CN110696745A - 一种大型线缆盘运输车的电气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型线缆盘运输车的电气系统，大型线缆盘运输车包括底盘车和设置在底盘车上的起重装置；电气系统包括：驾驶室电气系统，用于发送底盘车操作指令和起重装置操作指令，底盘车操作指令包括转向操作指令、驱动操作指令和底盘升降操作指令；微控系统，微控系统包括底盘电气控制系统和起重装置控制系统；底盘电气控制系统，用于根据底盘车操作指令和相关传感器参数，控制底盘车的转向、驱动行走和底盘升降；起重装置控制系统，用于根据起重装置操作指令和相关传感器参数，控制起重装置夹持线缆盘，对线缆盘进行升降。本发明实现了运输车的控制和线缆盘起重装置的夹持控制；为超大型线缆盘的运输提供了运输工具。
Description
技术领域
本发明属于物料运输技术领域，涉及液压重型工程车辆在大型电缆线缆盘的转运行业的应用，具体涉及一种应用在海洋油、气开采领域中的大型线缆盘运输车的电气系统。
背景技术
线缆盘是为工况企业提供缠绕电线电缆功能的线缆盘，通用线缆盘规格多样化，小型电缆线缆盘直径只有30cm-100cm，大型电缆线缆盘直径可达5m；而应用在海洋油、气开采领域中的线缆盘的直径可达12m。随着线缆盘规格越来越多样化，越来越大型化，线缆盘的运输尤其是大型、重型线缆盘的运输，成了该行业的一大难题，也阻碍着产品规格的发展。因此必要设计一种大型线缆盘运输车，而本发明提供了大型线缆盘运输车的电气系统方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型线缆盘运输车的电气系统，解决大型线缆盘运输车上线缆盘的夹持与提升、灵活转向、同步提升等技术难题。
本发明公开了一种大型线缆盘运输车的电气系统，所述大型线缆盘运输车包括底盘车和设置在所述底盘车上的起重装置；所述电气系统包括：
驾驶室电气系统，用于发送底盘车操作指令和起重装置操作指令，所述底盘车操作指令包括转向操作指令、驱动操作指令和升降操作指令；
微控系统，所述微控系统包括底盘电气控制系统和起重装置控制系统；所述底盘电气控制系统，用于根据所述底盘车操作指令和相关传感器参数，控制所述底盘车的转向、驱动行走和底盘升降；所述起重装置控制系统，用于根据所述起重装置操作指令和相关传感器参数，控制所述起重装置夹持线缆盘，对线缆盘进行升降。
作为本发明的进一步改进，所述底盘电气控制系统包括：转向控制系统、驱动控制系统和升降控制系统；
所述转向控制系统包括：
转向传感装置，用于采集底盘转向轮的实际角度信号；
转向控制器，，用于根据所述转向操作指令、转向传感装置信号，建立数学模型，计算车轮转向目标角度和转向控制电流；
转向液压阀组，用于根据所述转向目标角度和转向控制电流，控制转向组件完成转向操作；
所述驱动控制系统包括：
驱动传感装置，用于采集驱动系统的压力信号；
驱动控制器，用于根据所述驱动操作指令、驱动系统的压力信号，自动匹配发动机功率，计算驱动控制电流；
液压马达和驱动泵，用于根据所述驱动控制电流，控制驱动组件完成驱动操作；
所述升降控制系统包括：
升降传感装置，用于采集底盘平台的高度信号；
升降控制器，用于根据所述升降操作指令、平台实际高度信号和升降调平控制算法，计算升降控制电流；
升降液压阀组，用于根据所述升降控制电流，控制升降组件完成升降操作。
作为本发明的进一步改进，所述起重装置控制系统包括：
压力传感装置、横向位移传感装置和纵向位移传感装置，用于采集起重装置的压力、横向位移和纵向位移的信号；起重装置控制器，用于根据所述起重装置操作指令以及压力、横向位移和纵向位移的信号，计算起重装置实际高度和横/纵向位移值；进一步计算升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀的控制电流；
升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀组，用于根据所述升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀的控制电流，控制对应组件完成升降操作。
作为本发明的进一步改进，所述起重装置控制系统还包括：限位压力传感器；
当所述限位压力传感器检测到所述升降高度和横/纵向位移超出限位范围，则通过所述起重装置控制器进行安全保护和报警显示。
作为本发明的进一步改进，所述微控系统将采集到的传感信号，通过总线发送给位于驾驶室的显示屏，用于报警显示和人机交互。
作为本发明的进一步改进，所述电气系统还包括：配电系统；
所述配电系统包括蓄电池装置、配电电缆和配电接触器，用于为底盘车和起重装置控制系统供电。
作为本发明的进一步改进，所述电气系统还包括：发动机控制系统；
所述发动机控制系统用于完成对发动机转速的控制和发动机关键信息的采集。
作为本发明的进一步改进，所述电气系统还包括：电气附件；
所述电气附件包括灯光装置、底盘电缆、车辆急停装置、后监视系统。
作为本发明的进一步改进，所述电气系统还包括：遥控装置；
所述遥控装置，用于发送所述的底盘车和位于底盘车上的起重装置的所有操作指令，实现对该运输车的控制，用于替换驾驶室的功能。
作为本发明的进一步改进，所述驾驶室电气系统和遥控装置的控制电源采用互锁设计；当采用遥控器操纵车辆时，驾驶室信号自动失效。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明解决了超大型线缆盘运输车的运输难题，实现大型线缆盘运输车电气控制，即实现了运输车的行走控制和线缆盘起重装置的夹持控制；为超大型线缆盘的运输提供了运输工具，同时为线缆盘运输车向更大规格发展提供了基础保障。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的大型线缆盘运输车的结构示意图；
图2为本发明一种实施例公开的大型线缆盘运输车的电气系统的原理框图；
图3为本发明一种实施例公开的大型线缆盘运输车的电气系统的总线网络图。
图中：
A、驾驶室电气系统；B、配电系统；C、发动机控制装置；D、电气附件；E、微控系统；F、遥控装置；
1、遥控器发射器；2、通讯总线CAN3；3、起重装置控制器；4、起重装置控制器下载插头X2；5、发动机控制单元ECU；6、通讯总线CAN4；7、底盘控制器；8、底盘控制器下载插头；9、显示器；10、显示器下载插头；11、通讯总线CAN2；12、驾驶室控制器下载插头；13、驾驶室I/O；14、通讯总线CAN1；15、通讯电阻；16、驾驶室控制器；17、遥控接收器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
本发明提供一种应用于海洋油、气开采领域的一种大型线缆盘运输车的电气系统，解决线缆盘运输车线缆盘的夹持与提升、灵活转向、同步提升等技术难题；其中：
如图1所示，本发明所适用的大型线缆盘运输车由两部分组成：底盘平板车和起重装置；该运输车是国内最大吨位线缆盘转运车，由湖北三江航天万山公司制造，已成功交付舟山恒安泰油管有限公司使用。该车长16.5米，宽10米，高8.65米，上装升降行程4.2m，额定运载能力高达450吨，可转运直径9-12m的海底电缆盘。该车型底盘具有液压驱动、液压升降、多模式转向等功能，上装的起重装置具有举升、夹持、横移等功能。
如图2所示，本发明的电气系统包括：驾驶室电气系统A、配电系统B、发动机控制装置C、电气附件D、微控系统E和遥控装置F；
本发明的驾驶室电气系统A用于采集底盘车操作指令和起重装置操作指令以及车辆状态信息显示。其中，底盘车操作指令包括转向操作指令、驱动操作指令和升降操作指令；起重装置操作指令包括起重装置的夹持与升降。具体的：
本发明的驾驶室电气系统，包括驾驶室内的操作面板、驾驶室信号采集控制器、人机交互显示屏、油门控制踏板、制动控制踏板以及驾驶室线束等。操作面板主要包括：起重装置的升降操作信号、起重装置的横向伸出/缩回操作信号、起重装置的纵向上升/下降操纵信号、转向模式开关信号、底盘升降开关信号、方向盘编码器信号、驱动档位信号、油门踏板和制动踏板信号。驾驶室控制器用于驾驶室操作指令的采集、蜂鸣器和报警指示灯的输出控制，将操作信号进行打包，总线发给微控系统参与车辆控制。这种总线连接方式，减少了驾驶室与底盘的互连电缆，使布线更加简洁。驾驶室线束包括驾驶室内控制器、操作开关、仪表装置线束。
本发明的微控系统E包括底盘电气控制系统和起重装置控制系统；其中，底盘电气控制系统，用于根据底盘车操作指令和相关传感器参数，控制底盘车的转向、驱动行走和底盘升降；起重装置控制系统，用于根据起重装置操作指令和相关传感器参数，控制起重装置对线缆盘的夹持和对线缆盘进行升降。具体的：
本发明的底盘电气控制系统包括：转向控制系统、驱动控制系统和升降控制系统；用于对底盘转向系统、驱动系统和顶升系统输入信号的采集，控制算法处理和液压执行元件的输出控制。
转向控制系统包括：转向传感装置、转向控制器和转向液压阀组；转向传感装置包括角度传感器；用于采集底盘转向轮的实际角度信号；转向控制器用于根据转向操作指令、转向传感装置信号，建立数学模型，计算车轮转向目标角度和转向控制电流；；转向液压阀组，用于根据所述转向目标角度和转向控制电流，控制转向组件完成转向操作。
驱动控制系统包括：驱动传感装置、驱动控制器、液压马达和驱动泵；驱动传感装置包括驱动压力传感器，用于采集驱动系统压力信号；驱动控制器，用于根据驱动操作指令、驱动系统的压力信号，自动匹配发动机功率，计算驱动控制电流；液压马达和驱动泵，用于根据驱动控制电流，控制驱动组件完成驱动操作。
升降控制系统包括：升降传感装置、升降控制器和升降液压阀组；升降传感装置包括底盘高度传感器，用于采集底盘平台实际高度信号；升降控制器，用于根据升降操作指令、平台实际高度信号和升降调平控制算法，计算升降控制电流；升降液压阀组，用于根据升降控制电流，控制升降组件完成升降操作。
起重装置控制系统包括：压力传感装置、横向位移传感装置、纵向位移传感装置、限位压力传感器、起重装置控制器、升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀组；用于对起重装置系统中压力传感器、横向位移传感器、纵向位移传感器信号的采集，同时接收驾驶室控制器发送的起重装置操作指令，经过起重装置控制逻辑算法，控制起重装置的升降阀组、横向伸出/缩回阀组等，完成对起重装置的控制。
进一步，用于根据限位压力传感器检测升降高度和横/纵向位移是否超出限位范围，用于对起重装置进行安全保护和报警显示。
进一步，微控系统将采集到的传感信号，通过总线发送给位于驾驶室的显示屏，用于报警显示和人机交互。
进一步，为了布线简洁，节约成本，转向控制器、驱动控制器和升降控制器可能由同一个控制器完成，也可能是多个控制器配合完成该功能。
本发明的配电系统B包括蓄电池装置、配电电缆、配电接触器等，用于为底盘平板车和起重装置控制系统供电，配电系统采用两个DC 12V铅酸蓄电池串联工作。
本发明的发动机控制系统C用于完成对发动机转速的控制和发动机关键信息的采集。通过总线与微控系统建立连接，实现对发动机转速控制、读取发动机工作时间、发动机水温、机油压力、冷却液水位等。
本发明的电气附件D包括：灯光装置、底盘电缆、车辆急停装置、后监视系统等。
由于起重装置操纵复杂、体积大视线受限，车辆配置无线遥控器用于底盘平板车和起重装置的操作。本发明的遥控装置F实现对该线缆盘运输车的底盘和起重装置的控制，包括：发动机的启停、底盘的转向、驱动、顶升控制、车辆灯光控制和起重塔的升降控制、限位装置的伸出/缩回控制。遥控装置面板上的操纵指令和驾驶室操纵面板功能基本一致，遥控操作权限优先于驾驶室，即当遥控器工作时，驾驶室操作面板功能自动失效，该功能通过程序控制逻辑实现。
进一步，为避免误操作，驾驶室和遥控装置的控制电源采用互锁设计。当采用遥控器操纵车辆时，驾驶室信号自动失效。
如图3所示，本发明的电气系统一共有四条总线，通讯总线CAN1 14、通讯总线CAN211、通讯总线CAN3 2、通讯总线CAN4 6。通讯总线CAN1 14用于驾驶室控制器16、驾驶室I/O13、遥控接收器17和底盘控制器7之间的通讯，遥控接收器17与遥控发射器1相通讯；通讯总线CAN2 11用于显示器9和底盘控制器7之间的通讯；通讯总线CAN3 2用于起重装置控制器3和底盘控制器7之间的通讯；通讯总线CAN4 6用于发动机ECU5和底盘控制器7之间的通讯。
本通讯网络中通讯电阻15数量为8个，每条总线2个通讯电阻。下载插头8、4、12、10分别用于底盘控制器、起重装置控制器、驾驶室控制器和显示器的下载。
本发明的优点为：
本发明解决了超大型线缆盘运输车的运输难题，实现大型线缆盘运输车电气控制，即实现了运输车的行走控制和线缆盘起重装置的夹持控制；为超大型线缆盘的运输提供了运输工具，同时为线缆盘运输车向更大规格发展提供了基础保障。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大型线缆盘运输车的电气系统，所述大型线缆盘运输车包括底盘车和设置在所述底盘车上的起重装置；其特征在于，所述电气系统包括：
驾驶室电气系统，用于发送底盘车操作指令和起重装置操作指令，所述底盘车操作指令包括转向操作指令、驱动操作指令和升降操作指令；
微控系统，所述微控系统包括底盘电气控制系统和起重装置控制系统；所述底盘电气控制系统，用于根据所述底盘车操作指令和相关传感器参数，控制所述底盘车的转向、驱动行走和底盘升降；所述起重装置控制系统，用于根据所述起重装置操作指令和相关传感器参数，控制所述起重装置夹持线缆盘，对线缆盘进行升降。
2.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述底盘电气控制系统包括：转向控制系统、驱动控制系统和升降控制系统；
所述转向控制系统包括：
转向传感装置，用于采集底盘转向轮的实际角度信号；
转向控制器，用于根据所述转向操作指令、转向传感装置信号，建立数学模型，计算车轮转向目标角度和转向控制电流；
转向液压阀组，用于根据所述转向目标角度和转向控制电流，控制转向组件完成转向操作；
所述驱动控制系统包括：
驱动传感装置，用于采集驱动系统的压力信号；
驱动控制器，用于根据所述驱动操作指令、驱动系统的压力信号，自动匹配发动机功率，计算驱动控制电流；
液压马达和驱动泵，用于根据所述驱动控制电流，控制驱动组件完成驱动操作；
所述升降控制系统包括：
升降传感装置，用于采集底盘平台的高度信号；
升降控制器，用于根据所述升降操作指令、平台实际高度信号和升降调平控制算法，计算升降控制电流；
升降液压阀组，用于根据所述升降控制电流，控制升降组件完成升降操作。
3.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述起重装置控制系统包括：
压力传感装置、横向位移传感装置和纵向位移传感装置，用于采集起重装置的压力、横向位移和纵向位移的信号；
起重装置控制器，用于根据所述起重装置操作指令以及压力、横向位移和纵向位移的信号，计算起重装置实际高度和横/纵向位移值；进一步计算升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀的控制电流；
升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀组，用于根据所述升降液压阀组和横向伸出缩回液压阀的控制电流，控制对应组件完成线盘夹持和升降操作。
4.如权利要求3所述的电气系统，其特征在于，所述起重装置控制系统还包括：限位压力传感器；
当所述限位压力传感器检测到所述升降高度和横/纵向位移超出限位范围，则通过所述起重装置控制器进行安全保护和报警显示。
5.如权利要求2-4中任一项所述的电气系统，其特征在于，所述微控系统将采集到的传感信号，通过总线发送给位于驾驶室的显示屏，用于报警显示和人机交互。
6.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：配电系统；
所述配电系统包括蓄电池装置、配电电缆和配电接触器，用于为底盘车和起重装置控制系统供电。
7.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：发动机控制系统；
所述发动机控制系统用于完成对发动机转速的控制和发动机关键信息的采集。
8.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：电气附件；
所述电气附件包括灯光装置、底盘电缆、车辆急停装置、后监视系统。
9.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述电气系统还包括：遥控装置；
所述遥控装置，用于发送所述的底盘车和位于底盘车上的起重装置的所有操作指令，实现对该运输车的控制，用于替换驾驶室的功能。
10.如权利要求9所述的电气系统，其特征在于，所述驾驶室电气系统和遥控装置的控制电源采用互锁设计；当采用遥控器操纵车辆时，驾驶室信号自动失效。
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