稱重系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)。

本發(fā)明基于現(xiàn)場(chǎng)總線（通信鏈路）的分布采用分組配置和模塊化設(shè)計(jì)，為獨(dú)立的稱重系統(tǒng)，其稱重系統(tǒng)由專業(yè)生產(chǎn)商提供，運(yùn)行不受起重機(jī)主機(jī)系統(tǒng)影響，可靠性高。稱重系統(tǒng)專業(yè)生產(chǎn)商是擁有專業(yè)取證資質(zhì)的，所以利用該方案的電氣系統(tǒng)集成商可以將已經(jīng)認(rèn)證的稱重系統(tǒng)直接用于起重機(jī)主機(jī)控制系統(tǒng)中而無需再次自行取證。

以上只是對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，并非用以限制本專利，凡為本發(fā)明等效實(shí)施，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。