CN112026693A - 工程机械防倾翻控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程机械防倾翻控制系统及其控制方法，控制系统包括倾角传感器、比较器和控制器，通过对工程机械的倾角检测信号的处理，获得工程机械的偏移角度，比较器判断偏移角度是否偏离调节阈值，由控制器进一步判断处理，指令控制工程机械工程机械及时锁定危险动作，及时控制工程机械的支腿和吊臂调节动作，使始终处于平衡安全状态，从而避免了工程机械倾翻事故的发生。

Description

工程机械防倾翻控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于工程机械领域，具体是涉及工程机械的防倾翻控制系统及其控制方法。
背景技术
工程机械，诸如货物起重机、火警消防车、混凝土泵车和泥土挖掘车等，由于工作过程需要举臂或悬臂作业，在遇到突发情况时导致底盘重心偏离而产生倾翻事件比较常见，从而需要采取相应的防倾翻控制措施。
现有的防倾翻控制技术主要是有以下两种：一是，聚焦于整车重心位置对倾翻的影响，通过判断某一操作是否产生了对整车重心位置移动的有利或不利的影响来确定是否有出现倾翻的危险，这是基于整体防倾翻的思路，需要在操作已实施的事后才能进行判断，具有滞后性；二是，通过检测支腿压力，当支腿压力大于最大值或者小于最小值时，通过整车底盘重心到倾翻边的力矩与整车重心到倾翻边的力矩之间的对应关系，发出支腿报警信息，以提醒操作手注意，但是在实际过程中，操作手有时对于支腿报警信息未能足够重视或者来不及对错误动作进行纠正，从而造成汽车起重机的倾翻，同时带来重大的经济损失和人员伤亡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种及时有效防止倾翻、避免因主观操作因素失效的工程机械防倾翻控制系统及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种工程机械防倾翻控制系统，包括：倾角传感器，用于检测工程机械的倾角数值，并将倾斜检测信号发送给控制器；转换设备，用于将倾角检测信号转换为偏移角度值；比较器，用于判断偏移角度是否偏离调节阈值；控制器，控制工程机械及时锁定危险动作或指令先导开关执行动作并输出报警；支腿控制单元，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的支腿动作；吊臂伸缩控制单元，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的吊臂做伸缩动作。
优选之，所述控制器电连接PLC，PLC连接有吊物重量获取模块、长度传感器和配重量获取模块；所述吊物重量获取模块根据臂架角度以及支腿压力计算吊重重量；所述长度传感器通过测量拉索的长度得出臂架的伸出长度。
优选之，还包括显示装置和报警装置；所述显示装置用于显示控制器处理后的偏移角度值；所述报警装置根据控制器指令发出报警信号。
本发明采用的技术方案为：一种工程机械防倾翻控制方法，步骤是：步骤一，倾角传感器获得工程机械的倾角检测信号；步骤二，转换设备将倾角检测信号转换为偏移角度值；步骤三，比较器判断偏移角度值是否大于或小于预设的偏移角度阈值，如果是执行步骤四，否则工程机械处于正常行驶状态；步骤四，控制器输出相应的操作指令，当工程机械横轴方向对应的偏移角度值大于或小于预设的偏移角度阈值，输出停止操作指令，令先导开关执行断开动作以保持工程机械平衡。
优选之，所述偏移角度最大阈值小于工程机械的偏移角度上限值+30，同样偏移角度最小阈值大于偏移角度下限值-30。
优选之，所述控制器通过与PLC电连接的吊物重量获取模块、长度传感器、配重重量获取模块获取吊物重量、臂架长度配重量等数据，计算出工程机械的重心位置，然后判断该重心位置的投影点是否位于支腿架内，若否，则通过PLC向控制器发送相关参数，控制器控制工程机械锁定危险方向的动作并驱动报警。
实施本发明技术方案，通过对工程机械的倾角检测信号的处理，获得工程机械的偏移角度，比较器判断偏移角度是否偏离调节阈值，由控制器进一步判断处理，指令控制工程机械工程机械及时锁定危险动作，及时控制工程机械的支腿和吊臂调节动作，使始终处于平衡安全状态，从而避免了工程机械倾翻事故的发生。
附图说明
图1为工程机械防倾翻控制系统的结构框图。
图2为工程机械防倾翻控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，防倾翻控制系统主要包括控制器、PLC、倾角传感器、长度传感器、操作台、转换器、比较器、先导开关、吊臂伸缩控制单元、支腿控制单元、吊物重量获取模块和配重量获取模块。倾角传感器安装在工程机械的车身底盘上，用于检测工程机械的横轴和纵轴的倾角检测信号，并将该倾角检测信号发送给控制器。支腿控制单元与控制器相连接，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的支腿动作。吊臂伸缩控制单元与控制器相连接，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的吊臂做伸缩动作。显示装置与控制器相连接，用于显示控制器处理后的偏移角度值。报警装置与控制器相连接，当偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，即工程机械的偏移角度值不在设定的偏移角度值范围内，报警装置就会输出报警信号，提醒操作人员进行处理。
转换设备，用于将倾角检测信号转换为偏移角度值。比较器，用于判断偏移角度是否偏离调节阈值，如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大偏移角度值相应的操作指令，相反，如果偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小偏移角度值相应的操作指令。
吊物重量获取模块根据臂架角度以及支腿压力计算吊重重量。长度传感器通过测量拉索的长度得出臂架的伸出长度，进而获得臂架的整体长度。配重量获取模块可以通过人工输入获得配种重量的数据。报警器与控制器电连接，报警器为光线报警器时，一旦其接收到来自控制器的报警信号时，光线报警器及时以光线形式报警。
操作台和先导开关均配置于驾驶室内，均与控制器连接。操作台用来提供用户控制的输入及输出界面，其含有显示装置。先导开关控制工程机械是否继续执行动作。控制器可以为可编程控制器、单片机或芯片等。当先导开关通电断开后，先导手柄换向阀关闭，工程机械的液压油路断开，液压油无法通过，工程机械停止当前的操作动作。
如图2所示，工程机械防倾翻控制方法的步骤是：
步骤一：接收工程机械的倾角检测信号。工程机械的倾角检测信号包括横轴检测信号和纵轴检测信号。
步骤二：将倾角检测信号转换为偏移角度值。工程机械在行驶工况模式下，工程机械的纵轴方向车身处于坡面状态，本身就会产生角度偏移，这是设备自身性能所要求的，不会导致纵轴方向的倾翻，因此工程机械在行驶工况模式下，只需要对来自于对工程机械的横轴进行检测后的信号进行处理。
步骤三：判断偏移角度值是否大于或小于预设的偏移角度最大阈值。判断偏移角度值是否小于预设的偏移角度最小阈值，或是判断偏移角度值是否大于预设的偏移角度最大阈值，如果是执行步骤四，否则工程机械处于正常行驶状态。偏移角度最大阈值和偏移角度最小阈值的设定根据工程机械的具体实践情况而定。一般来说，偏移角度最大阈值应该小于工程机械的偏移角度上限值“+30”，同样偏移角度最小阈值应该大于偏移角度下限值“-30”。
步骤四：输出相应的操作指令。当工程机械横轴方向对应的偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，就会输出使该偏移角度值停止增大的操作指令，如切断工程机械的右回转电磁阀，并允许工程机械的左回转电磁阀保持工程机械车身平衡；当工程机械横轴方向对应的偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，就会输出使该偏移角度值停止减小的操作指令，如切断工程机械的左回转电磁阀，并允许工程机械的右回转电磁阀保持车身平衡。步骤四的目的就是使工程机械横轴的偏移角度值的绝对值变小，使其处于角度值变化的范围之内，以防止行驶状态下，工程机械发生倾翻事故。
工程机械防倾翻控制系统及其控制方法通过倾角传感器对工程机械的偏移角度进行检测，并将检测到的信号由控制器进行处理，获得工程机械的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制工程机械处于平衡安全状态，从而避免了工程机械倾翻事故的发生。PLC通过吊物重量获取模块、长度传感器、配重重量获取模块获取吊物重量、臂架长度配重量等数据，计算出工程机械的重心位置，然后判断该重心位置的投影点是否位于支腿架内，若否，则通过PLC向控制器发送相关参数，控制器控制工程机械锁定危险方向的动作并驱动报警。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种工程机械防倾翻控制系统，其特征在于包括：
倾角传感器，用于检测工程机械的倾角数值，并将倾斜检测信号发送给控制器；
转换设备，用于将倾角检测信号转换为偏移角度值；
比较器，用于判断偏移角度是否偏离调节阈值；
控制器，控制工程机械及时锁定危险动作或指令先导开关执行动作并输出报警；
支腿控制单元，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的支腿动作；
吊臂伸缩控制单元，用于根据控制器的控制指令控制工程机械的吊臂做伸缩动作。
2.根据权利要求1所述的工程机械防倾翻控制系统，其特征在于：所述控制器电连接PLC，PLC连接有吊物重量获取模块、长度传感器和配重量获取模块；
所述吊物重量获取模块根据臂架角度以及支腿压力计算吊重重量；所述长度传感器通过测量拉索的长度得出臂架的伸出长度。
3.根据权利要求1所述的工程机械防倾翻控制系统，其特征在于：还包括显示装置和报警装置；所述显示装置用于显示控制器处理后的偏移角度值；所述报警装置根据控制器指令发出报警信号。
4.一种工程机械防倾翻控制方法，其特征在于步骤是：
步骤一，倾角传感器获得工程机械的倾角检测信号；
步骤二，转换设备将倾角检测信号转换为偏移角度值；
步骤三，比较器判断偏移角度值是否大于或小于预设的偏移角度阈值，如果是执行步骤四，否则工程机械处于正常行驶状态；
步骤四，控制器输出相应的操作指令，当工程机械横轴方向对应的偏移角度值大于或小于预设的偏移角度阈值，输出停止操作指令，令先导开关执行断开动作以保持工程机械平衡。
5.根据权利要求4所述的工程机械防倾翻控制方法，其特征在于：所述偏移角度最大阈值小于工程机械的偏移角度上限值+30，同样偏移角度最小阈值大于偏移角度下限值-30。
6.根据权利要求4所述的工程机械防倾翻控制方法，其特征在于：所述控制器通过与PLC电连接的吊物重量获取模块、长度传感器、配重重量获取模块获取吊物重量、臂架长度配重量等数据，计算出工程机械的重心位置，然后判断该重心位置的投影点是否位于支腿架内，若否，则通过PLC向控制器发送相关参数，控制器控制工程机械锁定危险方向的动作并驱动报警。
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