轮胎起重机回转控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种轮胎起重机回转控制系统，该系统设有一个包括电源电路、控制信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、中央控制电路、光电耦合驱动电路、IPM驱动电机电路、异常信号反馈电路、报警电路和消除自感电势电路构成的控制电路，其中：所述控制信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、报警电路分别通过导线与中央控制电路连接；所述消除自感电势电路与IPM驱动电机电路连接；所述中央控制电路与IPM驱动电机电路通过光电耦合驱动电路、异常信号反馈电路相互连接。本发明专利技术实用性强，具有结构简单合理，体积小，成本较低，可以控制回转系统快速、平稳工作，安全性高，以及利于推广应用等优点。

Wheel crane slewing control system

The invention relates to a tyre crane slewing control system, the system is provided with a control power supply circuit, signal acquisition circuit, motor commutation control circuit, startup time setting circuit, a central control circuit, a photoelectric coupling drive circuit, IPM drive motor circuit, abnormal signal feedback circuit, alarm circuit and control circuit for eliminating, self induction circuit wherein the control signal acquisition circuit, motor commutation control circuit, startup time setting circuit and alarm circuit are respectively connected with the central control circuit through wires; the elimination of self induction circuit and IPM connected to a motor driving circuit; the central control circuit and the IPM motor drive circuit through the photoelectric coupling drive circuit, abnormal signal the feedback circuit connected to each other. The invention has the advantages of good practicability, simple structure, reasonable structure, small volume and low cost, and can control the rotation system to work quickly and stably, has high safety, and is favorable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轮胎臂架式起重机电机调速控制领域，特别是涉及一种轮胎起重机的 回转控制系统。
技术介绍
轮胎臂架式起重机是港口码头和各种建筑工程常见的装卸机械，可以长距离行 驶，灵活转换作业场地，机动性好。其工作特点是循环、重复、间歇作业，频繁将数吨到几十 吨的货物提升，经过运行机构、回转机构或变幅机构把货物搬移到目的位置。由于在超大负 荷变化下，特别是港口码头的高时效性，要求轮胎起重机较短时间内就能完成启动和制动， 这就要求起重机的回转机构能够快速、平稳地运行。当前起重机的回转控制领域多采用分 档的串联不同电阻的降压技术或可控硅驱动的回转控制器，这些技术运行不平稳、可靠牲 差、体积大、线性差、控制系统复杂，且不能准确而有效地控制起重机的回转力度和角度；虽 然也应用变频控制技术，但效果并不十分理想，在轮胎起重机上运用效果都欠佳。因此一种 结构简单、性能好、成本低且运行平稳的专用于轮胎起重机的回转控制系统是一个亟待解 决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种轮胎起重机回转控制系统，以解决已有 的回转控制器运行不平稳、体积大、线性差、控制系统复杂、成本高且效果不理想的问题。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案本专利技术提供的轮胎起重机回转控制系统，设有控制电路，该控制电路包括电源电路、控 制信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、中央控制电路、光电耦合驱动电 路、IPM驱动电机电路、异常信号反馈电路、报警电路和消除自感电势电路，其中所述控制 信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、报警电路分别通过导线与中央控制 电路连接；所述消除自感电势电路与IPM驱动电机电路连接；所述中央控制电路与IPM驱 动电机电路通过光电耦合驱动电路、异常信号反馈电路相互连接。所述IPM驱动电机电路由两个IPM模块内四个IGBT管全桥连接，其中工作时只 导通对边的两个IGBT实现单边工作，另一对边的两个IGBT断开。所述控制信号采集电路和电机换向控制电路把控制信息输入中央控制电路，并由 中央控制电路内的微控制器编程输出PWM波，且PWM波的占空比可调，使轮胎起重机的回转 机构实现软启动。所述启动时间设置电路由一个电位器接至微控制器的A/D端口构成，其两端分别 接5V电源和地，当调节电位器时，可设置启动时间。所述中央控制电路是弱电控制部分，IPM驱动电机电路是强电驱动部分，两个部分 通过IPM专用光电耦合模块电路实现光电耦合驱动，使强电、弱电隔离。所述消除自感电势电路由快速二极管、泄放电阻和泄放电容构成，它们分别接在轮胎起重机的回转电机的两端。所述异常信号反馈电路包括低速光耦模块，其将IPM驱动电机电路中的IPM模块 检测到的异常信号送到中央控制电路中的微控制器作中断处理，若有异常立即关断整个控 制电路。在关断整个控制电路的同时，可通过报警电路发出报警信号，并发出零速信号给轮 胎起重机的PLC控制系统进行制动。所述报警电路通过导线与中央控制电路中的微控制器相连。本专利技术设有电源电路，该电源电路包括DC/DC模块，DC/DC模块把起重机蓄电池的 24V电源转换为四组独立的电源一组5V电源给中央控制电路及异常信号反馈电路；三组 15V电源分别给IPM驱动电机电路中四个IGBT管和与之相连的异常信号反馈电路，其中两 个接负驱动电源的IGBT与其异常信号反馈电路共用一组15V电源。本专利技术与现有技术相比具有以下主要的优点1.结构简单四个IGBT管全桥连接，提高了电机驱动电压，工作时只导通对边的两个 IGBT实现单边工作，另一对边的两个IGBT断开，简化了控制电路，降低了对动力电源滤波 的要求，使工作效率更高。2.微控制器编程控制IPM模块，减少噪音，改善线性度，实现了回转电机真正的软启动。3. IPM模块把IGBT和驱动电路集成在一起，内部还有过电压，过电流和过热等故 障检测电路，并可将检测信号送到微控制器作中断处理，因此既省去了单独运用IGBT所需 的驱动电路，使控制系统结构更简单，又增加了系统的安全稳定性，使控制系统更显智能 化。4.强弱电完全隔离，每个IGBT的控制电压也相互独立，减少了相互干扰和电源安^^^ 急 ^^ ο5.可以控制轮胎起重机的回转系统快速、平稳工作。微控制器通过采样外部控制手柄的电压值控制IPM模块的输出改变电动机线圈 上的电流方向，实现电动机正反向控制，且可通过发光二极管显示工作状态，使控制精度更 高、控制方式更灵活。6.利于推广应用通过对回转控制器实验可知参见表1，软启动时间可通过微控 制器根据实际工况任意调整，实用范围更广。电机软启动后，在起重机起重范围内，回转系 统运行更加平稳，且回转速度提高，且无抖动现象，启动电流无跳变，安全性好。总之，本专利技术实用性强，具有结构简单，体积小，成本较低，可以控制回转系统快 速、平稳工作，安全性好，以及利于推广应用等优点。附图说明图1是本专利技术轮胎起重机回转控制系统的结构示意图。图2为本专利技术的中央控制电路结构图。图3为本专利技术的IPM驱动电机电路结构图。图4为本专利技术的全桥连接的电机正转工作状态图。图5为本专利技术的全桥连接的电机反转工作状态图。图6为本专利技术的光电耦合驱动电路结构图。图7为本专利技术的异常信号反馈电路结构图。图8为本专利技术的电源电路结构图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供的轮胎起重机回转控制系统(简称回转控制系统)，采用智能功率模块 IPM控制电机的启动、换向、停止及全速运行，运用微控制器编程输出PWM波控制IPM模块中 IGBT管的导通与关闭实现回转电机的软启动。本回转控制系统的结构如图1所示，包括电源电路、控制信号采集电路、电机换向 控制电路、中央控制电路、光电耦合驱动电路、IPM驱动电机电路、启动时间设置电路、异常 信号反馈电路、报警电路、消除自感电势电路。其中所述控制信号采集电路、电机换向控制 电路、启动时间设置电路、异常信号反馈电路、报警电路与中央控制电路连接。所述异常信 号反馈电路、消除自感电势电路与IPM驱动电机电路连接；所述中央控制电路与IPM驱动电 机电路通过光电耦合驱动电路相互连接。所述电源电路提供一组5V电源给中央控制电路 及异常信号反馈电路，提供三组15V电源给IPM驱动电机电路和异常信号反馈电路。所述控制信号采集电路和电机换向控制电路都通过操纵手柄把控制信息输入中 央控制电路，由微控制器编程输出PWM波实现软启动回转机构。其中，根据手柄向前操作或 向后操作输出一个换向控制信号，而手柄下有一个电位器，其两端分别接5V电源和地，通 过手柄向前或向后操作的幅度大小来改变电阻分压得到一个电压信号，该电压信号送至微 处理器A/D端口。所述中央控制电路，其结构如图2所示。整个电路核心是一个微控制器，当控制信 号采集电路采集到的电压信号输入微控制器后，经过微控制器自带的A/D转换器变成数字 控制信号，控制微控制器编程输出PWM波形，PWM波的占空比由数字控制信号决定，PWM波输 出经过一个反相器后，再经过两个分开的反相器分离成第一路驱动信号(驱动信号1、4)或 第二路驱动信号(驱动信号2、3)，两路驱动信号的输出与否则由换向控制信号决定，其信号 输入微控制器后，使微控制器只能输出一路驱动信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轮胎起重机回转控制系统，其特征是设有控制电路，该控制电路包括电源电路、控制信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、中央控制电路、光电耦合驱动电路、ＩＰＭ驱动电机电路、异常信号反馈电路、报警电路和消除自感电势电路，其中：所述控制信号采集电路、电机换向控制电路、启动时间设置电路、报警电路分别通过导线与中央控制电路连接；所述消除自感电势电路与ＩＰＭ驱动电机电路连接；所述中央控制电路与ＩＰＭ驱动电机电路通过光电耦合驱动电路、异常信号反馈电路相互连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡吉全，唐静，陈永兴，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83