CN113600709B - 一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统及方法，包括数据采集单元，用于采集电机电流、泄压阀状态和电机温度，与控制模块连接；检测单元，用于检测供电单元的电池温度信息和电池电压信息，与控制模块连接；控制模块，根据数据采集单元和检测单元传递的数据信息控制电机的启动和停止，根据电机的启停次数，控制电机进行正转或反转；供电单元，为数据采集单元、检测单元和控制模块供电；本发明通过设置多个数据采集单元和检测单元，对电机以及电池的各项信息进行检测，可迅速了解液压胀管器是否出现异常，有效保护液压胀管器的内部结构安全，提高装置的安全防护能力。

Description

一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统及方法。

背景技术

一般电动液压工具的电控流程为：启动按钮持续按压-电机启动-柱塞泵工作-液压腔压力上升-达到泄压阀泄压压力-液压腔压力下降-电机负载突然下降-检测到电机电流突然下降-停机；（在工作过程中，如果松开启动按钮，电机停机），关于机器出现异常时安全防护不够。

现有技术中存在以下技术问题：

1、常规电动液压胀管工具需要持续按压在启动按钮上，全工作过程需要一直保持按压状态，为保证长时间使用的舒适性，按钮会设计得比较大，比较突出机体，占用空间较多，也容易被无意按压到导致误启动。

2、无法检测出机构出现的问题，无法在机构出现问题时进行保护。如液压单向阀或泄压阀密封不良泄露，导致压力一直无法达到泄压阀开启压力，电机持续工作不会自动停机。如泄压阀失效无法正常开启，导致电机持续工作，压力持续上升，导致液压腔或密封件的损坏。

3、电机的单向旋转工作，导致减速机构、驱动结构、柱塞等运动件单向磨损，降低了零件的使用寿命。

4、照明灯在机器运行时全程开启，浪费电量。

例如，中国专利CN201320062039.7公开了液压胀管机控制系统。该申请的液压胀管机控制系统设计合理，操作简单，自动化程度高，但无法对机器故障进行有效监测和安全保护，导致液压胀管工具的使用寿命下降。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中管件工具出现异常时安全防护差的问题；提供一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统及方法，提高压胀管工具的异常监测能力，增加压胀管工具的安全防护能力，降低装置内部的磨损，提高装置的使用寿命。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，包括数据采集单元，用于采集电机电流、泄压阀状态和电机温度，与控制模块连接；检测单元，用于检测供电单元的电池温度信息和电池电压信息，与控制模块连接；控制模块，根据数据采集单元和检测单元传递的数据信息控制电机的启动和停止，根据电机的启停次数，控制电机进行正转或反转；供电单元，为数据采集单元、检测单元和控制模块供电。通过设置数据采集单元和检测单元，对液压胀管工具的电机以及电池进行实时监测，在数据出现异常时，第一时间做出相应的反应，保护液压胀管工具的安全，防止液压胀管工具在异常情况进行工作，降低装置的磨损量，提高装置的使用寿命。

作为优选，所述的数据采集单元包括电机电流采集单元、泄压阀状态采集单元和电机温度检测单元，所述电机电流采集单元用于采集电机的电流信息，所述电机电流采集单元与控制模块连接，所述泄压阀状态采集单元用于采集泄压阀的开闭状态，所述泄压阀状态采集单元与控制模块连接，所述电机温度检测单元用于采集电机的温度信息，所述电机温度检测单元与控制模块连接。不同的采集单元各自采集不同的数据量，分工明确，效率高。

作为优选，所述的检测单元包括电池温度检测单元、电池ID检测单元和电池电压检测单元，所述电池温度检测单元用于检测电池的温度信息，所述电池温度检测单元与控制模块连接，所述电池ID检测单元用于检测电池包的ID信息，所述电池ID检测单元与控制模块连接，所述电池电压检测单元用于检测电池的电压大小，所述电池电压检测单元与控制模块连接。不同的检测单元各自检测不同的数据量，分工明确，效率高。

作为优选，还包括电机短路保护单元和电机驱动单元，所述电机短路保护单元与控制模块连接，所述电机短路保护单元用于在电机短路时切断电机的供电电路，所述控制模块通过电机驱动单元控制电机的启停。通过电机短路保护单元在电机短路时对电机进行断路处理，使得电机断电，防止机器继续工作，导致机器进一步被损坏。

作为优选，还包括显示模块，所述显示模块用于显示电池电量信息以及电机启停信息，所述显示模块与控制模块连接。通过显示模块进行人机互动，操作更加方便。

作为优选，所述的显示模块包括电池电量指示单元和指示灯，所述电池电量指示单元和指示灯均与控制模块连接，所述电池电量指示单元用于显示电池的电量信息，所述指示灯包括电机运行次数指示灯和状态指示灯，所述电机运行次数指示灯通过二进制码的形式进行电机运行次数的显示，所述状态指示灯通过不同频率的闪烁显示不同的故障信息。采用二进制码的形式进行电机运行次数的显示，无需采用液晶的方式进行显示，有效降低硬件成本。

作为优选，还包括照明灯和照明灯控制单元，所述照明灯和照明灯控制单元均与控制模块连接，通过所述照明灯控制单元控制照明灯的开闭。设置单独的照明灯控制单元，在使用照明灯时进行单独控制打开，减少照明灯的电量浪费。

一种多功能电动液压管件加工工具的控制方法，包括以下步骤：

S1：触发启动按钮，检测电池电压是否处于设置的阈值范围，若符合，则电池电量指示单元显示电池电量并进入步骤S2，否则电池电量指示单元和状态指示灯以第一频率进行闪烁，持续a秒后停止闪烁；

S2：检测电池包的ID信息，判断电池包ID是否处于授权登记的电池包类型，若是，则进入步骤S3，否则，状态指示灯以第二频率进行闪烁，持续b秒后停止闪烁；

S3：检测电机和电池的温度是否处于设置的阈值范围，如符合，则进入步骤S4，否则，状态指示灯以第三频率进行闪烁，持续c秒后停止闪烁；

S4：检测电机是否运行，若是，则按下启动开关时停机，否则，进入步骤S5；

S5：检测电机运行次数指示灯存储次数是否为奇数，若是，则控制电机进行正转，状态指示灯常亮，否则，控制电机进行反转，状态指示灯常亮；

S6：检测电机电流在T时间内波动是否小于K安培，若是，则进入步骤S7，否则，控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；

S7：检测电机持续运行时间是否达到Y秒，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S8；

S8：检测电机电流是否超出设置的阈值范围，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S9；

S9：检测电机电流是否大于电机短路电流，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第五频率进行闪烁，持续f秒后停止闪烁；否则，进入步骤S10；

S10：采集泄压阀的开闭状态，若泄压阀开启，则电机停机，状态指示灯灭，电机运行次数指示灯存储次数加一，否则，返回步骤S6。

在一次电机运行停机后，再次启动电机，电机运作方向反转，在持续工作时，可以使各传动机构、驱动结构、柱塞磨损更均衡，提高零件使用寿命。

作为优选，还包括检测电机电流是否急剧下降，若是，则电机停机。通过电流变化进行异常检测。

本发明的有益效果是：通过设置多个数据采集单元和检测单元，对电机以及电池的各项信息进行检测，可迅速了解液压胀管器是否出现异常，对于不同的异常情况进行相应的处理，有效保护液压胀管器的内部结构安全，提高装置的安全防护能力；设置电机的自动交替正反转功能，在持续工作时，可以使电机的各传动机构、驱动结构以及柱塞磨损更均衡，提高零件使用寿命，提高管件加工过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的自动控制系统的结构框图。

图2是本发明实施例的液压阀开启压力正常状态下的示意图。

图3是本发明实施例的液压阀开启压力过低状态下的示意图。

图4是本发明实施例的液压阀开启压力过高状态下的示意图。

图5是本发明实施例的电机正反转状态下齿轮的受力示意图。

图中1、单片机，2、供电单元，3、电池电量指示单元，4、照明灯，5、指示灯，6、电机电流采集单元，7、电机短路保护单元，8、电机驱动单元，9、照明灯控制单元，10、泄压阀状态采集单元，11、电池温度检测单元，12、电池ID检测单元，13、电池电压检测单元，14、电机温度检测单元，15、轴承，16、偏心轮，17、电机正转齿轮受力区域，18、电机反转齿轮受力区域。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，如图1所示，包括数据采集单元，用于采集电机电流、泄压阀状态和电机温度，与控制模块连接；检测单元，用于检测供电单元的电池包ID信息以及供电单元的电池温度信息和电池电压信息，与控制模块连接；显示模块，用于显示电池电量信息以及电机启停信息，与控制模块连接；控制模块，根据数据采集单元和检测单元传递的数据信息控制电机的启动和停止，根据电机的启停次数，控制电机进行正转或反转；供电单元2，为数据采集单元、检测单元、显示模块和控制模块供电，电机短路保护单元7和电机驱动单元8，电机短路保护单元与控制模块连接，电机短路保护单元用于在电机短路时切断电机的供电电路，控制模块通过电机驱动单元控制电机的启停，照明灯4和照明灯控制单元9，照明灯4和照明灯控制单元均与控制模块连接，通过照明灯控制单元控制照明灯的开闭。本发明的管件加工工具主要用于胀管、扩管和压管的加工，在加工过程中对加工工具以及管件进行控制，实现管件加工的有序工作。

本发明采用的控制模块为单片机1，供电单元包括电源模块和供电电池，供电电池由若干个电池包组成，照明灯控制单元为机械按键，通过按下机械按键控制照明灯亮，再次按下机械按键，机械按键弹起，照明灯灭。

数据采集单元包括电机电流采集单元6、泄压阀状态采集单元10和电机温度检测单元14，电机电流采集单元用于采集电机的电流信息，电机电流采集单元与控制模块连接，泄压阀状态采集单元用于采集泄压阀的开闭状态，泄压阀状态采集单元与控制模块连接，电机温度检测单元用于采集电机的温度信息，电机温度检测单元与控制模块连接。

检测单元包括电池温度检测单元11、电池ID检测单元12和电池电压检测单元13，电池温度检测单元用于检测电池的温度信息，电池温度检测单元与控制模块连接，电池ID检测单元用于检测电池包的ID信息，电池ID检测单元与控制模块连接，电池电压检测单元用于检测电池的电压大小，电池电压检测单元与控制模块连接。

显示模块包括电池电量指示单元3和指示灯5，电池电量指示单元和指示灯均与控制模块连接，电池电量指示单元用于显示电池的电量信息，指示灯包括电机运行次数指示灯和状态指示灯，电机运行次数指示灯通过二进制码的形式进行电机运行次数的显示，状态指示灯通过不同频率的闪烁显示不同的故障信息。

其中，电机运行次数指示灯和状态指示灯可以是物理意义上不同的指示灯，也可以是同一指示灯，通过不同的程序设置，使其具有两种功能。

一种多功能电动液压管件加工工具的控制方法，包括以下步骤：

S1：触发启动按钮，检测电池电压是否处于设置的阈值范围，若符合，则电池电量指示单元显示电池电量并进入步骤S2，否则电池电量指示单元和状态指示灯以第一频率进行闪烁，持续a秒后停止闪烁；电路板会在启动时检测电池包电压，如果电池包电压高于或低于许用电压时，机器不会启动并通过信号灯的闪烁示警，在生产检测时避免误操作导致机器损坏，可避免电池包过放导致运行过程异常停机及损坏电池。

S2：检测电池包的ID信息，判断电池包ID是否处于授权登记的电池包类型，若是，则进入步骤S3，否则，状态指示灯以第二频率进行闪烁，持续b秒后停止闪烁；设置有ID检测，只有符合ID检测的电池包才能使用，ID检测不通过时通过信号灯的闪烁示警，避免市场上其它产品的电池包误用，提高电池的使用寿命。

S3：检测电机和电池的温度是否处于设置的阈值范围，如符合，则进入步骤S4，否则，状态指示灯以第三频率进行闪烁，持续c秒后停止闪烁；对电池包温度和电机温度进行持续采样监控，当温度超过或低于设定值时，机器不启动或停机并通过信号灯的闪烁示警，避免在温度过高或过低的环境中使用，避免长时间持续工作，保护电池包及传动机构避免出现损坏，在温度过低时，电池电芯性能下降，传动机构的润滑脂润滑性能下降，橡胶密封件变硬密封不良，容易导致损坏，温度过高会导致电芯有爆炸风险，润滑脂润滑性能下降，橡胶密封件有软化风险。

S4：检测电机是否运行，若是，则按下启动开关时停机，否则，进入步骤S5；通过启动开关，使电机具备急停功能；

S5：检测电机运行次数指示灯存储次数是否为奇数，若是，则控制电机进行正转，状态指示灯常亮，否则，控制电机进行反转，状态指示灯常亮；

S6：检测电机电流在T时间内波动是否小于K安培，若是，则进入步骤S7，否则，控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；

S7：检测电机持续运行时间是否达到Y秒，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S8；如图3所示，当单次运行时间超出许用时间时，单片机会控制切断电路并通过状态指示灯进行闪烁报警，说明液压腔压力无法达到泄压阀开启压力，表明液压系统有泄露，需要停机检修；

S8：检测电机电流是否超出设置的阈值范围，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S9；采用控制电路板监测电机电流，当电机电流值出现超出许用电流值时，电路板会控制切断电路并报警，保护电机和电路系统，如图2所示，电机电流正常时，液压阀压力处于正常运行曲线，如图4所示，在泄压阀异常无法正常开启时，压力持续上升导致电机电流异常偏大，可以及时停机并送检；

S9：检测电机电流是否大于电机短路电流，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第五频率进行闪烁，持续f秒后停止闪烁；否则，进入步骤S10；

S10：采集泄压阀的开闭状态，若泄压阀开启，则电机停机，状态指示灯灭，电机运行次数指示灯存储次数加一，否则，返回步骤S6。

本发明的控制方法中步骤S1触发启动按钮后，步骤S2至步骤S10的检测过程可同时进行，不需要一步步按顺序进行检测。

另一实施例中，在电机工作的过程中还包括检测电机电流是否急剧下降，若是，则电机停机，状态指示灯灭，电机运行次数指示灯存储次数加一。

本发明的泄压阀状态检测和电机电流急剧变化检测也可以同时进行，当检测到泄压阀开启或电流急剧下降时，电机停机，状态指示灯灭，电机运行次数指示灯存储次数加一。

本发明还设置有安全启动和急停按钮，在机器停机状态下点击一下按钮会启动机器，在机器运行状态下点击一下按钮会急停，可以随时停机，手指作用在按钮上时间短，按键可以做小和隐藏在机器主体内，需要有一定主观故意才能点击到按钮并启动，不易误触发；当需要急停时可以随时通过点击按钮停机。

本发明的泄压阀状态采集单元采用光电传感器、接触开关或限位开关对泄压阀开关进行检测，当泄压阀开启，光电传感器、接触开关或限位开关被触发，传递触发信号给单片机，单片机控制电机停机，相对现有技术中其它采用电流量变化检测来控制，更准确，不会因电流异常波动出现误判。

本发明采用单片机对电机的运行次数进行存储，通过5个指示灯进行显示，指示灯采用二进制代码显示，显示范围为1K-31K，无需采用液晶显示的方式显示次数，无需额外硬件成本，通过该存储功能，本发明设置电机的自动交替正反转功能，在一次电机运行停机后，再次启动电机，电机运作方向反转，电机在持续工作过程中，轴承15转动带动偏心轮16运动时，容易对齿轮进行磨损，长时间进行一个方向的转动时，容易对特定位置进行持续磨损，如图5所示，电机正转时，容易对电机正转齿轮受力区域17进行磨损，电机反转时，容易对电机反转齿轮受力区域18进行磨损，通过本发明的自动交替正反转控制，降低机构内部的磨损，提高装置的使用寿命。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于采集电机电流、泄压阀状态和电机温度，与控制模块连接；

检测单元，用于检测供电单元的电池温度信息和电池电压信息，与控制模块连接；

控制模块，根据数据采集单元和检测单元传递的数据信息控制电机的启动和停止，根据电机的启停次数，控制电机进行正转或反转；

供电单元，为数据采集单元、检测单元和控制模块供电；

所述检测单元包括电池温度检测单元、电池ID检测单元和电池电压检测单元，所述电池温度检测单元用于检测电池的温度信息，所述电池温度检测单元与控制模块连接，所述电池ID检测单元用于检测电池包的ID信息，所述电池ID检测单元与控制模块连接，所述电池电压检测单元用于检测电池的电压大小，所述电池电压检测单元与控制模块连接；

还包括显示模块，所述显示模块用于显示电池电量信息以及电机启停信息，所述显示模块与控制模块连接；

所述显示模块包括电池电量指示单元和指示灯，所述电池电量指示单元和指示灯均与控制模块连接，所述电池电量指示单元用于显示电池的电量信息，所述指示灯包括电机运行次数指示灯和状态指示灯，所述电机运行次数指示灯通过二进制码的形式进行电机运行次数的显示，所述状态指示灯通过不同频率的闪烁显示不同的故障信息；

适用于该控制系统的控制方法包括以下步骤：

S1：触发启动按钮，检测电池电压是否处于设置的阈值范围，若符合，则电池电量指示单元显示电池电量并进入步骤S2，否则电池电量指示单元和状态指示灯以第一频率进行闪烁，持续a秒后停止闪烁；

S2：检测电池包的ID信息，判断电池包ID是否处于授权登记的电池包类型，若是，则进入步骤S3，否则，状态指示灯以第二频率进行闪烁，持续b秒后停止闪烁；

S3：检测电机和电池的温度是否处于设置的阈值范围，如符合，则进入步骤S4，否则，状态指示灯以第三频率进行闪烁，持续c秒后停止闪烁；

S4：检测电机是否运行，若是，则按下启动开关时停机，否则，进入步骤S5；

S5：检测电机运行次数指示灯存储次数是否为奇数，若是，则控制电机进行正转，状态指示灯常亮，否则，控制电机进行反转，状态指示灯常亮；

S6：检测电机电流在T时间内波动是否小于K安培，若是，则进入步骤S7，否则，控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；

S7：检测电机持续运行时间是否达到Y秒，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S8；

S8：检测电机电流是否超出设置的阈值范围，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第四频率进行闪烁，持续d秒后停止闪烁；若否，则进入步骤S9；

S9：检测电机电流是否大于电机短路电流，若是，则控制电机停机，状态指示灯以第五频率进行闪烁，持续f秒后停止闪烁；否则，进入步骤S10；

S10：采集泄压阀的开闭状态，若泄压阀开启，则电机停机，状态指示灯灭，电机运行次数指示灯存储次数加一，否则，返回步骤S6。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，其特征在于，

所述数据采集单元包括电机电流采集单元、泄压阀状态采集单元和电机温度检测单元，所述电机电流采集单元用于采集电机的电流信息，所述电机电流采集单元与控制模块连接，所述泄压阀状态采集单元用于采集泄压阀的开闭状态，所述泄压阀状态采集单元与控制模块连接，所述电机温度检测单元用于采集电机的温度信息，所述电机温度检测单元与控制模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，其特征在于，

还包括电机短路保护单元和电机驱动单元，所述电机短路保护单元与控制模块连接，所述电机短路保护单元用于在电机短路时切断电机的供电电路，所述控制模块通过电机驱动单元控制电机的启停。

4.根据权利要求1所述的一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，其特征在于，

还包括照明灯和照明灯控制单元，所述照明灯和照明灯控制单元均与控制模块连接，通过所述照明灯控制单元控制照明灯的开闭。

5.根据权利要求1所述的一种多功能电动液压管件加工工具的控制系统，其特征在于，

控制方法的步骤中还包括检测电机电流是否急剧下降，若是，则电机停机。

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