CN104196078A - 一种超大型挖掘机上行机构控制的装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大型挖掘机上行机构控制的装置及控制方法。系统主要包括电子液压泵开关（1）、电子液压泵（2）、电子泵继电器（3）、上行电磁阀（4）、下行电磁阀（5）、锁止电磁阀（6）、解锁电磁阀（7）、上限位检测传感器（9）、锁止位检测传感器（10）、解锁位检测传感器（11）、主控单元（20）和操作控制器（21）。与现有技术相比，本发明实现了上行机构的智能控制，主控单元通过对操作控制器的按钮动作指令的判断来实现机构的上行、下行、锁止及解锁动作，同时还可以根据按钮动作的时间长短来实现点动及自动巡航两种工作状态，提升了系统的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机上行机构的控制装置、控制方法和节能控制方法，属于挖掘机电液控制领域。
背景技术
超大型挖掘机主要应用于大型矿产资源的开发，其自身集中了挖掘机领域最先进的技术，设备价格昂贵，整机无故障时间及停机时间要求极其苛刻，传统的挖掘机维护手段根本不适应其维护要求。
挖掘机上行机构是针对超大型挖掘机体型庞大、结构复杂的特点设计的辅助机构，包括楼梯系统、集中加注系统行走机构等，楼梯系统用于设备操作、维护人员上下挖掘机，集中加注系统用于加注挖掘机的燃油、液压油等。目前，国内的超大型挖掘机的上行机构还不具备电液自动控制技术，主要采用纯机械的机构，国外虽然有个别企业的超大型挖掘机上行机构采用电液控制，但还存在智能化不高，操作复杂的情况。
发明内容
本发明目的在于提供一种的超大型挖掘机上行机构的控制装置、控制方法和节能控制方法，实现超大型挖掘机上行机构的智能控制，提高设备操作的安全性，节能能源。
为实现上述目的，本发明提供一种大型挖掘机上行机构的控制装置，包括电子液压泵开关、电子泵继电器、电子液压泵、上行电磁阀、下行电磁阀、锁止电磁阀、解锁电磁阀、上限位检测传感器、解锁位检测传感器、锁止位检测传感器、主控单元和操作控制器。
所述操作控制器上设置有上行开关、下行开关、锁止开关、解锁开关。
控制信息由上行开关、下行开关、锁止开关和解锁开关输入，经操作控制器，进入主控单元；自动上行机构位置信息由上限位检测传感器、锁止位检测传感器、解锁位检测传感器测量得到，进入主控单元；进入主控单元综合处理控制信息和位置信息，形成上行机构动作的控制信息，传送给上行电磁阀、下行电磁阀、锁止电磁阀和解锁电磁阀。
该控制装置的控制方法如下：
主控单元对操作控制器上的控制开关进行循环检测，根据检测结果和上行机构所在位置发出控制指令；
当操作人员按下上行开关时，主控单元首先判断上行机构是否在上限位；如果上行机构不在上限位，主控单元将执行上行命令，驱动上行电磁阀工作，上行电磁阀得电后打开上行油路，从而使上行机构进入上行工作状态，直至进入上限位位置。在行进过程中开关松开时，主控单元会立即停止上行动作。如果上行期间下行开关被触发，主控单元会先停止上行，延时数秒后再驱动下行电磁阀工作，避免了液压油路换向时造成的不必要冲击。
当操作人员按下下行开关时，主控单元首先判断上行机构是否在锁止位；如果此时上行机构在锁止位，系统将不执行下行，否则主控单元将执行下行命令，驱动下行电磁阀工作，下行电磁阀得电后打开下行油路，使上行机构进入下行工作状态。系统根据楼梯下行周期预先设定一个最长下行执行时间，如果下行开关一直被触发并超过预设时间，系统将进入停止状态，避免不必要的能量损失。
当操作人员按下锁止开关时，主控单元首先判断上行机构是否在上限位，如果此时上行机构在上限位位置，主控单元将执行锁止动作，驱动锁止电磁阀工作，打开锁止工作油路，达到对上行机构上锁的目的。如果上行机构不在上限位，系统将根据锁止开关触发的时间来决定是否进入自动上行状态，如果锁止开关触发时间超过规定时间系统将进入自动上行状态，系统将先执行自动上行，待自动上行到上限位之后，系统进入将继续自动执行锁止动作，待上行机构到达锁止位后，自动上行流程结束。否则认为是误操作，不执行命令。
当操作人员按下解锁开关时，主控单元首先判断上行机构是否在解锁位，如果上行机构在解锁位，系统将不执行解锁命令，如果上行机构在锁止位，系统将执行解锁，直至上行机构到达解锁位以后解锁指令才停止。
另外，系统设置保护功能，当系统检测上行机构不在上限位时，如果此时机器要求动作，将执行动作保护命令，该命令使挖掘机整车行走及回转动作被禁止，并通过设置在操作控制器上的动作保护指示灯及监控器的人机交互发出警报信号。
该装置的节能控制方法是：
（1）主控单元循环检测操作控制器上的按钮状态及电子液压泵开关状态；
（2）如果操作控制器上的开关在规定时间内动作，并且电子液压泵开关状态为闭合，主控单元停止对电子泵继电器的驱动输出，电子液压泵停止工作。
本发明与现有技术相比，本发明实现了上行机构的智能控制。一是节能，主控单元可以根据操作控制器上的按钮状态及电子液压泵开关状态、来判断是否让电子液压泵进入休眠状态，避免了动力机构的空转，节省能源。二是安全，系统在上行、下行的动作转换之间设置了时间延迟，避免了液压油路换向时造成的不必要冲击，保证了设备安全。同时通过对上行机构位置的检测来实现对异常情况下的挖掘机误动作保护。三是可操作性高，通过对系统的巡航控制可以大大简化操作，四是，系统通过操作控制器对操作按钮及指示灯的集成，提升了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的电原理框图；
图2为本发明的安装示意图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明传感器安装座的安装示意图；
1、电子泵开关，2、电子液压泵，3、电子泵继电器，4、上行电磁阀，5、下行电磁阀，6、锁止电磁阀，7、解锁电磁阀，8、监控器,9、上限位检测传感器，10、锁止位检测传感器，11、解锁位检测传感器，12、上行开关，13、下行开关，14、锁止开关，15、解锁开关，16、动作保护指示灯，17、上限位指示灯,18、锁止位指示灯，19、解锁位指示灯， 20、主控单元，21、操作控制器，22、下箱体，23、上箱体，24、上行油缸，25、锁止油缸，26、锁杆凸起，27、上限位感应块，28、锁杆，29、传感器安装座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种大型挖掘机的上行机构控制装置，包括电子液压泵开关1、电子液压泵2、电子泵继电器3、上行电磁阀4、下行电磁阀5、锁止电磁阀6、解锁电磁阀7、上限位检测传感器9、锁止位检测传感器10、解锁位检测传感器11、监控器8、主控单元20和操作控制器21；
所述操作控制器21上设置有上行开关12、下行开关13、锁止开关14和解锁开关15；
控制信息由上行开关12、下行开关13、锁止开关14和解锁开关15输入，经操作控制器21，进入主控单元20；自动上行机构位置信息由上限位检测传感器9、锁止位检测传感器10、解锁位检测传感器11测量得到，进入主控单元20；进入主控单元20综合处理控制信息和位置信息，形成上行机构动作的控制信息，传送给上行电磁阀4、下行电磁阀5、锁止电磁阀6和解锁电磁阀7。
进一步，为方便操作人员掌握上行机构的运转情况，所述操作控制器21上设置有动作保护指示灯16、上限位指示灯17、锁止位指示灯18和解锁位指示灯19，用来显示上行机构的运转情况。
所述操作控制器21与主控单元20通过总线方式连接。
优选的，所述上行开关12、下行开关13、锁止开关14和解锁开关15可以选择市场上常用的开关，本发明选择使用复位常开式按钮开关，只有按压触点时开关接通，收松开触点开关自动断开，无需完成关闭开关动作，避免操作人员忘记关闭开关而使动力系统空转等问题发生。
优选的，所述上限位检测传感器9、解锁位检测传感器10、锁止位检测传感器11可以使用机械式触点开关、光电开关、电磁开关等，使用电感式PNP接近开关具有价格低且性能稳定的特点，适合在野外、震动等恶劣环境工作。
以加注系统上行机构为例，如图2、图3和图4所示，上限位检测传感器9、解锁位检测传感器10和锁止位检测传感器11安装在传感器安装座29上，传感器安装座29安装在上箱体23上；下箱体22上设置有上限位感应块25，锁杆28上设置有感应锁杆凸起26。下箱体22在上下行油缸24的带动下上下行走，当上限位感应块25运行到上限位传感器29位置时，上限位传感器29发出上行结构到达上限位信息；当锁止油缸25活塞杆拉动锁杆28往锁止方向运动，锁杆凸起26移动到锁止位检测传感器10位置时，锁止位检测传感器10发出上行机构在锁止位的信息，当锁止油缸25活塞杆拉动锁杆28往解锁方向运动，锁杆凸起26移动到解锁位检测传感器11位置时，解锁位检测传感器11发出上行机构在解锁位的信息。
进一步，为了给操作人员的直观信息，系统还设置监控器8,用于监视系统的工作状态，当电子泵休眠时可以提供指示，同时当系统进入动作保护是提供警示作用，另外监控器还设置了上行机构模拟运行界面，及虚拟操作控制器运转状态，可以提供简单易懂的人机操作界面，实时的监控系统运行状态。所述监控器8与主控单元20以总线方式连接。
上述的一种大型挖掘机的自动上行机构控制装置，其控制方法是：
主控单元20检测到上行开关12闭合时，首先判断上行机构是否在上限位；如果上行机构不在上限位，主控单元将执行上行命令，驱动上行电磁阀4工作，上行电磁阀4得电后打开上行油路，从而使上行机构在上行油缸24的拉动下进入上行工作状态，直至进入上限位；在行进过程中开关松开时，主控单元会立即停止上行动作。如果此时下行开关13被触发，主控单元20会先停止上行，延时数秒后再驱动下行电磁阀5工作。
主控单元20检测到下行开关13闭合时，首先判断上行机构是否在锁止位；如果此时上行机构在锁止位，系统将不执行下行，否则主控单元20将执行下行命令，驱动下行电磁阀5工作，下行电磁阀5得电后打开下行油路，使上行机构在上行油缸的推动下进入下行工作状态。
主控单元20检测到锁止开关14闭合时，首先判断上行机构是否在上限位，如果此时上行机构在上限位，主控单元20将执行锁止动作，驱动锁止电磁阀6工作；如果上行机构不在上限位，系统将根据锁止开关14的触发时间来决定是否进入自动上行状态，如果锁止开关14触发时间超过规定时间，系统将进入自动上行状态，系统将先执行自动上行，待自动上行到上限位之后，系统进入将继续自动执行锁止动作，待上行机构到达锁止位后，自动上行流程结束；否则认为是误操作，不执行命令。
主控单元20检测到解锁开关15闭合时，首先判断上行机构是否在解锁位，如果上行机构在解锁位，系统将不执行解锁命令，如果上行机构在锁止位，系统将执行解锁，直至上行机构到达解锁位以后解锁指令停止。
当上行机构不在上限位时，系统将执行保护命令，该命令使挖掘机整车行走及回转动作被禁止，并发出警报信号。
该控制装置的节能控制方法是：
（1）主控单元20循环检测操作控制器21上的按钮状态及电子液压泵开关1状态；
（2）如果操作控制器21上的开关在规定时间内动作，并且电子液压泵开关1状态为闭合，主控单元20停止对电子泵继电器的驱动输出，电子液压泵停止工作。
Claims (8)
1.一种超大型挖掘机的上行机构的控制装置，其特征在于，包括电子液压泵开关（1）、电子液压泵（2）、电子泵继电器（3）、上行电磁阀（4）、下行电磁阀（5）、锁止电磁阀（6）、解锁电磁阀（7）、上限位检测传感器（9）、锁止位检测传感器（10）、解锁位检测传感器（11）、主控单元（20）和操作控制器（21）；
所述操作控制器（21）上设置有上行开关（12）、下行开关（13）、锁止开关（14）和解锁开关（15）；
控制信息由上行开关（12）、下行开关（13）、锁止开关（14）和解锁开关（15）输入，经操作控制器（21），进入主控单元（20）；自动上行机构位置信息由上限位检测传感器（9）、锁止位检测传感器（10）、解锁位检测传感器（11）测量得到，进入主控单元（20）；进入主控单元（20）综合处理控制信息和位置信息，形成上行机构动作的控制信息，传送给上行电磁阀（4）、下行电磁阀（5）、锁止电磁阀（6）和解锁电磁阀（7）。
2.根据权利要求1所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其特征在于，所述操作控制器（21）上设置有动作保护指示灯（16）、上限位指示灯（17）、锁止位指示灯（18）和解锁位指示灯（19）。
3.根据权利要求2所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其特征在于，所述上行开关（12）、下行开关（13）、锁止开关（14）和解锁开关（15）为自复位常开式开关。
4.根据权利要求1所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其特征在于，所述上限位检测传感器（9）、锁止位检测传感器（10）、解锁位检测传感器（11）为电感式PNP接近开关。
5.根据权利要求4所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其特征在于,所述上限位检测传感器（9）、锁止位检测传感器（10）和解锁位检测传感器（11）安装在传感器安装座（29）上，传感器安装座（29）安装在上箱体（23）上；下箱体（22）上设置有上限位感应块（27），锁杆（28）上设置有锁杆凸起（26）。
6.根据权利要求1所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其特征在于所述监控器（8）与主控单元（20）以总线方式电连接。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其控制方法是：
主控单元（20）对操作控制器（21）上的控制开关进行循环检测，根据检测结果和上行机构所在位置发出控制指令；
当主控单元（20）检测到上行开关（12）闭合时，首先判断上行机构是否在上限位；如果上行机构不在上限位，主控单元将执行上行命令，驱动上行电磁阀（4）工作，使上行机构进入上行工作状态，直至进入上限位；在行进过程中开关松开时，主控单元停止上行动作；如果此时下行开关（13）被触发，主控单元（20）停止上行，延时数秒后再驱动下行电磁阀（5）工作；
当主控单元（20）检测到锁止开关（14）闭合时，首先判断上行机构是否在上限位，如果此时上行机构在上限位，主控单元（20）执行锁止动作，驱动锁止电磁阀（6）工作；如果上行机构不在上限位，根据锁止开关（14）的触发时间决定是否进入自动上行状态；
如果锁止开关（14）触发时间超过规定时间，进入自动上行状态，到上限位之后，系统进入执行锁止动作，待上行机构到达锁止位后，自动上行程序结束；否则认为是误操作，不执行命令；
当主控单元（20）检测到下行开关（13）闭合时，首先判断上行机构是否在锁止位；如果此时上行机构在锁止位，系统将不执行下行，否则主控单元（20）将执行下行命令，驱动下行电磁阀（5）工作；
当主控单元（20）检测到解锁开关（15）闭合时，首先判断上行机构是否在解锁位，如果上行机构在解锁位，不执行解锁命令，如果上行机构在锁止位，执行解锁，直至上行机构到达解锁位以后解锁指令停止；同时还可以系统可以根据自动解锁开关（15）的闭合时间来确定是否进入自动解锁状态，当闭合时间超过预设值时系统将进入自动解锁状态，驱动解锁电磁阀（7）动作，直至解锁位检测传感器（11）输出信号为真时，自动解锁停止；
当上行机构不在上限位时，执行保护命令，该命令使挖掘机整车行走及回转动作被禁止，并通过监控器（8）及发出警报信号。
8.根据权利要求1至6任一所述的一种超大型挖掘机上行机构的控制装置，其节能控制方法是：
（1）主控单元（20）循环检测操作控制器(21)上的按钮状态及电子液压泵开关(1)状态；
（2）如果操作控制器(21)上的开关在规定时间内动作，并且电子液压泵开关(1)状态为闭合，主控单元（20）停止对电子泵继电器的驱动输出，电子液压泵停止工作。
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