CN201276156Y - 车载自动调平系统 - Google Patents

Abstract

一种车载自动调平系统，包括电源、控制部分、液压驱动部分、执行单元、测量单元、人机接口部分和环境控制部分，其特征是：系统以PLC控制器(8)为核心，以双轴水平传感器(6)、压力传感器(9)和限位传感器(2)构成系统的测量单元，其检测信号输出端与PLC控制器(8)的输入接口连接。本实用新型采用了双轴水平传感器，简化了系统调平算法，使得系统自动调平过程迅速、准确、精度高。

Description

车载自动调平系统

技术领域

本实用新型涉及汽车调平装置，具体说是一种车载自动调平系统。

背景技术

平台水平度的调平对于许多军用和民用设施来说，非常重要，例如载重车、起重机、车载雷达的天线平台、车载火炮发射平台以及静力压桩机平台等，都要求平台本身有一定精度的水平度。在过去，对于平台的水平度调节依靠人工来完成，通常需要几个操作人员观察水平仪的水泡位置，通过手动调节千斤顶或丝杠来完成。其结果常常是调平过程耗时长，而其水平度精度不高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种快速实现调平的高精度车载自动调平系统。

所述车载自动调平系统，包括电源、控制部分、液压驱动部分、执行单元、测量单元、人机接口部分和环境控制部分，其特征是：系统以PLC控制器为核心，以双轴水平传感器、压力传感器和限位传感器构成系统的测量单元，其检测信号输出端与PLC控制器的输入接口连接。

在所述液压驱动部分与执行单元中，电磁换向阀的输入端分别通过继电器与PLC控制器的输出接口连接，所述电磁换向阀分别与各液压撑腿、水平油缸、液压调速装置相连接。

所述PLC控制器的输入输出接口还分别与操作员面板、车外操作盒和远程通讯接口有信号交互连接。

本实用新型采用了双轴水平传感器，简化了系统调平算法，使得系统自动调平过程迅速、准确、精度高。

附图说明

图1是本实用新型系统组成原理框图，

图2是本实用新型系统电气连接示意图，

图3是本实用新型系统主体框图，

图4是本实用新型Y轴调平示意图，

图5是本实用新型X轴调平示意图。

图中：1-控制箱，2-限位传感器，3-液压撑腿，4-水平油缸，5-液压集成块，6-双轴水平传感器，7-车外操作盒，8-PLC控制器，9-压力传感器，10-电磁换向阀，11-状态指示灯，12-低压电源，13-温控装置，14-加热器，15-通讯接口，16-撑腿A点，17-撑腿B点，18-撑腿C点，19-撑腿D点，20-撑腿C’点，21-撑腿D’点，22-撑腿B’点，23-操作员面板，24-液压调速装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：如图1中所示车载自动调平系统，包括电源、控制部分、液压驱动部分、执行单元、测量单元、人机接口部分和环境控制部分，其特征是：系统以PLC控制器8为核心，以双轴水平传感器6、压力传感器9和限位传感器2构成系统的测量单元，其检测信号输出端与PLC控制器8的输入接口连接。

在所述液压驱动部分与执行单元中，电磁换向阀10的输入端分别通过继电器与PLC控制器8的输出接口连接，所述电磁换向阀10分别与各液压撑腿3、水平油缸4、液压调速装置24相连接。

调平系统的主体组成如图3所示，参见图1、2，该系统由四套水平油缸4、4套液压或电动撑腿3、1套双轴水平传感器6、一套温控装置13、1套控制箱1、收腿到位检测和报警装置、车外操作盒7、液压换向和压力检测装置等组成。液压撑腿3由液压缸，传动件和导向件等组成；控制箱1由PLC控制器8、低压电源12、操作员面板23、继电器和保护设备组成。各部分作用如下：

1)水平油缸4：作为液压撑腿展开机构。

2)液压或电动撑腿3：作为调平系统的执行机构。

3)PLC控制器8：调平系统的控制核心。控制命令通过PLC控制器8发出，同时采集反馈信号，使各个物理量构成一个个相对独立的闭环控制系统。

4)双轴水平传感器6：用于测量工作平台与水平面的X轴或Y轴的夹角，X轴为平台的横向中轴线，Y轴为纵向中轴线，X轴与Y轴垂直。

5)收腿到位检测和报警装置进行收腿到位情况检测和报警。

6)车外操作盒7实现车外操作。

7)操作员面板23：是人机交流界面。用于输入控制命令，显示系统状态。

8)低压电源12：用于系统各部分的低压供电。

调平系统依据下面的原理来实现其调平算法：

如图4、5所示，液压撑腿3水平展开后，系统调平工作时，首先液压撑腿3着地并对其进行压力检测。液压撑腿3伸出过程中，当液压撑腿3压力达到设定压力时发信号给PLC控制器8，液压撑腿3动作停止。当液压撑腿3全部完成上述动作后，液压撑腿3着地完成。

液压撑腿3着地正常后，系统进行调平。如图4、5，理想状态下，自动调平系统的工作平台可以视为一个刚性平台，于是：

AB//CD，AB＝CD

AD//BC，AD＝BC

式中，A表示撑腿A点16，B表示撑腿B点17，C表示撑腿C点18，D表示撑腿D点19。

通过水平传感器的反馈信号，可以找出工作平台的最高点。水平传感器的输出含X轴和Y轴信号。在X轴大于0，Y轴小于0时，A点为最高点；X轴小于0，Y轴小于0时，B点为最高点；X轴大于0，Y轴大于0时，D点为最高点；X轴小于0，Y轴大于0时，C点为最高点。

假设撑腿着地后A点为最高点。如图4，以水平面为基准，从A点向D点方向作水平线，从B点向C点方向作水平线。此时：

由于AD//BC，AD＝BC

AD′//BC′，AD′＝BC′

有DD′＝CC′

式中，C′表示撑腿C′点20，D′表示撑腿D′点21。

同步调整工作平台的C点和D点，使两条撑腿同时上升DD′长度。此时AD和AD′重合，BC和BC′重合。工作平台在Y轴方向水平。

如图5，在Y轴水平调整完毕后，以水平面为基准，从A点向B点方向作水平线，从D点向C点方向作水平线。此时：

由于AB//CD，AB＝CD

AB′//DC′，AB′＝DC′

有BB′＝CC′

式中，B′表示撑腿B′点22。

同步调整工作平台的C点和B点，使两条撑腿同时上升BB′长度。此时AB和AB′重合，DC和DC′重合。工作平台在X轴方向水平。

在理想状态下，当以上工作完成以后，工作平台处于水平状态。

同理，当B、C或D为最高点时，也可以采用同样的方法对系统进行调平。

其中，还有比较特殊的状态，即工作平台上存在两个最高点或四个点等高。当出现两个最高点时，可以判断工作平台的X或Y轴水平，此时只需将不水平的方向调平即可；四个点等高代表工作平台已水平，此时系统无需进行调平。

调平系统系统组成：从功能上划分，系统可分为七个部分：1)控制部分：由PLC控制器和外围辅助电路构成；2)液压驱动部分：由液压站及控制阀等构成；3)执行单元：由液压缸、液压锁和传动机构构成；4)测量单元：由高精度双轴水平传感器、压力继电器、接近开关等构成；5)人机接口：由本机显示操作界面和遥控接口构成；6)低压电源：由AC/DC电源构成；7)环境控制部分：由温度控制装置13和加热器14构成。

调平系统的工作过程：系统上电后，首先进行系统初始化和自检：读取工作平台的倾角，更新系统各部分状态，检测系统内部及系统与上位机之间的通讯联系是否正常，检测系统各部分状态是否正常，检测环境温度是否过低等。

系统检测和初始化正常后，系统进入待机状态，等待工作命令。

当系统接收自动调平指令时，PLC控制器8首先检测各个水平限位传感器2是否有信号，四个传感器均有信号，进入自动调平状态。

系统开始进行撑腿着地指令，液压撑腿3伸出，PLC控制器8首先检测各个液压撑腿3的压力，如果各压力继电器都没有达到压力设定值，各限位传感器2均有信号，进入撑腿着地状态。PLC控制器8发信号，使继电器得电，三位四通电磁换向阀10正向接通，液压撑腿3快速向下伸出；当压力传感器9达到设定压力值时，压力传感器9发信号给PLC控制器8，PLC控制器8发信号，对应使三位四通电液换向阀10相应处于截止状态，液压撑腿3停止动作，撑腿着地完成，三位四通电液换向阀处于中间状态。

完成撑腿着地后，系统进入自动调平指令，当系统处于撑腿着地成功状态时，系统检测工作平台的倾角，判断出系统调平工作算法。

自动调平系统中，软件设计包括PLC控制器8的程序、操作员面板23的程序和压力传感器的参数设置等几个部分。压力传感器的参数设置用于改变液压驱动系统自身的驱动性能和接口参数等，通常在调试现场进行更改并评估调试效果。操作员面板23的程序用于设置面板的显示内容、按键响应和通讯响应等，其内容比较简单。PLC控制器8的程序是自动调平系统的核心部分，其内容涉及通讯、测量、算法和控制等方面。下面主要就PLC控制器的程序进行论述。

从大的功能上讲，PLC控制器8的软件可以分为四部分：1)检测部分：包含系统中各个部分的自检，水平状态检测及液压撑腿压力检测等；2)控制部分：包括升腿、降腿和调平等动作的控制软件；3)自保部分：包含液压撑腿动作过程中的压力异常保护等；4)通讯接口部分：包含控制器内部接口，如PLC控制器和操作员面板间的接口，和系统与上位机的接口等。

软件的各部分并不是一个个相互独立、完整的系统。各部分之间只有紧密地结合起来，自动调平系统才可以正常地运作。

在调平系统工作过程中，如果出现液压撑腿内部故障或由于外部原因导致液压撑腿卡死时，强行驱动液压撑腿运动会导致液压撑腿严重损坏。在软件设计中，必需避免这种事故出现。当系统出现故障时，由于液压撑腿卡死，其驱动压力必定远远大于系统正常工作时的驱动压力。在工作过程中，周期性检测压力传感器，就可以判断液压撑腿压力是否正常。当驱动异常时，系统自动停止驱动撑腿并报故障，即可实现对液压撑腿的过压力保护。

自动调平系统中的PLC控制器，其自检和保护设计比较完善。在系统中只需周期性检测这些设备中的故障存储单元，即可实现对这些设备的自保。

Claims (3)

1.一种车载自动调平系统，包括电源、控制部分、液压驱动部分、执行单元、测量单元、人机接口部分和环境控制部分，其特征是：系统以PLC控制器(8)为核心，以双轴水平传感器(6)、压力传感器(9)和限位传感器(2)构成系统的测量单元，其检测信号输出端与PLC控制器(8)的输入接口连接。

2.根据权利要求1所述的车载自动调平系统，其特征是：在所述液压驱动部分与执行单元中，电磁换向阀(10)的输入端分别通过继电器与PLC控制器(8)的输出接口连接，所述电磁换向阀(10)分别与各液压撑腿(3)、水平油缸(4)、液压调速装置(24)相连接。

3.根据权利要求1或2所述的车载自动调平系统，其特征是：所述PLC控制器(8)的输入输出接口还分别与操作员面板(23)、车外操作盒(7)和远程通讯接口(15)有信号交互连接。

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