CN113818507A - 一种平地机差速器锁止自动控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平地机差速器锁止自动控制系统及方法，系统包括：控制信号输入装置、状态信号采集装置、控制逻辑处理装置、控制信号输出装置和控制结果反馈装置。控制信号输入装置包括平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮；状态信号采集装置包括平地机变速箱挡位、方向、速度、铰接角度传感器和前轮转向角度传感器；控制逻辑处理装置包括可编程逻辑控制器PLC；控制信号输出装置为平地机差速器锁止控制电磁阀；控制结果反馈装置包括锁止自动模式选择按钮背光灯反馈，锁止控制按钮背光反馈，锁止控制电磁阀反馈。本发明可准确及时地自动控制平地机差速器锁止，并准确知道锁止状态，能够有效延长平地机差速器使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于平地机差速器锁止控制领域，尤其涉及基于平地机变速箱挡位、方向、速度、平地机铰接转向角度和平地机前轮转向角度自动控制平地机差速器锁止，具体为一种平地机差速器锁止自动控制系统及方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，不同学科之间相互交叉与渗透。几乎所有工程领域的出现了技术革命与改造。控制技术的应用使得工程机械向高精度、高效率、高性能、高安全、智能化和自动化的方向发展。
平地机作为工程机械的重要组成部分，也在高速发展，矿上的复杂恶劣工况对于矿用平地机提出很高的要求，比如安全性高、动力强大、稳定可靠等等。差速器作为平地机的重要组件，在提高动力性能上功不可没。然而错误的使用方式和繁琐的操作方法，严重影响了差速器的使用寿命，让用户花费大量的时间和精力更换差速器，造成了很大的经济损失，急需一种智能的平地机差速器锁止控制系统。
经检索发现，公开号CA2612946C的加拿大专利于2008年6月8日公开的一种可应用于平地机的差速锁控制系统，包括单个铰接角度传感器，被配置为感测前部和后部之间的铰接角度，单个转向角度传感器被配置为感测地面接合牵引元件的转向角度，以及控制器，被配置为接收表示铰接角度的铰接角度信号以及表示转向角的转向角信号，确定作业车辆是否定向为基于铰接角度信号和转向角信号在大致笔直的方向上行驶，并且如果作业车辆如此定向，则自动命令激活差速锁。该专利基于角度信号判断车辆是否在大致笔直的方向上行驶，如果是则激活差速锁。
可见，现有对于平地机差速器的锁止控制未考虑到车辆变速箱的挡位、方向及速度的影响，对于差速器锁止控制的准确性和可靠性仍需进一步提升。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种平地机差速器锁止自动控制系统及方法，其基于平地机变速箱挡位、方向、速度、平地机铰接转向角度和平地机前轮转向角度，实现平地机差速器锁止自动控制。
根据本发明说明书的一方面，提供一种平地机差速器锁止自动控制系统，包括：
控制信号输入装置，用于获取平地机差速器的锁止控制模式和锁止控制信号；
状态信号采集装置，用于获取平地机变速箱的挡位、方向、速度，及平地机的铰接角度和前轮转向角度；
控制逻辑处理装置，分别与控制信号输入装置和状态信号采集装置相连，用于接收控制信号输入装置的输入信息并依据输入信息读取状态信号采集装置的状态数据，对读取的状态数据进行逻辑判断后输出处理指令；
控制信号输出装置，与控制逻辑处理装置相连，用于执行控制逻辑处理装置的处理指令，实现平地机差速器锁止电磁阀的启动或关闭。
上述技术方案中，通过控制信号输入装置获取平地机差速器的锁止控制模式，通过状态信号采集装置获取平地机变速箱的挡位、方向、速度及平地机的铰接角度和前轮转向角度，控制逻辑处理装置在接收到控制信号输入装置的锁止控制模式信号后，读取状态信号采集装置的状态信号并对状态信号进行逻辑处理，发送逻辑处理结果给控制信号输出装置，控制信号输出装置依据逻辑处理结果执行动作，实现平地机差速器锁止电磁阀的启动或关闭。
进一步地，所述系统还包括控制结果反馈装置，设置在仪表显示器上，用于对控制信号输入装置的输入状态及控制信号输出装置的输出状态进行反馈和显示。仪表显示器除了可以显示差速器锁止状态外，还可作为参数设定输入口，用于设定操作模式。
所述控制结果反馈装置包括平地机差速器锁止自动模式选择按钮背光灯反馈，平地机差速器锁止控制按钮背光反馈，平地机差速器锁止控制电磁阀反馈。平地机差速器锁止自动模式选择按钮背光灯反馈，用于显示平地机差速器锁止模式，点亮为自动模式；平地机差速器锁止控制按钮背光反馈，用于显示平地机差速器锁止控制是否操作，点亮为执行操作；平地机差速器锁止控制电磁阀反馈，在仪表显示器主页面上，用于显示平地机差速器锁止控制电磁阀是否动作，点亮为电磁阀动作。
进一步地，所述控制信号输入装置包括平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮设置在按键面板上，所述平地机差速器锁止控制按钮设置在操作右手柄上。
平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮，都属于控制输入信号；平地机差速器锁止自动模式选择按钮来自于CANBus面板，CANBus面板安装在平地机驾驶室；平地机差速器锁止控制按钮来自于平地机操作右手柄，平地机操作右手柄安装在平地机驾驶室。
进一步地，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮均有背光灯反馈，其中，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮的背光灯点亮为自动模式，所述平地机差速器锁止控制按钮的背光灯点亮为操作平地机差速器锁止。通过背光灯显示反馈可便于驾驶员直观获取按钮状态，避免操作失误。
进一步地，所述状态信号采集装置包括：用于获取变速箱挡位、方向和速度的变速箱控制器，用于获取平地机的铰接角度的平地机铰接角度传感器，以及用于获取平地机前轮转向角度的平地机前轮转向角度传感器。
平地机变速箱挡位、方向、速度、平地机铰接角度传感器和平地机前轮转向角度传感器，都属于平地机状态信号。平地机变速箱挡位、方向和速度是变速箱状态信号，通过CANbus方式传输，由控制逻辑处理装置解析，用于判断车辆行驶状态；平地机铰接角度传感器内置于铰接动作油缸内，是模拟量信号，由控制逻辑处理装置解析，用于判断铰接角度；平地机前轮转向角度传感器内置于前轮转向动作油缸内，左右油缸都内置，冗余配置，是模拟量信号，由控制逻辑处理装置解析，用于判断前轮转向角度。
进一步地，所述控制信号输出装置包括平地机差速器锁止控制电磁阀。平地机差速器锁止控制电磁阀，属于控制执行机构；PLC输出信号驱动平地机差速器锁止电磁阀，实现平地机差速器锁止自动控制。
进一步地，所述控制逻辑处理装置与按键面板、操作右手柄、变速箱控制器、发送机控制器及仪表显示器均通过CANBus进行通信传输。
所述控制逻辑处理装置包括可编程逻辑控制器(PLC)。PLC安装在驾驶室，通过平地机差速器锁止自动模式选择按钮、平地机差速器锁止控制按钮、平地机铰接角度传感器、平地机前轮转向角度传感器、平地机变速箱挡位、方向和速度等信息进行逻辑判断自动控制输出。
根据本发明说明书的一方面，提供一种平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法，包括：
读取自动模式按钮，并判断是否为自动模式；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则读取车辆状态，包括车辆变速箱的挡位、方向和速度，并判断是否满足；
若是，则输出锁止电磁阀；
在电磁阀锁止期间，持续读取角度状态，包括铰接角度和前轮转向角度，并判断角度状态是否超限；
若是，则停止锁止电磁阀。
进一步地，在读取自动模式按钮后，所述方法进一步包括：
若判断为非自动模式，则读取定时模式，并判断是否定时；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则输出锁止电磁阀；
在输出电磁阀锁止后，开始计时，并判断是否超时；
若是，则停止锁止电磁阀，若否，则持续电磁阀锁止状态。
进一步地，若判断为没有定时，则根据按钮输出锁止电磁阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供一种系统，通过控制信号输入装置获取平地机差速器的锁止控制模式，通过状态信号采集装置获取平地机变速箱的挡位、方向、速度及平地机的铰接角度和前轮转向角度，控制逻辑处理装置在接收到控制信号输入装置的锁止控制模式信号后，读取状态信号采集装置的状态信号并对状态信号进行逻辑处理，发送逻辑处理结果给控制信号输出装置，控制信号输出装置依据逻辑处理结果执行动作，实现平地机差速器锁止电磁阀的启动或关闭。该系统可准确及时地自动控制平地机差速器锁上，也能准确知道平地机差速器的锁止状态，具有准确、安全、可靠的优势，可以有效延长平地机差速器的使用寿命。
(2)本发明提供一种方法，可通过多种模式实现平地机差速器的锁止控制，满足不同的用户需求，并且每一种控制模式都有严格的逻辑判断，必须满足逻辑判断的条件才能够执行平地机差速器的锁止控制，实现准确、安全、可靠的差速器锁止控制，具有很高的工程应用价值。
附图说明
图1为根据本发明实施例的平地机差速器锁止自动控制系统的原理图。
图2为根据本发明实施例的平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅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得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种平地机差速器锁止自动控制系统。所述系统包括：控制信号输入装置、状态信号采集装置、控制逻辑处理装置、控制信号输出装置和控制结果反馈装置。
如图1所示，控制信号输入装置设置在按键面板和操作右手柄上。状态信号采集装置包括铰接角度传感器、转向左传感器、转向右传感器和变速箱控制器。控制逻辑处理装置为主控制器。控制信号输出装置为锁止电磁阀。控制结果反馈装置为仪表显示器。
主控制器是可编程逻辑控制器(PLC)，属于控制逻辑处理装置，具有若干CAN通讯接口和若干I/O接口；PLC安装在驾驶室，通过平地机差速器锁止自动模式选择按钮、平地机差速器锁止控制按钮、平地机铰接角度传感器、平地机前轮转向角度传感器、平地机变速箱挡位、方向和速度等信息进行逻辑判断自动控制输出。
按键面板是控制信号输入装置，安装在驾驶室，通讯方式是CANBus，与控制器的CAN通讯接口1连接；上面有平地机差速器锁止自动模式选择按钮，按钮有背光灯反馈，背光灯点亮为自动模式。
操作右手柄是控制信号输入装置，安装在驾驶室，通讯方式是CANBus，与控制器的CAN通讯接口2连接；上面有平地机差速器锁止按钮，按钮有背光灯反馈，背光灯点亮为操作平地机差速器锁止。
变速箱控制器，通讯方式是CANBus，与控制器的CAN通讯接口4连接；向主控制器提供平地挡位、方向和速度等信息。
仪表显示器是控制结果反馈装置和参数设定输入口，通讯方式是CANBus，与控制器的CAN通讯接口4连接；用于设定操作模式和显示差速器锁止状态。
铰接角度传感器即平地机铰接角度传感器，转向左传感器和转向右传感器即平地机前轮转向角度传感器是状态信号采集装置，通过线缆接入主控制器，主控制器解析，用来判断平地机角度状态。
锁止电磁阀是平地机差速器锁止控制电磁阀，属于控制信号输出装置，PLC输出信号驱动平地机差速器锁止电磁阀，实现平地机差速器锁止自动控制，是执行装置。
本实施例可以准确及时地自动控制平地机差速器锁止，也能准确地知道平地机差速器锁止状态，具有很高的准确性、安全性和可靠性，有效延长平地机差速器使用寿命，具有很高的经济性。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法，包括：
读取自动模式按钮，并判断是否为自动模式；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则读取车辆状态，包括车辆变速箱的挡位、方向和速度，并判断是否满足车速为零；
若是，则输出锁止电磁阀；
在电磁阀锁止期间，持续读取角度状态，包括铰接角度和前轮转向角度，并判断角度状态是否超限；
若是，则停止锁止电磁阀。
本实施例中，在读取操作按钮并判断是否操作时，若为否，则停止锁止电磁阀。
本实施例中，在读取车辆状态并判断是否满足车速为零的条件时，若为否，则停止锁止电磁阀。
本实施例为自动模式，选择该模式后，用户操作平地机差速器锁止控制按钮，控制系统会根据平地机铰接角度传感器、平地机前轮转向角度传感器、平地机变速箱挡位、方向和速度等信息进行逻辑判断自动控制输出。
实施例3
与实施例2不同的是，本实施例为手动定时模式，在读取自动模式按钮后，若判断为非自动模式，则读取定时模式，并判断是否定时；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则输出锁止电磁阀；
在输出电磁阀锁止后，开始计时，并判断是否超时；
若是，则停止锁止电磁阀，若否，则持续电磁阀锁止状态。
本实施例中，用户可通过平地机差速器锁止自动模式选择按钮关闭自动模式，操作平地机差速器锁止控制按钮，控制系统会定时输出，定时结束后，停止输出，定时时间可设定。
实施例4
与实施例2和3不同的是，本实施例是手动模式，用户操作平地机差速器锁止控制按钮，控制系统会根据操作信号控制输出。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (10)
1.一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，包括：
控制信号输入装置，用于获取平地机差速器的锁止控制模式和锁止控制信号；
状态信号采集装置，用于获取平地机变速箱的挡位、方向、速度，及平地机的铰接角度和前轮转向角度；
控制逻辑处理装置，分别与控制信号输入装置和状态信号采集装置相连，用于接收控制信号输入装置的输入信息并依据输入信息读取状态信号采集装置的状态数据，对读取的状态数据进行逻辑判断后输出处理指令；
控制信号输出装置，与控制逻辑处理装置相连，用于执行控制逻辑处理装置的处理指令，实现平地机差速器锁止电磁阀的启动或关闭。
2.根据权利要求1所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述系统还包括控制结果反馈装置，设置在仪表显示器上，用于对控制信号输入装置的输入状态及控制信号输出装置的输出状态进行反馈和显示。
3.根据权利要求1所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述控制信号输入装置包括平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮设置在按键面板上，所述平地机差速器锁止控制按钮设置在操作右手柄上。
4.根据权利要求3所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮和平地机差速器锁止控制按钮均有背光灯反馈，其中，所述平地机差速器锁止自动模式选择按钮的背光灯点亮为自动模式，所述平地机差速器锁止控制按钮的背光灯点亮为操作平地机差速器锁止。
5.根据权利要求1所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述状态信号采集装置包括：用于获取变速箱挡位、方向和速度的变速箱控制器，用于获取平地机的铰接角度的平地机铰接角度传感器，以及用于获取平地机前轮转向角度的平地机前轮转向角度传感器。
6.根据权利要求1所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述控制信号输出装置包括平地机差速器锁止控制电磁阀。
7.根据权利要求1-6中任一项所述一种平地机差速器锁止自动控制系统，其特征在于，所述控制逻辑处理装置与按键面板、操作右手柄、变速箱控制器、发送机控制器及仪表显示器均通过CANBus进行通信传输。
8.一种平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
读取自动模式按钮，并判断是否为自动模式；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则读取车辆状态，包括车辆变速箱的挡位、方向和速度，并判断是否满足；
若是，则输出锁止电磁阀；
在电磁阀锁止期间，持续读取角度状态，包括铰接角度和前轮转向角度，并判断角度状态是否超限；
若是，则停止锁止电磁阀。
9.根据权利要求8所述一种平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法，其特征在于，在读取自动模式按钮后，所述方法进一步包括：
若判断为非自动模式，则读取定时模式，并判断是否定时；
若是，则读取操作按钮，并判断是否操作；
若是，则输出锁止电磁阀；
在输出电磁阀锁止后，开始计时，并判断是否超时；
若是，则停止锁止电磁阀，若否，则持续电磁阀锁止状态。
10.根据权利要求9所述一种平地机差速器锁止自动控制系统的控制方法，其特征在于，若判断为没有定时，则根据按钮输出锁止电磁阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An automatic control system and method for differential locking of a grader Granted publication date: 20230407 Pledgee: Xugong Group Finance Co.,Ltd. Pledgor: XUZHOU XUGONG ROAD-CONSTRUCTION MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980029346 |
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