CN114250821B - 一种挖掘机应急操作控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种挖掘机应急操作控制系统，包括控制器，所述的控制器的输入端连接操作装置和压力传感器，所述的控制器的输出端连接显示器、安全电磁阀、主泵比例阀、电液比例阀，所述的电液比例阀连接执行机构。在操作装置出现故障时，通过挖掘机应急操作控制系统，实现对挖掘机的应急操作，避免挖掘机处于危险场所时对操作人员及设备安全造成的威胁。当控制器诊断到操作装置故障时，确认启动应急操作后，将故障操作装置的功能切换至无故障操作装置上，通过操作无故障电子操作装置，可以短时应急操控挖掘机。通过对操作装置、压力传感器、电液比例阀及安全电磁阀的异常诊断，确定是否可以进行应急操作，更加的科学合理且安全。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体是一种挖掘机应急操作控制系统及方法。
背景技术
传统液压挖掘机采用液压操作装置进行操控，当液压操作装置动作时，给相应的液压管路提供先导压力，该先导压力进而推动对应油路的阀芯，实现对挖掘机相应动作的控制。液压操作装置结构较为简单，出现故障后易于排除。
目前电子操作装置在挖掘机上的应用逐渐增多，电子操作装置采用总线通讯，操控舒适、便于调试，采用电子操作装置还能有效减少液压先导管路，便于整机布置。但当电子操作装置出现故障时，现场排除故障困难，此时没有应急操作的方法，将无法操作挖掘机。如果挖掘机处于急需离开的危险场所，则可能对操作人员及设备的安全造成严重威胁。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种挖掘机应急操作控制系统及方法，可以在挖掘机操作装置故障时，启动应急操作模式，将故障操作装置的功能改至无故障操作装置上，实现应急操控挖掘机，使挖掘机低速进行相应动作，进而行驶至安全区域。
本发明采用的技术方案：一种挖掘机应急操作控制系统，包括控制器，所述的控制器的输入端连接操作装置和压力传感器，所述的控制器的输出端连接显示器、安全电磁阀、主泵比例阀、电液比例阀，所述的电液比例阀连接执行机构。
优选的，所述的操作装置包括：左操纵手柄、右操纵手柄、左行走脚踏、右行走脚踏。
优选的，所述的执行机构包括：动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、回转马达、左行走马达、右行走马达。
优选的，所述的操作装置通过总线连接控制器。
一种挖掘机应急操作方法，包括操作装置故障检测方法、操作装置通讯故障检测方法、应急操作方法，具体包括以下步骤：
操作装置故障检测方法：
A1：当操作装置检测自身异常时，通过总线把异常信号发送给控制器；
A2：控制器收到操作装置异常信号后，将操作装置设置为异常状态并启动计时，控制安全电磁阀停止工作，使操作装置发送至控制器的操作信号无效，同时控制器输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
A3：异常状态超过设定时间后，控制器判定操作装置故障，发送故障代码至显示器；
操作装置通讯故障检测方法：
B1：当控制器在设定时间内没有通过总线收到操作装置发送的操作信号，判定操作装置总线通讯故障；
B2：控制器控制安全电磁阀停止工作，同时输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
B2：控制器发送故障代码到显示器；
应急操作方法：
C1：当操作装置故障时，通过操作显示器进入应急操作模式；
C2：进入应急操作模式后，通过操作显示器选择替代使用的操作装置；
C3：进入应急操作模式后，控制器恢复安全电磁阀工作，同时恢复输出给主泵比例阀和电液比例阀的信号，解除挖掘机动作限制；
C4：应急操作期间，通过主泵比例阀限制主泵的输出功率在设定范围内，在保证挖掘机能正常工作的前提下，限制挖掘机工作速度，确保操作安全。
优选的，还包括主泵压力故障检测方法，具体包括以下步骤：
D1：压力传感器检测主泵输出压力，控制器根据主泵压力实时调节主泵比例阀的电流值；
D2：正常工作模式下，当压力传感器输出信号超出其量程范围时，控制器判定为压力传感器故障，控制器忽略压力传感器信号，并将主泵压力值计为主泵最大工作压力值；
D3：应急操作模式下，控制器判定压力传感器故障时，控制器不再将主泵压力值作为功率限制的条件，从而确保在应急操作模式下，主泵有足够的输出功率。
优选的，所述步骤C2中，操作装置替代方法为：左操纵手柄、右操纵手柄可互相替代，左操作手柄故障时用右操作手柄替代，右操作手柄故障时用左操作手柄替代；左行走脚踏故障时用左操作手柄的前后操作方向动作替代，右行走脚踏故障时使用右操作手柄的前后操作方向动作替代。
优选的，所述的步骤B2中，具体为：正常工作时安全电磁阀为电液比例阀提供先导油油源，检测到操作装置故障后，控制器停止给安全电磁阀供电，控制器同时停止给主泵比例阀和电液比例阀输出信号，挖掘机停止所有执行机构的动作，挖掘机停止工作。
本发明的有益效果：操作装置出现故障时，通过挖掘机应急操作控制系统，实现对挖掘机的应急操作，避免挖掘机处于危险场所时对操作人员及设备安全造成的威胁。当控制器诊断到操作装置故障时，确认启动应急操作后，将故障操作装置的功能切换至无故障操作装置上，通过操作无故障电子操作装置，可以短时应急操控挖掘机。通过对操作装置、压力传感器、电液比例阀及安全电磁阀的异常诊断，确定是否可以进行应急操作，更加的科学合理且安全。
附图说明
图1是本发明的控制系统原理图；
图中，1-操作装置；2-显示器；3-控制器；4-安全电磁阀；5-压力传感器；6-主泵比例阀；7-电液比例阀；8-执行机构。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术细节及其优点，现结合附图进行说明。
以我公司全电控机型的挖掘机为例，如图1所示，一种挖掘机应急操作控制系统，包括控制器，所述的控制器的输入端连接操作装置和压力传感器，所述的控制器的输出端连接显示器、安全电磁阀、主泵比例阀、电液比例阀，所述的电液比例阀连接执行机构。
本实施例中，所述的操作装置包括：左操纵手柄、右操纵手柄、左行走脚踏、右行走脚踏。
所述的执行机构包括：动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、回转马达、左行走马达、右行走马达。
所述的操作装置通过总线连接控制器，当操作装置动作正常运行时，操作装置通过总线将动作的开度信号发送给控制器，控制器经运算后输出相应的电流给电液比例阀，电液比例阀输出相应的先导压力给主阀阀芯，进而控制主阀给执行机构供油，相应执行机构动作，从而实现对挖掘机的操控。
一种挖掘机应急操作方法，包括操作装置故障检测方法、操作装置通讯故障检测方法、应急操作方法，具体包括以下步骤：
操作装置故障检测方法：
A1：当操作装置检测自身异常时，通过总线把异常信号发送给控制器；
A2：控制器收到操作装置异常信号后，将操作装置设置为异常状态并启动计时，控制安全电磁阀停止工作，使操作装置发送至控制器的操作信号无效，同时控制器输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
A3：异常状态超过设定时间后，控制器判定操作装置故障，发送故障代码至显示器；
操作装置通讯故障检测方法：
B1：当控制器在设定时间内没有通过总线收到操作装置发送的操作信号，判定操作装置总线通讯故障；
B2：控制器控制安全电磁阀停止工作，同时输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
B2：控制器发送故障代码到显示器；
应急操作方法：
C1：当操作装置故障时，通过操作显示器输入管理授权码进入应急操作模式；
C2：进入应急操作模式界面后，首先按照提示选择出现故障的操作装置名称，然后选择应急模式下替代使用的操作装置名称；
C3：进入应急操作模式后，控制器恢复安全电磁阀工作，同时恢复输出给主泵比例阀和电液比例阀的信号，解除挖掘机动作限制；
C4：应急操作期间，通过主泵比例阀限制主泵的输出功率在设定范围内，在保证挖掘机能正常工作的前提下，限制挖掘机工作速度，确保操作安全。
按显示器上的正常操作模式图标，即可临时退出应急操作模式，此时显示器显示挖掘机处于正常操作模式，操作装置动作时挖掘机按正常定义的功能动作。按显示器上的应急操作模式图标，可再次进入应急操作模式，按显示器上的退出应急操作图标，即可完全退出应急操作界面，挖掘机恢复至正常操作状态。应急操作模式状态下，如果挖掘机断电或熄火，重新开机后挖掘机恢复至正常操作状态。当操作装置无故障时，显示器禁止进入应急操作界面，防止显示器误操作进入应急界面导致其他安全问题。
本方法还包括主泵压力故障检测方法，具体包括以下步骤：
D1：压力传感器检测主泵输出压力，控制器根据主泵压力实时调节主泵比例阀的电流值；
D2：正常工作模式下，当压力传感器输出信号超出其量程范围时，控制器判定为压力传感器故障，控制器忽略压力传感器信号，并将主泵压力值计为主泵最大工作压力值；
D3：应急操作模式下，控制器判定压力传感器故障时，控制器不再将主泵压力值作为功率限制的条件，从而确保在应急操作模式下，主泵有足够的输出功率。
所述步骤C2中，操作装置替代方法为：左操纵手柄、右操纵手柄可互相替代，左操作手柄故障时用右操作手柄替代，右操作手柄故障时用左操作手柄替代；左行走脚踏故障时用左操作手柄的前后操作方向动作替代，右行走脚踏故障时使用右操作手柄的前后操作方向动作替代。
所述的步骤B2 中，具体为：正常工作时安全电磁阀为电液比例阀提供先导油油源，检测到操作装置故障后，控制器停止给安全电磁阀供电，控制器同时停止给主泵比例阀和电液比例阀输出信号，挖掘机停止所有执行机构的动作，挖掘机停止工作。
本实施例中，正常工作时控制器实时检测主泵比例阀的电流反馈值，并计算主泵比例阀电流偏差，电流偏差值等于电流反馈值减去控制器给定值，电流偏差大于设定值时，可能导致挖掘机动作速度大于设定值，为防止可能产生的危险，此时控制器停止主泵比例阀的电流输出。当显示器切换至应急操作模式时，如控制器判定电流偏差异常，则控制器仍保持主泵比例阀的电流输出，保证应急操作模式下，主泵有足够的输出功率，进而保证挖掘机能够正常工作。
本发明可以在操作装置出现故障时，通过挖掘机应急操作控制系统，实现对挖掘机的应急操作，避免挖掘机处于危险场所时对操作人员及设备安全造成的威胁。当控制器诊断到操作装置故障时，确认启动应急操作后，将故障操作装置的功能切换至无故障操作装置上，通过操作无故障电子操作装置，可以短时应急操控挖掘机。通过对操作装置、压力传感器、电液比例阀及安全电磁阀的异常诊断，确定是否可以进行应急操作，更加的科学合理且安全。
Claims (4)
1.一种挖掘机应急操作方法，其特征在于：包括操作装置故障检测方法、操作装置通讯故障检测方法、应急操作方法，具体包括以下步骤：
操作装置故障检测方法：
A1：当操作装置检测自身异常时，通过总线把异常信号发送给控制器；
A2：控制器收到操作装置异常信号后，将操作装置设置为异常状态并启动计时，控制安全电磁阀停止工作，使操作装置发送至控制器的操作信号无效，同时控制器输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
A3：异常状态超过设定时间后，控制器判定操作装置故障，发送故障代码至显示器；
操作装置通讯故障检测方法：
B1：当控制器在设定时间内没有通过总线收到操作装置发送的操作信号，判定操作装置总线通讯故障；
B2：控制器控制安全电磁阀停止工作，同时输出给电液比例阀的信号为零，使挖掘机停止工作；
B3：控制器发送故障代码到显示器；
应急操作方法：
C1：当操作装置故障时，通过操作显示器进入应急操作模式；
C2：进入应急操作模式后，通过操作显示器选择替代使用的操作装置；
C3：进入应急操作模式后，控制器恢复安全电磁阀工作，同时恢复输出给主泵比例阀和电液比例阀的信号，解除挖掘机动作限制；
C4：应急操作期间，通过主泵比例阀限制主泵的输出功率在设定范围内，在保证挖掘机能正常工作的前提下，限制挖掘机工作速度，确保操作安全。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机应急操作方法，其特征在于：还包括主泵压力故障检测方法，具体包括以下步骤：
D1：压力传感器检测主泵输出压力，控制器根据主泵压力实时调节主泵比例阀的电流值；
D2：正常工作模式下，当压力传感器输出信号超出其量程范围时，控制器判定为压力传感器故障，控制器忽略压力传感器信号，并将主泵压力值计为主泵最大工作压力值；
D3：应急操作模式下，控制器判定压力传感器故障时，控制器不再将主泵压力值作为功率限制的条件，从而确保在应急操作模式下，主泵有足够的输出功率。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机应急操作方法，其特征在于：所述步骤C2中，操作装置替代方法为：左操纵手柄、右操纵手柄可互相替代，左操作手柄故障时用右操作手柄替代，右操作手柄故障时用左操作手柄替代；左行走脚踏故障时用左操作手柄的前后操作方向动作替代，右行走脚踏故障时使用右操作手柄的前后操作方向动作替代。
4. 根据权利要求1所述的一种挖掘机应急操作方法，其特征在于：所述的步骤B2中，具体为：正常工作时安全电磁阀为电液比例阀提供先导油油源，检测到操作装置故障后，控制器停止给安全电磁阀供电，控制器同时停止给主泵比例阀和电液比例阀输出信号，挖掘机停止所有执行机构的动作，挖掘机停止工作。
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