CN102942148B - 一种应用pwm控制技术的高空作业平台的调平系统 - Google Patents
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Abstract
一种应用PWM控制技术的高空作业平台的调平系统，包括支承臂、控制箱、高空作业平台、LEM控制器、静态角度传感器、水银角度开关、连接板、油泵、油箱、动力输出装置、安全阀、调速阀、调平比例阀、双向限速阀和调平油缸。它是在工作平台上安装LEM控制器，应用PWM、微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，由它检测角度并输出信号控制比例调平阀，油泵、调速阀、调平比例阀、双向限速平衡阀、调平油缸形成液压油路，调平油缸通过连接块与支撑臂和工作平台有机连接。通过调平控制器能时刻检测高空作业平台倾斜角度信号，自动在水平或垂直方向调整平面倾斜的角度，并自动产生比例量输出，使工作平台时刻保持水平状态。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于高空作业平台控制技术领域，涉及PWM（脉宽调制）控制技术，采用全数字微处理器控制，内置调平传感器，在高空作业平台自动调平系统的应用。
背景技术
目前，在高空作业平台调平上，主要有采用传统的拉杆调平和采用角度传感器、开关量电磁阀调平两种方式，都存在一定的局限性，前者只适合在折叠臂上应用，并不适合伸缩臂和混合臂，而后者在应用时，对结构件的加工要求较高，而且调平稳定性不好。而举高车正向着更高、更长、更复杂的方向发展，同时对作业平台平衡的安全性、可靠性、平稳性的要求也越来越高。
发明内容
为了弥补现有调平系统在具体应用中的局限性，本发明提出了一种应用PWM控制技术的高空作业平台的调平系统，该系统采用全数字微处理器控制，内置调平传感器，输出PWM信号驱动比例调平阀，读取驱动电流值可以对电源电压变化或温度变化产生的漂移进行补偿，使工作平台时刻保持水平状态。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种应用PWM控制技术的高空作业平台的调平系统，该调平系统包括支承臂、控制箱、高空作业平台、LEM控制器（单轴调平控制器）、静态角度传感器、水银角度开关、连接板、油泵、油箱、动力输出装置、安全阀、调速阀、调平比例阀、双向限速阀和调平油缸。
所述连接板具有A、B、C三个铰接点，三个交接点呈三角形分布，连接板的A铰接点与支承臂下端铰接，连接板的铰接点与调平油缸工作端铰接，连接板的C铰接点与高空作业平台底部铰接。
所述油泵上安装有动力输出装置，调平油缸连接油管，在所述油管上依次设置双向限速平衡阀、调平比例阀、调速阀和安全阀，油管的另一端插入油箱中。
所述动力输出装置带动油泵从所述油箱输出压力油经安全阀、调速阀、调平比例阀低压循环回油箱，使得调平系统处于随时待命状态。
在所述高空作业平台上部安装控制箱，底部安装LEM控制器，静态角度传感器、水银角度开关安装在LEM控制器内的环氧树脂封装的PC电路板上。LEM控制器内设置的静态角度传感器，用于对工作平台的倾斜角度进行信号采集，并将采集信号传送至LEM控制器，LEM控制器发出PWM信号到控制箱，由控制箱将该信号传送到调平比例阀。水银角度开关在±10°范围内设定报警角度，当高空作业平台倾斜角度达到±10°时发出报警信号到控制箱，由控制箱报警并将信号发送到调平比例阀进行极限位置保护。
本发明有效的利用了PWM控制技术，调平系统先进、简单、可靠，外型小巧美观，并适用于任何需要自动调平的地方。它适用于全伸缩式、混合式等多种臂型举高车。
附图说明
图1是本发明调平系统结构示意图；
图2是本发明调平控制系统的接线图；
图3是本发明调平系统控制原理图；
图4是本发明调平控制器驱动曲线图；
图5是本发明调平控制器控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参见图1所示的一种应用PWM控制技术的高空作业平台的调平系统，该调平系统包括支承臂1、控制箱2、高空作业平台3、LEM控制器4、静态角度传感器5、水银角度开关6、连接板7、油泵8、油箱9、动力输出装置10、调速阀12、安全阀11、调平比例阀13、双向限速阀14和调平油缸15。
连接板7具有A、B、C三个铰接点，连接板7的A铰接点与支承臂1下端铰接，连接板7的B铰接点与调平油缸15工作端铰接，连接板7的C铰接点与高空作业平台3底部铰接。调平油缸15连接油管，油管依次与液压油路中双向限速平衡阀14、调平比例阀13、调速阀12和安全阀11相连，油管的另一端插入油箱9中。油泵8上设置动力输出装置10，动力输出装置10带动油泵8从油箱9输出压力油。在高空作业平台3上部安装控制箱2，底部安装LEM控制器4，静态角度传感器5、水银角度开关6安装在LEM控制器4内的环氧树脂封装的PC电路板上。
当高空作业平台3水平时，动力输出装置10带动油泵8从油箱9输出压力油，经调速阀12再通过调平比例阀13低压循环回油箱9，使得调平系统处于随时待命状态；当高空作业平台3向一侧偏移时，LEM控制器4发出的调平信号发送给调平比例阀13，通过对调平比例阀13流量的调节，和对安全阀11压力限定，使压力油流过双向限速阀14，平稳地进入调平油缸15，调平油缸15进行伸缩变化，通过连接板7的运动使得高空作业平台3向偏移的相反方向进行运动，达到高空作业平台3调平的目的。
考虑到调平时的稳定性和安全性，在液压油路中设置了双向限速阀14，调速阀12和安全阀11。
动力输出装置10是底盘发动机的取力装置。
参见图2、图3、图5所示，控制箱2为LEM控制器4的1、2管脚提供10～30VDC电源，静态角度传感器5内置在LEM控制器4中并连接在LEM控制器4的PC电路板上。LEM控制器4的3、4、5管脚发出的PWM信号进入控制箱2，再到调平比例阀13的左调平比例电磁阀EVa及右调平比例电磁阀EVb。水银角度开关6内置在LEM控制器4内，LEM控制器4的6、7管脚发出报警信号到控制箱2，在控制箱2内经单向导通二极管接通中间继电器线圈，由中间继电器的触点的通断，点亮报警指示灯并将信号发送到调平比例阀13处的调平卸荷阀进行极限位置保护。
LEM控制器4的RISC微处理器对静态角度传感器5发回的角度信号进行处理，经PI运算后，输出PWM信号驱动调平比例阀13。
当高空作业平台向右侧倾斜时，A侧的安全输出输出PWM信号驱动调平比例阀13的左调平比例电磁阀EVa，调平油缸15缩回， 工作平台3左向转动，实现调平；当高空作业平台向左侧倾斜时，B侧的安全输出输出PWM信号驱动调平比例阀13的右调平比例电磁阀EVb，调平油缸15伸出， 工作平台3右向转动，实现调平。
LEM控制器4自动检测通过左调平比例电磁阀EVa及右调平比例电磁阀EVb中的电流值，并进行修正处理，实现闭环数字电流控制。
LEM控制器4设定“安全角度”、“报警角度”、“死区角度”、“左调平比例电磁阀EVa偏振电流值”、“右调平比例电磁阀EVb偏振电流值”、“A侧驱动增益”、“B侧驱动增益”参数。“安全角度”是高空作业平台的水平偏移超过这个角度，偏移侧的安全输出就会被关闭。“报警角度”是高空作业平台的水平偏移超过这个角度，两侧的安全输出就会被关闭。“死区角度”是不调平的区域，超过这个角度才开始调平。“左调平比例电磁阀EVa偏振电流值”及“右调平比例电磁阀EVb偏振电流值”是驱动机械最小动作时的数值。“A侧驱动增益”及“B侧驱动增益”是驱动曲线的系数。
静态角度传感器5的作用是对高空作业平台3的倾斜角度进行信号采集，并将采集信号传送至LEM控制器4，由LEM控制器4修正角度，实现角度闭环控制。
水银角度开关6的作用是当高空作业平台3倾斜角度达到±10°时水银角度开关6闭合，由LEM控制器4的6、7管脚发出两路开关输出的报警信号到控制箱2，用于大倾斜角度时运动减度，进而将信号发送到调平比例阀13处的调平卸荷阀进行极限位置保护，它与静态角度传感器5的“报警角度”信号的输出并关闭两侧的安全输出一起实现极限位置保护的冗余控制。
参见图4所示，通过对表格中的参数的设置来描述2个信道的驱动曲线，改变这些数值，可以改变LEM控制器对机械及液压调平系统变化的反应速度，即LEM控制器是水平偏移与比例阀运动之间的通讯。最好根据比例阀特性及对机械和液压调平系统的反应，来更改曲线。
Claims (3)
1.一种应用PWM控制技术的高空作业平台的调平系统，该调平系统包括支承臂（1）、控制箱（2）、高空作业平台（3）、LEM控制器（4）、静态角度传感器（5）、水银角度开关（6）、连接板（7）、油泵（8）、油箱（9）、动力输出装置（10）、安全阀（11）、调速阀（12）、调平比例阀（13）、双向限速阀（14）和调平油缸（15），其特征在于：
所述连接板（7）具有A、B、C三个铰接点，三个交接点呈三角形分布，连接板（7）的A铰接点与支承臂（1）下端铰接，B铰接点与调平油缸(15)工作端铰接，C铰接点与高空作业平台(3)底部铰接；调平油缸(15)连接油管，油管依次连接双向限速平衡阀(14)、调平比例阀（13）、调速阀（12）和安全阀（11），它的另一端插入油箱（9）中；所述油泵（8）上安装有动力输出装置（10），动力输出装置（10）带动油泵（8）从油箱（9）输出压力油，经安全阀（11）、调速阀（12）、调平比例阀（13）低压循环回油箱（9），使得调平系统处于随时待命状态；在高空作业平台（3）上部安装控制箱（2），底部安装LEM控制器（4），静态角度传感器（5）、水银角度开关（6）安装在LEM控制器4内的环氧树脂封装的PC电路板上；
当高空作业平台（3）向一侧偏移时，静态角度传感器（5）采集工作平台的角度信号发给LEM控制器（4），由LEM控制器4发出调平信号给调平比例阀（13），调节调平比例阀（13）的流量和对安全阀（11）压力限定，使压力油流过双向限速阀（14），平稳地进入调平油缸（15），调平油缸（15）进行伸缩变化，通过连接板（7）的运动使得高空作业平台（3）向偏移的相反方向进行运动，进行高空作业平台（3）调平；水银角度开关（6）在高空作业平台（3）倾斜角度达到设定角度时发出报警信号到控制箱（2），由控制箱（2）报警并将信号发送到调平比例阀（13）进行极限位置保护；
所述静态角度传感器（5）内置在LEM控制器（4）中并连接在LEM控制器（4）的PC电路板上，静态角度传感器（5）是对高空作业平台（3）的倾斜角度进行信号采集，并将采集信号传送至LEM控制器（4），由LEM控制器（4）的RISC微处理器对静态角度传感器（5）发回的角度信号进行处理，经PI运算后，输出PWM信号进入控制箱（2），再到调平比例阀（13）的左调平比例电磁阀EVa及右调平比例电磁阀EVb，驱动调平比例阀（13），实现角度闭环控制；
所述水银角度开关（6）在高空作业平台（3）倾斜角度达到±10°时，通过LEM控制器（4）发出报警信号到控制箱（2），在控制箱（2）内经单向导通二极管接通中间继电器线圈，由中间继电器的触点的通断，点亮报警指示灯并将信号发送到调平比例阀（13）处的调平卸荷阀进行极限位置保护。
2.根据权利要求1所述的调平系统，其特征在于：所述控制箱（2）为LEM控制器（4）提供10～30VDC电源。
3.根据权利要求1或2所述的调平系统，其特征在于：所述LEM控制器（4）设定“安全角度”、“报警角度”、“死区角度”、“左调平比例电磁阀EVa偏振电流值”、“右调平比例电磁阀EVb偏振电流值”、“A侧驱动增益”、“B侧驱动增益”参数。
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