CN103422528B - 一种地下铲运机的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下铲运机的智能控制系统，其特点是，主要包括：发动机状态监控及控制、变速箱的控制、遥控器的控制和整车液压系统动作控制；它包括中央控制器（1）和从控制器（2），二者双向连接；所述的中央控制器（1）通过CAN总线分别与发动机智能控制器（3）、变速箱控制器（4）双向连接，中央控制器（1）分别与遥控系统（5）和智能显示器（6）连接，中央控制器（1）通过线路分别与操作机构传感器（7）和动作执行机构Ⅰ（8）连接；所述的从控制器（2）通过线路分别与操作机构（9）和动作执行机构Ⅱ（10）连接；整车电控系统完成对行走、转向、工作机构动作及发动机油门等的控制，配以人机终端界面实时显示相关的状态信息，可方便操作和系统调试维护，降低了劳动强度，采用远距离无线遥控技术操纵。

Description

一种地下铲运机的智能控制系统

技术领域

本发明涉及地下铲运机技术领域，具体地讲是一种地下铲运机的智能控制系统，包括行走、工作、制动的远程操作，属矿山机械设备。

背景技术

目前地下矿山使用的铲运机的发动机、变速箱、整机液压系统等都是采用机械或液压控制，只有人工在位操作，才能实现各个动作；当发动机、变速箱、整机液压系统出现故障时，所有的故障现象、运行状态信号都以指示灯或仪表显示的方法来表现，当要排除故障时，完全靠人工判断，有时需用排除法逐项排除，费工费力。随着地下矿山开采的增加，采矿条件越来越恶劣，现场操作者的安全威胁和劳动强度也越来越大。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种地下铲运机的智能控制系统，主要解决现有的地下铲运机排除故障时费工费力、安全威胁和劳动强度大等问题。

本发明的技术方案是：一种地下铲运机的智能控制系统，其特殊之处在于，主要包括：发动机状态监控及控制、变速箱的控制、遥控器的控制和整车液压系统动作控制；它包括中央控制器和从控制器，二者双向连接；所述的中央控制器通过CAN总线分别与发动机智能控制器、变速箱控制器双向连接，中央控制器分别与遥控系统和智能显示器连接，中央控制器通过线路分别与操作机构传感器和动作执行机构Ⅰ连接；所述的从控制器通过线路分别与操作机构和动作执行机构Ⅱ连接。

进一步的，所述的动作执行机构Ⅰ为阀、灯和报警器。

进一步的，所述的动作执行机构Ⅱ为继电器。

进一步的，所述的发动机状态监控及控制包括中央控制器、发动机智能控制器和智能显示器，中央控制器通过线路分别与液位传感器、发动机油门传感器和发动机启动、停止开关连接；发动机智能控制器通过线路与发动机转速传感器双向连接，通过线路与机油温度传感器、机油压力传感器和智能显示器连接。

进一步的，所述的变速箱的控制包括中央控制器、变速箱控制器和智能显示器；中央控制器通过线路与档位信号连接；变速箱控制器通过线路分别与鼓轮转速传感器、故障检测仪和泵轮转速传感器双向连接，通过线路与变矩器温度传感器、变矩器压力传感器和档位电磁阀连接。

进一步的，所述的遥控器的控制包括中央控制器、发动机智能控制器、变速箱控制器、遥控系统、智能显示器和动作执行机构；所述的遥控系统包括遥控接收器和遥控发射器，二者双向连接。

进一步的，所述的整车液压系统动作控制包括中央控制器、变速箱控制器和智能显示器，所述的中央控制器通过线路分别与制动机构、灯光控制、工作机构、检测信号和转向机构连接；所述的变速箱控制器通过线路与行走机构连接。

本发明所述的一种地下铲运机的智能控制系统与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，可方便操作和系统调试维护；为解决井下恶劣条件对现场操作者的安全威胁，所以整车操纵采用遥控和人工操纵两种模式兼容，可相互转换，互不干扰；人工操纵电控手柄，省力轻便灵活，大大降低了劳动强度；遥控操纵采用了远距离无线遥控技术。

附图说明：

图１是智能电气控制系统框图；

图２是发动机状态监控及控制系统框图；

图３是变速箱状态监控及控制系统框图；

图４是遥控器控制框图；

图５是整车液压系统动作控制框图。

图面说明：

1中央控制器  2从控制器  3发动机智能控制器  4变速箱控制器  5遥控系统  6智能显示器  7操作机构传感器  8动作执行机构Ⅰ  9操作机构  10动作执行机构Ⅱ  21液位传感器  22发动机油门传感器  23发动机启动、停止开关  24发动机转速传感器  25机油温度传感器  26机油压力传感器  31档位信号  32鼓轮转速传感器  33故障检测仪  34泵轮转速传感器  35变矩器温度传感器  36变矩器压力传感器  37档位电磁阀  41遥控接收器  42遥控发射器  51制动机构  52灯光控制  53工作机构  54检测信号  55转向机构  56行走机构。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本发明做详细地解释说明；所举实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。

实施例１，参见图１、２、３、４、５，将中央控制器1和从控制器2双向连接，再将中央控制器1通过CAN总线分别与发动机智能控制器3、变速箱控制器4双向连接，中央控制器1分别与遥控系统5和智能显示器6连接，将中央控制器1通过线路分别与操作机构传感器7和动作执行机构Ⅰ 8连接，动作执行机构Ⅰ 8为阀、灯和报警器，将从控制器2通过线路分别与操作机构9和动作执行机构Ⅱ 10连接，动作执行机构Ⅱ 10为继电器，形成智能电气控制系统；

将中央控制器1通过线路分别与液位传感器21、发动机油门传感器22、和发动机启动、停止开关23连接，将发动机智能控制器3通过线路与发动机转速传感器24双向连接，再通过线路与机油温度传感器25、机油压力传感器26和智能显示器6连接，形成发动机状态监控及控制系统；中央控制器DCRI CPU通过CAN总线与发动机ECU进行通讯获得发动机的状态数据，通过液位传感器（可变电阻）采集燃油液位信息，并通过智能显示器动态显示发动机各参数或状态；

将中央控制器1通过线路与智能显示器6和档位信号31连接；将变速箱控制器4通过线路分别与鼓轮转速传感器32、故障检测仪33和泵轮转速传感器34双向连接；再通过线路与变矩温度传感器35、变矩器压力传感器36和档位电磁阀37连接，形成变速箱状态监控及控制系统；变速箱与中央控制器DCRI CPU通过CAN1.2通讯，中央控制器DCRI CPU读取变矩器压力，油温，车速,变矩器转速等，并通过智能显示器动态显示发动机各参数或状态；

遥控系统5包括遥控接收器41和遥控发射器42，将二者双向连接，与中央控制器1、发动机智能控制器3、变速箱控制器4、遥控系统5、智能显示器6和动作执行机构形成遥控器控制；遥控器上的比例信号，开关量信号通过CAN总线发送到DCRI CPU中央控制器，中央控制器DCRI CPU进行逻辑关系的处理后，从控制器DCRI I/O输出，控制执行机构；

将中央控制器1通过线路分别与制动机构51、灯光控制52、工作机构53、检测信号54和转向机构55连接；再将变速箱控制器4通过线路与行走机构56连接，与智能显示器6共同形成整车液压系统动作控制；中央控制器DCRI CPU对来自外部的各种指令信号进行逻辑关系的处理后，从控制器DCRI I/O输出整车的工作、行走、转向、制动、各种灯光的控制并通过各种传感器反馈的信号在智能显示器动态显示各种工作状态和报警等。

上述整车智能控制系统采用微电脑控制，通过CAN总线通讯完成对行走、转向、工作机构动作及发动机油门等的控制，配以人机终端界面实时显示相关的状态信息，可方便操作和系统调试维护。遥控操纵采用了远距离无线遥控技术，可完成行走、转向、制动、工作机构的动作及灯光控制，有效遥控距离可达150m范围之内。

１、发动机状态监控及控制（附图2）

铲运机采用电控发动机；

1）发动机状态监控（虚拟仪表显示）

系统中央控制器DCRI CPU通过CAN总线与发动机ECU进行通讯并获得发动机的状态数据，通过液位传感器（可变电阻）采集燃油液位信息，智能显示器动态显示发动机各参数或状态。

监控内容：

——发动机转速（rpm）；

——机油温度（℃）；

——机油压力（kPa）；

——燃油液位（%），下油位超限报警。

2）发动机的启动和停止控制

驾驶室和遥控器面板上均设有发动机的启动和停止开关，发动机的启动信号输入中央控制器DCRI CPU，中央控制器DCRI CPU通过总线通讯启动发动机。发动机停止信号输入中央控制器DCRI CPU, 中央控制器DCRI CPU通过从属控制器DCRI I/O输出控制发动机停止。

3）发动机油门控制

油门踏板控制：

油门踏板（自复位）给出的电压信号到中央控制器DCRI CPU，中央控制器DCRI CPU通过CAN总线控制发动机的转速；油门输出信号具有缓冲保护，防止发动机转速变化过快。

2、变速箱状态监控及控制（附图3）

变速箱控制器与中央控制器DCRI CPU通过CAN1.2通讯，中央控制器DCRI CPU读取变矩器压力，变矩器温度、车速、变矩器转速等。

遥控器上的行驶档位开关量信号通过CAN总线发送到中央控制器DCRI CPU，中央控制器DCRI CPU通过CAN1.2通讯发送到变速箱控制器APC122，变速箱控制器APC122进行逻辑关系的处理之后，输出控制变速箱档位操作阀组。

3、遥控器控制（附图4）

1）遥控器上的比例信号，开关量信号通过CAN总线发送到DCRI CPU主控制器，主控制器进行逻辑关系的处理后，从属控制器DCRI I/O输出控制车的执行机构。

2）遥控器控制：

遥控器面板上设有动臂、铲斗比例手柄，控制动臂、铲斗的动作方向和速度。

油门手柄：控制油门大小。

左右转向比例手柄：控制左右转向动作方向和速度（组合油门大小控制）

行车制动比例手柄：控制行车制动；

开关信号：发动机的启动、停止

驻车制动、回转报警

前后大灯的照明、电喇叭。

4、整车的工作、行走、转向、制动、各种灯光的控制及油路堵塞报警显示等。

1）动臂油缸比例控制：

手柄Y轴控制动臂动作方向以及速度；

2）铲斗油缸比例控制：

手柄X轴控制铲斗油缸动作方向以及速度。

3）行车制动控制：

遥控器上的比例信号，通过遥控接收器上读取的信号经CAN总线发送到中央控制器DCRI CPU，中央控制器DCRI CPU进行逻辑关系的处理后，从属控制器DCRI I/O输出控制行车制动（刹车）动作。

4）驻车制动

遥控接收器上读取的开关量信号通过CAN总线发送到中央控制器DCRI CPU，中央控制器DCRI CPU进行逻辑关系的处理后，从属控制器DCRI I/O通过继电器输出控制驻车制动。

5）前工作灯、后工作灯、电喇叭、回转报警（灯光，声）控制

通过继电器实现前后大灯、电喇叭、回转报警灯光（声）开关控制

6）油路堵塞报警显示

回油过滤器堵塞报警、压力过滤器堵塞报警。控制器信号采集经中央控制器DCRI CPU处理后，通过CAN总线发送到智能显示器显示。

7）燃油、机油压力信号处理

燃油、机油压力信号进中央控制器DCRI CPU，与中央控制器DCRI CPU内部设定的正常、警示、报警门限进行数据对比，并将对比结果发送智能显示器显示。

Claims (1)

1.一种地下铲运机的智能控制系统，其特征在于，主要包括：发动机状态监控及控制、变速箱的控制、遥控器的控制和整车液压系统动作控制；它包括中央控制器（1）和从控制器（2），二者双向连接；所述的中央控制器（1）通过CAN总线分别与发动机智能控制器（3）、变速箱控制器（4）双向连接，中央控制器（1）分别与遥控系统（5）和智能显示器（6）连接，中央控制器（1）通过线路分别与操作机构传感器（7）和动作执行机构Ⅰ（8）连接；所述的从控制器（2）通过线路分别与操作机构（9）和动作执行机构Ⅱ（10）连接；

所述的动作执行机构Ⅰ（8）为阀、灯和报警器；

所述的动作执行机构Ⅱ（10）为继电器；

所述的发动机状态监控及控制包括中央控制器（1）、发动机智能控制器（3）和智能显示器（6），中央控制器（1）通过线路分别与液位传感器（21）、发动机油门传感器（22）和发动机启动、停止开关（23）连接；发动机智能控制器（3）通过线路与发动机转速传感器（24）双向连接，通过线路与机油温度传感器（25）、机油压力传感器（26）和智能显示器（6）连接；

所述的变速箱的控制包括中央控制器（1）、变速箱控制器（4）和智能显示器（6）；中央控制器（1）通过线路与档位信号（31）连接；变速箱控制器（4）通过线路分别与鼓轮转速传感器（32）、故障检测仪（33）和泵轮转速传感器（34）双向连接，通过线路与变矩器温度传感器（35）、变矩器压力传感器（36）和档位电磁阀（37）连接；

所述的遥控器的控制包括中央控制器（1）、发动机智能控制器（3）、变速箱控制器（4）、遥控系统（5）、智能显示器（6）和动作执行机构；所述的遥控系统（5）包括遥控接收器（41）和遥控发射器（42），二者双向连接；

所述的整车液压系统动作控制包括中央控制器（1）、变速箱控制器（4）和智能显示器（6），所述的中央控制器（1）通过线路分别与制动机构（51）、灯光控制（52）、工作机构（53）、检测信号（54）和转向机构（55）连接；所述的变速箱控制器（4）通过线路与行走机构（56）连接。