CN108002235B - 一种垃圾吊冗余控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾吊冗余控制系统及其控制方法，该系统用于对垃圾吊进行辅助控制，所述垃圾吊包括液压抓斗以及吊车，所述液压抓斗悬吊在所述吊车下方；所述垃圾吊冗余控制系统包括互相连接的抓斗闭合监测模块以及吊车辅助控制模块；所述抓斗闭合监测模块安装在所述液压抓斗上；所述垃圾吊冗余控制系统与所述垃圾吊的主控制系统相连。本发明的优点是：该冗余控制系统将自动控制与人工控制相结合，在操作人员进行判断无法进行操作时，使用自动控制的手段辅助人工操作，有效地缩短了人工操作消耗的时间，从而提高了垃圾吊工作效率。

Description

一种垃圾吊冗余控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于环保设备领域，具体涉及一种垃圾吊冗余控制系统及其控制方法。

背景技术

在自动控制技术中，一般的概念是对一台设备，不可同时存在两个操作指令源，如果存在两个操作指令源，有可能酿成事故。许多自动化设备有人工操作模式和自动运行模式，在此简称为人操和机操。一般都不允许人操和机操同时进行。

垃圾吊是工作节奏很高的设备，从放下抓斗，闭合抓斗抓料，提起抓斗，上升抓斗，移动大、小车，放料，移动大、小车到抓料点，完成一个抓料循环，重新放下抓斗抓料。由于整个抓料循环的周期短，整个过程中，各个操作环节都应环环紧扣，才能缩短循环运行周期。

当抓斗完成抓料后，应该立即起升抓斗。但在人工操作时，往往需要一两秒的判断时间来判断抓斗确已完成抓料，才起升抓斗。操作人员的判断通常为1至2秒，这段时间内操作人员无法控制垃圾吊进行提升，这会降低垃圾吊的运行效率。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种垃圾吊冗余控制系统及其控制方法，该冗余控制系统及其控制方法充分利用人工判断所需的时间，使垃圾吊的液压抓斗在人工判断时间内实现提前自动上提，从而提高工作效率，缩短工作循环周期。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种垃圾吊冗余控制系统，用于对垃圾吊进行辅助控制，所述垃圾吊包括液压抓斗以及吊车，所述液压抓斗悬吊在所述吊车下方；其特征在于所述垃圾吊冗余控制系统包括互相连接的抓斗闭合监测模块以及吊车辅助控制模块；所述抓斗闭合监测模块安装在所述液压抓斗上；所述垃圾吊冗余控制系统与所述垃圾吊的主控制系统相连。

所述液压抓斗包括机架、铰接在所述机架上的爪瓣以及连接在所述机架与所述爪瓣之间的液压油缸；所述液压油缸通过卸荷阀与液压泵连接；所述抓斗闭合监测模块连接在所述卸荷阀的控制端，用于监控所述卸荷阀接收到的卸荷控制信号。

所述垃圾吊冗余控制系统还包括液压抓斗定位装置；所述液压抓斗定位装置与所述吊车辅助控制模块连接，用于检测所述液压抓斗的位置坐标。

所述垃圾吊冗余控制系统还包括定时模块，所述定时模块与所述吊车辅助控制模块连接。

所述垃圾吊冗余控制系统还包声光警报模块，所述声光警报模块与所述吊车辅助控制模块连接。

一种涉及任一所述垃圾吊冗余控制系统的控制方法，其特征在于所述控制方法包括以下步骤：

（1）在垃圾吊的液压抓斗完成抓料后，通过所述垃圾吊冗余控制系统内的抓斗闭合监测模块自动检测所述液压抓斗是否闭合，若检测到所述液压抓斗处于闭合状态，则进入自动操作介入模式，所述垃圾吊冗余控制系统内的定时模块开始计时，且所述垃圾吊冗余控制系统内的吊车辅助控制模块向所述垃圾吊的主控制系统持续发送辅助提升控制信号以使所述液压抓斗在自动操作介入模式下自动上提；

（2）设定所述自动操作介入模式的持续时长为t，在所述定时模块持续计时的0-t时间内，若所述主控制系统检测到驾驶员手动操作的信号，则所述主控制系统立即退出所述自动操作介入模式，并转入手动操作模式，使垃圾吊完全由驾驶员操作控制；若所述主控制系统未检测到驾驶员手动操作的信号，则所述液压抓斗在自动操作介入模式下持续自动上提，直至所述定时模块计时达到t时刻，则所述主控制系统退出所述自动操作介入模式并停止所述液压抓斗的自动上提。

所述自动操作介入模式的持续时长t的取值范围为0.5-10秒之间。

所述吊车辅助控制模块连接有液压抓斗定位装置，所述吊车辅助控制模块通过所述液压抓斗定位装置监控所述液压抓斗的高度。

所述吊车辅助控制模块连接有声光警报模块，在所述自动操作介入模式下，所述声光警报模块持续发出声光警报。

所述吊车辅助控制模块连接有声光警报模块，在完成并退出所述自动操作介入模式之后，所述声光警报模块发出声光警报。

本发明的优点是：该冗余控制系统将自动控制与人工控制相结合，在操作人员进行判断无法进行操作时，使用自动控制的手段辅助人工操作，有效地缩短了人工操作消耗的时间，从而提高了垃圾吊工作效率；该冗余控制系统对设备的安全性及对异常情况的判断及应对看，冗余操作与人工操作完全相同，不存在全自动控制系统难以应对突发状况的问题。

附图说明

图1为本发明中垃圾吊的侧视图；

图2为本发明中液压抓斗的侧视图；

图3为本发明中垃圾吊冗余控制系统的结构框图；

图4为本发明中液压油缸的控制回路的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中标记1-15分别为：垃圾吊1、液压抓斗2、吊车3、机架4、爪瓣5、液压油缸6、卸荷阀7、液压泵8、散料堆垛9、吊车辅助控制模块10、抓斗闭合监测模块11、液压抓斗定位装置12、声光警报模块13、主控制系统14、定时模块15。

实施例：如图1、2、4所示，本实施例涉及一种垃圾吊冗余控制系统，用于对垃圾吊1进行辅助控制，垃圾吊1包括液压抓斗2以及吊车3，液压抓斗2悬吊在吊车3的下方；液压抓斗2包括机架4、铰接在机架4上的爪瓣5以及连接在机架与爪瓣5之间的液压油缸6；液压油缸6通过卸荷阀7与液压泵8连接；液压抓斗2对其下方的散料堆垛9进行抓取的过程中，吊车将液压抓斗2向下释放，同时液压泵8驱动液压油缸6进行收缩，使得液压抓斗2的爪瓣5张开；当液压抓斗2的爪瓣5插入散料堆垛9后，液压泵8驱动液压油缸6伸长，使得液压抓斗2的爪瓣5闭合；当液压抓斗2的爪瓣5完全闭合后，垃圾吊1的主控制系统14向卸荷阀7发出卸荷控制信号，接收到卸荷控制信号后卸荷阀7执行卸荷操作。

如图1至3所示，本实施例的垃圾吊冗余控制系统包括吊车辅助控制模块10、抓斗闭合监测模块11、液压抓斗定位装置12、定时模块15以及声光警报模块13；抓斗闭合监测模块11、液压抓斗定位装置12以及声光警报模块13均连接吊车辅助控制模块10；吊车辅助控制模块10连接垃圾吊1的主控制系统14。

如图3、4所示，抓斗闭合监测模块11安装在液压抓斗2上，其连接在卸荷阀7的控制端；当液压抓斗2完成抓取动作时，抓斗闭合监测模块11可以检测到垃圾吊1的主控制系统14向卸荷阀7发出卸荷控制信号；抓斗闭合监测模块11可将其检测到卸荷控制信号转发至抓斗闭合监测模块11 。

如图3、4所示，液压抓斗2的抓取动作完成后，表示吊车3可以对液压抓斗2进行提升；因此当吊车辅助控制模块10接收到卸荷控制信号后，吊车辅助控制模块10开始向吊车3的主控制系统14持续发出辅助提升控制信号，与此同时吊车辅助控制模块10通过定时模块15开始计时，并通过液压抓斗定位装置12持续监控液压抓斗2的高度。

如图1至4所示，本实施例中垃圾吊冗余控制系统的控制方法包括如下步骤：

（1）在液压抓斗2完成抓料后，通过抓斗闭合监测模块11自动检测液压抓斗2是否闭合，若检测到液压抓斗2处于闭合状态，则垃圾吊的主控制系统14进入自动操作介入模式，定时模块15此刻开始计时，且吊车辅助控制模块10向主控制系统14持续发送辅助提升控制信号以使液压抓斗2在自动操作介入模式下自动上提；

（2）设定该自动操作介入模式的持续时长为t，在定时模块15持续计时的0-t时间段内，若主控制系统14检测到驾驶员手动操作的信号，则主控制系统14立即退出自动操作介入模式，并转入手动操作模式，使垃圾吊1完全由驾驶员操作控制；若主控制系统14在0-t时间段内未检测到驾驶员手动操作的信号，则液压抓斗2在自动操作介入模式下持续自动上提，直至定时模块15计时达到t时刻，则主控制系统14退出自动操作介入模式并停止液压抓斗2的自动上提；

需要说明的是，自动操作介入模式的持续时长t一般取值范围为0.5-10秒之间，该持续时长t大于驾驶员通常的1-2秒判断时间，假如将持续时间t取的过长可能会降低安全性，也可能造成驾驶员注意力分散，反而降低生产效率。此外，在该持续时长t内液压抓斗2所提升的高度不会达到危险位置，因此能确保安全。

在前述的步骤（2）中，声光警报模块13可以在主控制系统14进入自动操作介入模式的过程中，持续向外发出声光警报，用以提醒驾驶员尽快进入手动操作模式；也可以是在主控制系统14在达到自动操作介入模式持续时长t之后退出自动操作介入模式时，声光警报模块13发出声光警报，用以提醒驾驶员尽快进行下一步的手动操作。

本实施例的有益技术效果为：该冗余控制系统将自动控制与人工控制相结合，在操作人员进行判断无法进行操作时，使用自动控制的手段辅助人工操作，有效地缩短了人工操作消耗的时间，从而提高了垃圾吊工作效率；试验表明，该冗余控制系统可将垃圾吊的运行效率提升8%至10%；此外从该冗余控制系统对设备的安全性及对异常情况的判断及应对看，冗余操作与人工操作的安全性能完全相同，不存在全自动控制系统难以应对突发状况的问题。

Claims (1)

1.一种垃圾吊冗余控制系统的控制方法，其特征在于所述垃圾吊冗余控制系统用于对垃圾吊进行辅助控制，所述垃圾吊包括液压抓斗以及吊车，所述液压抓斗悬吊在所述吊车下方，所述垃圾吊冗余控制系统包括互相连接的抓斗闭合监测模块以及吊车辅助控制模块；所述抓斗闭合监测模块安装在所述液压抓斗上；所述垃圾吊冗余控制系统与所述垃圾吊的主控制系统相连；

所述液压抓斗包括机架、铰接在所述机架上的爪瓣以及连接在所述机架与所述爪瓣之间的液压油缸；所述液压油缸通过卸荷阀与液压泵连接；所述抓斗闭合监测模块连接在所述卸荷阀的控制端，用于监控所述卸荷阀接收到的卸荷控制信号；

所述垃圾吊冗余控制系统还包括液压抓斗定位装置；所述液压抓斗定位装置与所述吊车辅助控制模块连接，用于检测所述液压抓斗的位置坐标；

所述垃圾吊冗余控制系统还包括定时模块，所述定时模块与所述吊车辅助控制模块连接；

所述垃圾吊冗余控制系统还包声光警报模块，所述声光警报模块与所述吊车辅助控制模块连接；

所述控制方法包括以下步骤：

（1）在垃圾吊的液压抓斗完成抓料后，通过所述垃圾吊冗余控制系统内的抓斗闭合监测模块自动检测所述液压抓斗是否闭合，若检测到所述液压抓斗处于闭合状态，则进入自动操作介入模式，所述垃圾吊冗余控制系统内的定时模块开始计时，且所述垃圾吊冗余控制系统内的吊车辅助控制模块向所述垃圾吊的主控制系统持续发送辅助提升控制信号以使所述液压抓斗在自动操作介入模式下自动上提；

（2）设定所述自动操作介入模式的持续时长为t，在所述定时模块持续计时的0-t时间内，若所述主控制系统检测到驾驶员手动操作的信号，则所述主控制系统立即退出所述自动操作介入模式，并转入手动操作模式，使垃圾吊完全由驾驶员操作控制；若所述主控制系统未检测到驾驶员手动操作的信号，则所述液压抓斗在自动操作介入模式下持续自动上提，直至所述定时模块计时达到t时刻，则所述主控制系统退出所述自动操作介入模式并停止所述液压抓斗的自动上提；

所述自动操作介入模式的持续时长t的取值范围为0.5-10秒之间；

所述吊车辅助控制模块连接有液压抓斗定位装置，所述吊车辅助控制模块通过所述液压抓斗定位装置监控所述液压抓斗的高度；

所述吊车辅助控制模块连接有声光警报模块，在所述自动操作介入模式下，所述声光警报模块持续发出声光警报；

所述吊车辅助控制模块连接有声光警报模块，在完成并退出所述自动操作介入模式之后，所述声光警报模块发出声光警报。