CN105774698B - 一种可适应多种作业工况的控制系统、控制方法及作业车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可适应多种作业工况的控制系统、控制方法及作业车。本发明的控制系统通过检测底盘、水平支腿和垂直支腿以及工作臂的回转角度等参数，可以自动判定高空作业还是低空作业，采用控制器对各种工作状态实时准确的处理和判断，通过LCD显示器对各种工况及故障的实时显示，提高了自动化程度；控制方法安全可靠，稳定性强；本发明有效地将高空作业和低空作业两种工况集于一款作业车上，有效的提高了作业车的使用效率、性价比和功能，并且可以根据工况的不同限定作业范围，提高了作业车的安全性。

Description

一种可适应多种作业工况的控制系统、控制方法及作业车
技术领域
本发明涉及一种控制系统、控制方法及作业车，具体是一种可适应多种作业工况的控制系统、控制方法及作业车，属于控制技术领域。
背景技术
过去的工程作业车功能大多比较单一，很难满足多种工况的使用，随着经济的迅速发展和需求的增加，既能应用于路灯检修维护等高空作业工况，又能适用于桥梁、高架的下部检修等低空作业工况的多功能作业车辆应运而生。
实现高空作业和低空作业于一体最大的难度在于高空作业与低空作业的工况判断和作业幅度限制。首先高空作业和低空作业的作业工况不同：高空作业时需要定点作业，这时需将四个垂直支腿伸出并撑实，上车就可以根据水平支腿伸出的状态在有效的作业范围内进行工作；而低空作业则需要行走作业，工作时仅伸工作侧的垂直行走轮，并且整车在工作过程中要边作业边行走；如果在行走轮和垂直支腿均伸出的情况下行走就会导致没有行走轮一侧垂直支腿受损。其次高空作业和低空作业的作业幅度曲线差异很大：高空作业一般不在工作臂负仰角的情况下工作，而低空作业基本均是在负仰角的情况下工作，如果误将两者作业幅度曲线混淆严重的会造成作业车倾翻；低空作业为了减小桥梁检修对路况的影响，均为单侧设置，这样没有行走轮侧的作业幅度很小，稳定性差，此时若进行高空全回转作业同样会造成底盘倾翻，车毁人亡。据此，如何解决高空定点作业和低空行走作业的有效地自动判断、切换和回转角度的限制就成了需要解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的第一个目的是提供一种可以自动判断作业工况、能够将工作臂有效地限制在安全的作业范围内，能够将高空固定作业和低空行走作业功能结合在一起的可适应多种作业工况的控制系统，本发明的第二个目的在于提供一种控制简单高效、稳定性强的可适应多种作业工况的控制方法，本发明的第三个目的在于提供一种能够自动判断作业工况、可以保证工作安全的作业车。
为实现上述第一目的，本发明采用的技术方案是：一种可适应多种作业工况的控制系统，包括控制器、四个支腿水平长度传感器、四个支腿支反力检测开关、两个轮轴伸出检测开关、转台回转角度传感器和油路切换阀；
所述控制器安装于下车控制箱中，所述支腿水平长度传感器分别安装于车辆的四个水平支腿上，四个支腿水平长度传感器皆通过CAN总线与控制器连接；四个支腿支反力检测开关分别安装于四个垂直支腿上，四个支腿支反力检测开关皆通过电缆与控制器连接；两个轮轴伸出检测开关分别安装于右侧的两个垂直支腿上的支脚轮轴切换部件上，且两个轮轴伸出检测开关分别通过电缆与控制器连接；转台回转角度传感器安装于转台中心回转体内，且通过CAN总线与控制器连接；油路切换阀设于下车控制箱中，且阀头通过汽胶线与控制器连接。
进一步的，还包括底盘取力检测开关和底盘驻车检测开关，底盘取力检测开关安装于底盘取力器电磁阀处，且通过电缆与控制器连接；底盘驻车检测开关通过汽胶线将信号送至控制器。
进一步的，还包括底盘熄火继电器，所述底盘熄火继电器通过汽胶线与控制器连接。
进一步的，还包括显示部件，所述显示部件通过CAN总线连接到控制器上。
优选的，所述显示部件为LCD显示器。
为实现上述第二目的，本发明提供一种可适应多种作业工况的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：作业车驻车后打开下车电源，控制器扫描检测底盘驻车检测开关和底盘取力检测开关的信号并进行状态判断：如果底盘驻车检测开关断开，而底盘取力检测开关接通，此时控制器通过显示部件报警，提醒禁止带负载行驶，不允许继续工作；若底盘驻车检测开关信号正常输出，且底盘取力检测开关断开，则判断上车不进行作业，不报警，显示部件提醒关闭电源；如果底盘驻车检测开关闭合，且底盘取力检测开关接通，此时控制系统不报警，且使油路切换阀的下车阀带电，允许进一步操作作业车；
步骤2：控制系统进一步检测轮轴伸出检测开关的信号，并将此信号传入控制器；如果检测到轮轴伸出，则控制器初判为低空作业，进入步骤3.1，反之则初判为高空作业，进入步骤3.2；
步骤3.1：控制器初判当前进行低空作业，则支腿水平长度传感器扫描检测四个水平支腿是否为右边的两个水平支腿伸出，而左侧的水平支腿不伸出；若结果为否，则通过显示部件显示水平支腿的状态，提示错误的支腿；若检测到作业车右边的两个水平支腿伸出，而左侧的水平支腿均不伸出，则进一步控制支腿支反力检测开关检测四个垂直支腿的支反力：若判断为右侧着地，左侧不伸出，则最终判定为低空作业，控制器控制显示部件显示当前工作状态，且屏蔽底盘驻车检测开关的驻车信号，允许底盘带载行走，将油路切换阀的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器，限制上车回转角度和作业幅度，仅允许工作车上装部分在整车右侧作业；如果检测到两个以上的垂直支腿着地，则系统判断为误操作，报警提示禁止进一步工作，并且一旦底盘驻车信号断开，在5s内系统通过控制底盘熄火继电器切断底盘动力；
步骤3.2：控制器初判当前进行高空作业，则扫描检测支腿支反力检测开关检测四个垂直支腿是否着地，若任意一垂直支腿没有检测到支反力信号，即不能检测四个垂直支腿完全着地，则控制显示部件显示各垂直支腿的状态，不允许上车动作；若检测出四个垂直支腿完全着地，则控制显示部件显示各垂直支腿的状态的同时将油路切换阀的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器的信号，根据检测到的水平支腿伸出长度进行高空作业范围的限定。
为实现上述第三目的，本发明还提供一种作业车，包括上述可适应多种作业工况的控制系统。
本发明的系统通过检测底盘、水平支腿和垂直支腿以及工作臂回转角度等参数，可以自动判定高空作业还是低空作业，采用控制器对各种工作状态实时准确的处理和判断，通过LCD显示器对各种工况及故障的实时显示，提高了自动化程度；控制方法安全可靠，稳定性强；本发明有效地将高空作业和低空作业两种工况集于一款作业车上，有效地提高了作业车的使用效率、性价比和功能，并且可以根据工况的不同限定作业范围，提高了作业车的安全性。
附图说明
图1为本发明的电路框图；
图2为本发明的控制逻辑图；
图3为本发明进行低空作业时状态图；
图4为本发明进行高空作业时状态图；
图中，1.控制器，2.显示部件，3.支腿水平长度传感器，4.支腿支反力检测开关，5.轮轴伸出检测开关，6.底盘取力检测开关，7.底盘驻车检测开关，8.转台回转角度传感器，9.油路切换阀，10.底盘熄火继电器，
20.下车控制箱，21.水平支腿，22.垂直支腿，23.支脚轮轴切换部件，24.转台中心回转体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示的可适应多种作业工况的控制系统，包括一控制器1、一显示部件2、四个支腿水平长度传感器3、四个支腿支反力检测开关4、两个轮轴伸出检测开关5、一转台回转角度传感器8和一油路切换阀9；
控制器1安装于作业车的下车控制箱20中，支腿水平长度传感器3分别安装于车辆的四个水平支腿21上，四个支腿水平长度传感器3皆通过CAN总线与控制器1连接，用来检测每个水平支腿21的伸长量；四个支腿支反力检测开关4分别安装于四个垂直支腿22上，分别用来检测四个垂直支腿22是否着地撑实，四个支腿支反力检测开关4皆通过电缆与控制器1连接；两个轮轴伸出检测开关5分别安装于右侧的两个垂直支腿22上的支脚轮轴切换部件23上，用来检测两个行走轮的轮轴是否触地，两个轮轴伸出检测开关5分别通过电缆与控制器1连接；转台回转角度传感器8安装于转台中心回转体24内，且通过CAN总线与控制器1连接，用于检测转台中心回转体24的回转角度，实现不同工况的作业范围限定；油路切换阀9设于下车控制箱20中，且阀头通过汽胶线与控制器1连接，用来控制下车与上车的油路。
进一步的，还包括底盘取力检测开关6和底盘驻车检测开关7，底盘取力检测开关6安装于底盘取力器电磁阀处，且通过电缆与控制器1连接，用来判断取力是否工作；底盘驻车检测开关7通过汽胶线将信号送至控制器1，用于判断底盘是否驻车。
进一步的，还包括底盘熄火继电器10，底盘熄火继电器10通过汽胶线与控制器1连接，用来控制底盘发动机熄火。
进一步的，本发明还包括显示部件2，用来显示工作状态及故障信号，显示部件2安装于作业车的下车控制箱20中，且通过CAN总线连接到控制器1上。
优选的，本发明中的显示部件2为LCD显示器。
与上述控制系统相适应的可适应多种作业工况的控制方法包括如下步骤：
步骤1：作业车驻车后打开下车电源，控制器1扫描检测底盘驻车检测开关7和底盘取力检测开关6的信号并进行状态判断：如果底盘驻车检测开关7断开，而底盘取力检测开关6接通，此时系统通过显示部件2报警，提醒禁止带负载行驶，不允许继续工作，此判断是为了防止正常行车时底盘带负载行驶造成底盘故障；若底盘驻车检测开关7信号正常输出，且底盘取力检测开关6断开，则判断上车不进行作业，不报警，显示部件2提醒关闭电源，这是防止不作业时误操作，将下车电源打开；如果底盘驻车检测开关7闭合，且底盘取力检测开关6接通，此时控制系统不报警，且使油路切换阀9的下车阀带电，允许进一步操作作业车；
步骤2：控制系统进一步检测两个轮轴伸出检测开关5的信号，以此来判断垂直支腿22与地面接触的部分是固定支脚还是行走轮轴，并将此信号传入控制器1，通过对该信号的判断进一步预判有可能进行高空作业还是低空作业；如果检测到行走轮轴伸出，即行走轮轴与地面接触，则控制器1初判当前为低空作业，进入步骤3.1，如果检测行走轮轴未伸出，则初判为高空作业，进入步骤3.2；
步骤3.1：控制器1初判当前进行低空作业，则支腿水平长度传感器3扫描检测四个水平支腿21是否为右边的两个水平支腿21伸出，而左侧的水平支腿21不伸出；若结果为否，则通过显示部件2显示水平支腿的状态，提示错误的支腿；若检测到作业车右边的两个水平支腿21伸出，而左侧的水平支腿21均不伸出，则进一步控制支腿支反力检测开关4检测四个垂直支腿22的支反力：若判断为右侧着地，左侧不伸出，则最终判定为低空作业，控制器1控制显示部件2显示当前工作状态，且屏蔽底盘驻车检测开关7的驻车信号，允许底盘带载行走，将油路切换阀9的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器8，限制上车回转角度和作业幅度，仅允许工作车上装部分在整车右侧作业；如果检测到两个以上的垂直支腿22着地，则系统判断为误操作，报警提示禁止进一步工作，并且一旦底盘驻车信号断开，在5s内系统通过控制底盘熄火继电器10切断底盘动力，防止底盘行走使不带轮轴侧的垂直支腿22受力变形；
步骤3.2：控制器1初判当前进行高空作业，则扫描检测支腿支反力检测开关4检测四个垂直支腿22是否着地，若检测出四个垂直支腿22完全着地，此时不论四个水平支腿21有无伸出均可以判定为高空作业，控制显示部件2显示各垂直支腿22的状态的同时将油路切换阀9的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器8的信号，根据支腿水平长度传感器3检测到的四个水平支腿21伸出长度进行高空作业范围的限定。如果任意一垂直支腿22没有检测到支反力信号，则表示该作业车没有撑实，不能检测到四个垂直支腿22完全着地，此时控制显示部件2显示各垂直支腿22的状态，不允许上车动作，油路会一直停留在下车；如果10min内支腿状态没有变化，控制器1控制自动报警，提醒工作人员检查作业车。

Claims (7)

1.一种可适应多种作业工况的控制系统，其特征在于，包括控制器(1)、四个支腿水平长度传感器(3)、四个支腿支反力检测开关(4)、两个轮轴伸出检测开关(5)、转台回转角度传感器(8)和油路切换阀(9)；
所述控制器(1)安装于下车控制箱(20)中，所述支腿水平长度传感器(3)分别安装于车辆的四个水平支腿(21)上，且四个支腿水平长度传感器(3)皆通过CAN总线与控制器(1)连接；四个支腿支反力检测开关(4)分别安装于四个垂直支腿(22)上，四个支腿支反力检测开关(4)皆通过电缆与控制器(1)连接；两个轮轴伸出检测开关(5)分别安装于右侧的两个垂直支腿(22)上的支脚轮轴切换部件(23)上，且两个轮轴伸出检测开关(5)分别通过电缆与控制器(1)连接；转台回转角度传感器(8)安装于转台中心回转体(24)内，且通过CAN总线与控制器(1)连接；油路切换阀(9)设于下车控制箱(20)中，且阀头通过汽胶线与控制器(1)连接；
所述控制系统的控制方法包括如下步骤：
步骤1：作业车驻车后打开下车电源，控制器(1)扫描检测底盘驻车检测开关(7)和底盘取力检测开关(6)的信号并进行状态判断：如果底盘驻车检测开关(7)断开，而底盘取力检测开关(6)接通，此时控制器(1)通过显示部件(2)报警，提醒禁止带负载行驶，不允许继续工作；若底盘驻车检测开关(7)信号正常输出，且底盘取力检测开关(6)断开，则判断上车不进行作业，不报警，显示部件(2)提醒关闭电源；如果底盘驻车检测开关(7)闭合，且底盘取力检测开关(6)接通，此时控制系统不报警，且使油路切换阀(9)的下车阀带电，允许进一步操作作业车；
步骤2：控制系统进一步检测轮轴伸出检测开关(5)的信号，并将此信号传入控制器(1)；如果检测到轮轴伸出，则控制器(1)初判为低空作业，进入步骤3.1，反之则初判为高空作业，进入步骤3.2；
步骤3.1：控制器(1)初判当前进行低空作业，则支腿水平长度传感器(3)扫描检测四个水平支腿(21)是否为右边的两个水平支腿(21)伸出，而左侧的水平支腿(21)不伸出；若结果为否，则通过显示部件(2)显示水平支腿的状态，提示错误的支腿；若检测到作业车右边的两个水平支腿(21)伸出，而左侧的水平支腿(21)均不伸出，则进一步控制支腿支反力检测开关(4)检测四个垂直支腿(22)的支反力：若判断为右侧着地，左侧不伸出，则最终判定为低空作业，控制器(1)控制显示部件(2)显示当前工作状态，且屏蔽底盘驻车检测开关(7)的驻车信号，允许底盘带载行走，将油路切换阀(9)的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器(8)，限制上车回转角度和作业幅度，仅允许工作车上装部分在整车右侧作业；如果检测到两个以上的垂直支腿(22)着地，则系统判断为误操作，报警提示禁止进一步工作，并且一旦底盘驻车信号断开，在5s内系统通过控制底盘熄火继电器(10)切断底盘动力；
步骤3.2：控制器(1)初判当前进行高空作业，则扫描检测支腿支反力检测开关(4)检测四个垂直支腿(22)是否着地，若任意一垂直支腿(22)没有检测到支反力信号，即不能检测四个垂直支腿(22)完全着地，则控制显示部件(2)显示各垂直支腿(22)的状态，不允许上车动作；若检测出四个垂直支腿(22)完全着地，则控制显示部件(2)显示各垂直支腿(22)的状态的同时将油路切换阀(9)的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器(8)的信号，根据检测到的水平支腿伸出长度进行高空作业范围的限定。
2.根据权利要求1所述的可适应多种作业工况的控制系统，其特征在于，所述底盘取力检测开关(6)安装于底盘取力器电磁阀处，且通过电缆与控制器(1)连接；底盘驻车检测开关(7)通过汽胶线将信号送至控制器(1)。
3.根据权利要求1所述的可适应多种作业工况的控制系统，其特征在于，所述底盘熄火继电器(10)通过汽胶线与控制器(1)连接。
4.根据权利要求1所述的可适应多种作业工况的控制系统，其特征在于，所述显示部件(2)通过CAN总线连接到控制器(1)上。
5.根据权利要求4所述的可适应多种作业工况的控制系统，其特征在于，所述显示部件(2)为LCD显示器。
6.一种可适应多种作业工况的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：作业车驻车后打开下车电源，控制器(1)扫描检测底盘驻车检测开关(7)和底盘取力检测开关(6)的信号并进行状态判断：如果底盘驻车检测开关(7)断开，而底盘取力检测开关(6)接通，此时控制器(1)通过显示部件(2)报警，提醒禁止带负载行驶，不允许继续工作；若底盘驻车检测开关(7)信号正常输出，且底盘取力检测开关(6)断开，则判断上车不进行作业，不报警，显示部件(2)提醒关闭电源；如果底盘驻车检测开关(7)闭合，且底盘取力检测开关(6)接通，此时控制系统不报警，且使油路切换阀(9)的下车阀带电，允许进一步操作作业车；
步骤2：控制系统进一步检测轮轴伸出检测开关(5)的信号，并将此信号传入控制器(1)；如果检测到轮轴伸出，则控制器(1)初判为低空作业，进入步骤3.1，反之则初判为高空作业，进入步骤3.2；
步骤3.1：控制器(1)初判当前进行低空作业，则支腿水平长度传感器(3)扫描检测四个水平支腿(21)是否为右边的两个水平支腿(21)伸出，而左侧的水平支腿(21)不伸出；若结果为否，则通过显示部件(2)显示水平支腿的状态，提示错误的支腿；若检测到作业车右边的两个水平支腿(21)伸出，而左侧的水平支腿(21)均不伸出，则进一步控制支腿支反力检测开关(4)检测四个垂直支腿(22)的支反力：若判断为右侧着地，左侧不伸出，则最终判定为低空作业，控制器(1)控制显示部件(2)显示当前工作状态，且屏蔽底盘驻车检测开关(7)的驻车信号，允许底盘带载行走，将油路切换阀(9)的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器(8)，限制上车回转角度和作业幅度，仅允许工作车上装部分在整车右侧作业；如果检测到两个以上的垂直支腿(22)着地，则系统判断为误操作，报警提示禁止进一步工作，并且一旦底盘驻车信号断开，在5s内系统通过控制底盘熄火继电器(10)切断底盘动力；
步骤3.2：控制器(1)初判当前进行高空作业，则扫描检测支腿支反力检测开关(4)检测四个垂直支腿(22)是否着地，若任意一垂直支腿(22)没有检测到支反力信号，即不能检测四个垂直支腿(22)完全着地，则控制显示部件(2)显示各垂直支腿(22)的状态，不允许上车动作；若检测出四个垂直支腿(22)完全着地，则控制显示部件(2)显示各垂直支腿(22)的状态的同时将油路切换阀(9)的上车阀带电，同时检测转台回转角度传感器(8)的信号，根据检测到的水平支腿伸出长度进行高空作业范围的限定。
7.一种作业车，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的可适应多种作业工况的控制系统。
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