CN107989111A - 装载机液压系统自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了装载机液压系统自动控制系统，包括：PLC控制器、传感器和伺服驱动器，传感器与伺服驱动器分别与PLC控制器相连接；伺服驱动器连接有伺服电机，伺服电机连接有数字阀芯和油门机构。本发明利用程序来控制装载机上动臂数字阀、铲斗数字阀、变速数字阀和油门机构，从而控制装载机的作业与行走，实现减轻操作者的劳动强度，提高装载机的作业效率以及节约能源的目的。

Description

装载机液压系统自动控制系统

技术领域

发明涉及自动控制系统，更具体的说是涉及装载机液压系统自动控制系统，属于机械制造领域。

背景技术

装载机作为一种重要的工具，在生产建设中发挥着越来越重要的作用。主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等做轻度挖掘作业，装载机成为了工程建设中土石方作业的主要工程机械之一。

传统装载机的作业与行走都由纯机械(或液压)控制，操作者只能手动操作各类操纵杆来实现铲载作业，手动作业的效率很大程度上取决于操作者的经验、技能、身体状态，操作人员在频繁的工作中容易疲劳，导致工作效率降低，而且还会因为操作者技能的不熟练，造成能源浪费。

因此，如何提供一种工作效率高、不受操作人员技能限制的装载机液压系统自动控制系统成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了装载机液压系统自动控制系统，利用程序来控制装载机上动臂数字阀、铲斗数字阀、变速数字阀和油门机构，从而控制装载机的作业与行走，实现减轻操作者的劳动强度，提高装载机的作业效率以及节约能源的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

装载机液压系统自动控制系统，包括：PLC控制器、传感器和伺服驱动器，所述传感器与所述伺服驱动器分别与所述PLC控制器相连接；所述伺服驱动器连接有伺服电机，所述伺服电机连接有数字阀芯和油门机构。

优选的，液压系统通过所述PLC控制器控制所述伺服电机，所述伺服电机带动所述数字阀芯运动和油门机构运动。

优选的，还包括分别与所述PLC控制器连接的手柄及键钮输入键和触摸屏。

优选的，所述传感器包括发动机转速传感器、变速器转速传感器、动臂位移传感器、铲斗位移传感器、动臂压力传感器、负载压力传感器。

优选的，所述数字阀芯包括动臂数字阀芯、铲斗数字阀芯、变速数字阀芯，所述伺服电机设置有四个，分别与三个所述数字阀芯和一个所述油门机构对应连接。

优选的，所述动臂数字阀芯和所述铲斗数字阀芯上套装有工作数字阀(包括动臂阀、铲斗阀)，所述变速数字阀芯上套装有变速阀。

优选的，所述油门机构连接有油门控制系统。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一键超频控制电路，有益效果在于：

本发明解决了传统装载机液压系统只能采用机械(或液压)控制的问题，在装载机液压系统引入智能控制技术，真正实现用计算机控制装载机液压系统的目的。

本发明主要采用了PLC控制技术，精准控制伺服电机的运动，从而控制装载机的作业与行走，实现减轻操作者的劳动强度，提高装载机的作业效率以及节约能源的目的。

各类运行参数都可设置与更改，对于动臂数字阀、铲斗数字阀、变速数字阀结构与行程做更改，PLC控制器程序无需更改，只需更改部分设置参数即可。另外通过PLC控制技术，装载机执行各种作业的运动轨迹也可设置与规划。

由于装载机的工作环境恶劣，比如粉尘、噪音、振动等，本自动控制系统选件结构简单，防护等级高，性能稳定，能满足装载机使用环境的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了装载机液压系统自动控制系统，采用了PLC控制技术，精准控制伺服电机的运动，从而控制装载机的作业与行走，实现减轻操作者的劳动强度，提高装载机的作业效率以及节约能源的目的。

请参阅附图1，本发明提供了装载机液压系统自动控制系统，包括：PLC控制器、传感器、伺服驱动器以及分别与PLC控制器连接的手柄及键钮输入键和触摸屏，传感器与伺服驱动器分别与PLC控制器相连接；伺服驱动器连接有伺服电机，伺服电机连接有数字阀芯和油门机构，液压系统通过PLC控制器控制伺服电机，伺服电机带动数字阀芯和油门机构运动，确保PLC控制器能够精准控制伺服电机的运动，从而控制装载机的作业与行走，实现减轻操作者的劳动强度，提高装载机的作业效率以及节约能源的目的。

PLC控制器是装载机液压系统自动控制系统的中央控制单元，触摸屏是人机对话的接口，系统运行的各类参数通过触摸屏界面输入，并传送给PLC控制器保存，系统运行状态及各类传感器实时测量数据再通过PLC控制器传递给触摸屏显示，手柄及按钮输入键是操作者控制装载机作业和行走的工具，操作者也可通过触摸屏上的按键控制装载机作业与行走，自动完成比如自动铲掘、自动卸料、自动放平等动作。

各类运行参数都可设置与更改，对于工作数字阀(包括动臂数字阀、铲斗数字阀)、变速数字阀的行程做更改，PLC控制器程序无需更改，只需更改部分设置参数即可。另外通过PLC控制技术，装载机执行各种作业的运动轨迹也可设置与规划。

传感器包括发动机转速传感器、变速器转速传感器、动臂位移传感器、铲斗位移传感器、动臂压力传感器、负载压力传感器。

动臂位移传感器检测动臂运行轨迹，铲斗位移传感器检测铲斗运行轨迹，动臂压力传感器可以检测装载机作业牵引力及铲斗装载货物的重量，负载压力传感器可以检测液压油缸内压力数据(装载机工作装置作业负载)，这些数据都实时传递给PLC控制器进行数据分析，PLC控制器采用高速脉冲输入接口与发动机转速传感器、变速器转速传感器连接，实时检测发动机转速和变速器转速， PLC控制器通过比较自动铲掘、自动放平、自动卸料等动作的设置参数与目前测得的各类传感器参数对比，来决定下一步的动作，进而对伺服驱动器发出各种运动指令。

数字阀芯包括动臂数字阀芯、铲斗数字阀芯、变速数字阀芯，伺服电机设置有四个，分别与三个数字阀芯和一个油门机构对应连接；动臂数字阀芯和铲斗数字阀芯上套装有工作数字阀(包括动臂阀、铲斗阀)，变速数字阀芯上套装有变速阀，油门机构连接有油门控制系统。

伺服驱动器通过实时检测PLC控制器发出的运动指令，控制伺服电机以设定速度实现顺时针转动指定角度、逆时针转动指定角度，带动数字阀前进或后退设定距离，数字阀的位置决定各种工作状态油路的通断，从而达到自动控制装载机作业与行走的目的。本系统目前控制四个伺服电机，它们分别控制着装载机的动臂数字阀芯、铲斗数字阀芯、变速数字阀芯、油门机构，分别介绍如下：

动臂的上升、停止、下降对应动臂数字阀芯的三个位置，这三个位置对应着动臂数字阀芯轴从中间位向后退10mm、中间位、从中间位向前进10mm。仅仅10mm的距离需要控制动臂运动的电机在0.2S内经历加速减速并精准制动，行程误差为0.01mm。并且动臂数字阀芯轴做的前后运动的速度和行程全部通过参数设置可调整，动臂上升或下降到某一位置也可通过参数设置精准停止。

铲斗的前位、中位、后位对应铲斗数字阀芯的三个位置，这三个位置对应着铲斗数字阀芯轴从中间位向后退10mm、中间位、从中间位向前进10mm。仅仅10mm的距离需要控制铲斗运动的电机在0.2S内经历加速减速并精准制动，行程误差为0.01mm。并且铲斗数字阀芯轴做的前后运动的速度和行程全部通过参数设置可调整，铲斗前位或后位到某一位置也可通过参数设置精准停止。

变速的四个档位R档、N档、D1档、D2档对应变速数字阀芯的四个位置，这四个位置在一个轴上的间距可以通过参数设置来设定，档位的切换就对应着变速数字阀芯轴在四个点上来回运动。通过设置自动变速速度值可以在D1档与 D2档间自动切换。比如，当自动变速速度值设为800r/s，在D1档时当检测到变速速度大于等于800r/s时系统自动切换到D2档，在D2档时当检测到变速速度小于800r/s时系统自动切换到D1档。

油门机构采用的是旋转控制，油门加大或减小对应控制油门机构的伺服电机顺时针或逆时针旋转，通过设置装载机在各种状态下的发动机功率扭矩曲线对应的转速来调节油门大小。PLC控制器根据装载机的负载情况和目前的作业工况、变速档位获得需要的发动机合适的功率扭矩对应的转速，再对比目前检测到的发动机转速来决定是加大或减小油门，达到精准、高效控制油门大小的目的，减少资源消耗。当系统检测到制动信号或者当前无作业无行走时，系统会自动放弃对伺服电机的控制，由油门自复位弹簧将油门控制到怠速状态。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，包括：PLC控制器、传感器和伺服驱动器，所述传感器与所述伺服驱动器分别与所述PLC控制器相连接；所述伺服驱动器连接有伺服电机，所述伺服电机连接有数字阀芯和油门机构。

2.根据权利要求1所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，液压系统通过所述PLC控制器控制所述伺服电机，所述伺服电机带动所述数字阀芯和所述油门机构运动。

3.根据权利要求1所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，还包括分别与所述PLC控制器连接的手柄及键钮输入键和触摸屏。

4.根据权利要求1所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，所述传感器包括发动机转速传感器、变速器转速传感器、动臂位移传感器、铲斗位移传感器、动臂压力传感器、负载压力传感器。

5.根据权利要求2所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，所述数字阀芯包括动臂数字阀芯、铲斗数字阀芯、变速数字阀芯，所述伺服电机设置有四个，分别与三个所述数字阀芯和一个所述油门机构对应连接。

6.根据权利要求5所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，所述动臂数字阀芯、所述铲斗数字阀芯、所述变速数字阀芯上分别对应套装有动臂阀、铲斗阀、变速阀。

7.根据权利要求5所述的装载机液压系统自动控制系统，其特征在于，所述油门机构连接有油门控制系统。