CN209024077U - 新型汽车吊运动安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型汽车吊运动安全控制系统，由臂架控制系统、吊具控制系统、行走控制系统、车辆常规控制系统和安全保护系统等子系统组成。在对汽车吊进行安全控制时，引入CAN总线控制。CAN总线协议是一种架构开放、广播式的网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。作为一种极具应用潜力的控制器局域网总线，近年来在汽车计算机控制系统以及纺织机械、包装机械、造纸机械、农业机械、工程机械、机器人和其他开放式分布智能控制领域得到了越来越广泛的应用。

Description

新型汽车吊运动安全控制系统

技术领域

本实用新型属于建筑机械领域，尤其涉及一种汽车吊运动安全控制系统，适用于建筑起重机安全控制的使用。

背景技术

汽车吊起重机(简称汽车吊)主要应用于公路、桥梁、建筑和抢险等的工程队、建筑业、电力安装部门的作业。而汽车吊安全控制系统是提供一种高度可靠的安全保护手段的系统，可以最大限度地避免相关设备的不安全状态，防止恶性事故的发生或在事故发生后尽可能地减少损失，保护生产装置及最重要的人身安全。但目前应用于汽车吊运动安全的传统控制系统存在以下不足：（1）通信方式不够灵活，不能便捷的构成多机备份系统；（2）信息传输时间长，易受干扰，重发送信号时间较长；（3）与总线其他节点有联系，导致节点上其他操作受影响；（4）系统可靠性较低，产品维修费用较高；（5）不能实现远程检测、故障诊断，自动化程度较低。

为解决以上问题，从现场实际施工的角度出发，综合考虑安全性、可靠性与自动化控住，故采取该新型的汽车吊运动安全控制系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可靠实用的新型汽车吊运动安全控制系统。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的新型汽车吊运动安全控制系统，主要由液压杆、驾驶室、臂架控制系统、回转支撑装置、吊具控制系统、上车回转部分、行走控制系统、车轮、底盘、安全保护系统、车辆常规控制系统、大臂、另一液压杆、吊臂、前端装置、取物装置、操作手柄、下车行走部分组成，其特征在于：安全保护系统、操作手柄及吊具控制系统位于汽车吊的操作室中；液压杆、吊臂、吊具、臂架控制系统及取物装置设于汽车吊的大臂位置处，能实现汽车吊吊物运动；回转支撑装置设于汽车吊的回转平台位置处，行走控制系统、车轮及底盘设于汽车吊的下车行走部分处。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的一种新型汽车吊运动安全控制系统，包括汽车吊和汽车吊的安全控制系统，其特征在于：还包括汽车吊CAN总线和J1939网络，所述汽车吊CAN总线由1个CANOPEN网络组成，CANOPEN网络由控制器APAX-6572、显示屏、吊具控制器APAX-6572、长度角度传感器和带CAN控制器APAX-6572的操作手柄组成，显示屏、吊具控制器、长度角度传感器及操作手柄各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口；

所述的J1939网络由控制器APAX-6572、发动机和驱动器组成，发动机和驱动器各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口。

上述显示屏的CAN接口与控制器APAX-6572CAN接口通过CAN的总线进行连接，控制器APAX-6572的LAN2接口与吊具控制器INCAN的接口通过CAN的总线相互连接，吊具控制器的脉冲信号及方向信号发送给用于驱动发动机的驱动器，吊具控制器的PUL+25引脚、PUL-13引脚、DIR+24引脚、DIR-12引脚、Enable+4引脚及Enable-16引脚与对应的驱动器的PUL+引脚、PUL-引脚、DIR+引脚、DIR-引脚、ENB+引脚及ENB-引脚连接；驱动器的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚及B-引脚与GND点短接后与发动机的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚的相应的引脚连接，实现脉冲信号及方向信号的传输，从而驱动发动机运转；

角度长度传感器的 A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚、Z+引脚、Z-引脚与吊具控制器的ENC_ A+引脚、ENC_ A-引脚、ENC_ B+引脚、ENC_ B-引脚、ENC_ Z+引脚、ENC_ Z-引脚相互连接，实现角度长度信号的反馈。

本实用新型所述的新型汽车吊运动安全控制系统存在以下优点：（1）通信方式灵活，便捷的构成多机备份系统；（2）信息通信的传输时间短，不易受外界信号的干扰；（3）与总线其他节点并无联系，节点上其他操作不受影响；（4）系统可靠性较高；（5）实现远程检测、故障诊断，自动化程度较高。

附图说明

图1为本实用新型的汽车吊的二维图。

图2为本实用新型的汽车吊CAN总线网络图。

图3为本实用新型的汽车吊运动安全控制系统组成图。

图4为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的控制系统进行详细说明：

如图1、图2、图3所示，本实用新型所述的新型汽车吊运动安全控制系统，包括汽车吊和汽车吊的安全控制系统，汽车吊主要由液压杆1、驾驶室2、臂架控制系统3、回转支撑装置4、吊具控制系统5、上车回转部分6、行走控制系统7、车轮8、底盘9、安全保护系统10、车辆常规控制系统11、大臂12、另一液压杆13、吊臂14、前端装置15、取物装置16、操作手柄17、下车行走部分18组成。其中安全保护系统10、操作手柄17及吊具控制系统5位于汽车吊的操作室位置；液压杆1、吊臂14、臂架控制系统3及取物装置16位于汽车吊的大臂12位置；回转支撑装置4位于汽车吊的回转平台，行走控制系统7、车轮8及底盘9位于汽车吊的下车行走部分18。所述的液压杆1、驾驶室2、臂架控制系统3、回转支撑装置4、吊具控制系统5、上车回转部分6、行走控制系统7、车轮8、底盘9、安全保护系统10、车辆常规控制系统11、大臂12、另一液压杆13、吊臂14、前端装置15、取物装置16、操作手柄17、下车行走部分18为现有技术产品，汽车吊是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。缺点是工作时需要支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。汽车吊的安全控制系统由臂架控制系统、吊具控制系统、行走控制系统、车辆常规控制系统和安全保护系统等子系统组成：

（1）臂架控制系统：为现有技术产品，通过俯仰液压缸的伸缩来调整臂架的俯仰角度，通过伸缩液压缸的伸缩来调节伸缩臂的伸出长度，从而实现不同位置的物品吊运作业。

（2）吊具控制系统：为现有技术产品，是汽车吊的工作系统，主要起吊运物品的作用。通过液压马达驱动回转支承，实现吊具横梁的旋转动作；通过伸缩液压缸的伸缩实现20/40英尺的转换；通过旋锁液压缸的伸缩完成解锁闭锁功能；通过侧移液压缸的伸缩实现吊具的左右移动；通过阻尼液压缸防止吊具的摇摆晃动，提高吊具工作的平稳性。

（3）行走控制系统：为现有技术产品，由操作手柄，动力脱挡开关，变速箱挡位电磁阀，变速箱温度、压力、速度传感器和驻车系统组成。控制对象由发动机、变速箱、传动轴、驱动桥、轮胎等组成。动力传动路线：发动机→变速箱→传动轴→驱动桥→轮胎。发动机是整个设备的动力源，由进气系统、排气系统、燃油系统、冷却系统、电气系统、发动机本体、发动机支撑等组成。变速箱(包括变矩器)传递力矩，并提供档位控制以控制行驶速度和方向。

(4) 车辆常规控制系统：为现有技术产品，包括空调电路、刮水洗涤电路、信号系统、工作照明系统和辅助元件(如收音机、点烟器等)。

(5) 安全保护系统：为现有技术产品，汽车吊电控系统拥有全面快速灵敏的安全检测、稳定可靠的安全保护和周全的异常处理等特征。具有发动机保护系统、吊具保护系统、机械和电气双重防倾翻保护及液压油温保护系统。

本实用新型所述的新型汽车吊运动安全控制系统：包括汽车吊和汽车吊的安全控制系统，其特征在于：还包括汽车吊CAN总线和J1939网络，所述汽车吊CAN总线由1个CANOPEN网络组成，CANOPEN网络由控制器APAX-6572、显示屏、吊具控制器APAX-6572、长度角度传感器和带CAN控制器APAX-6572的操作手柄组成，显示屏、吊具控制器、长度角度传感器及操作手柄各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口；

所述的J1939网络由控制器APAX-6572、发动机和驱动器组成，发动机和驱动器各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口。显示屏显示故障报警信息和整车工作状态:吊重重量、臂架伸出长度、臂架伸出角度、实际力矩及安全力矩等，还可实现系统初始化参数的标定。吊具控制器接收控制器发出的动作指令，并将吊具的工作状态信息发给控制器。长度角度传感器将测到的臂架伸出长度、俯仰角度的数据发给控制器。操作手柄将臂架的动作指令、吊具的动作指令发送给控制器。

控制器、发动机和驱动器组成J1939网络。发动机ECU将发动机运行参数、故障信息发给控制器。控制器接收发动机、驱动器的状态信息，并将运行指令发给发动机、驱动器。驱动器接收控制器发出的指令，并将驱动器运行状态、故障信息发给控制器。

控制器将设备的状态信息(输入输出、故障) 臂架伸出长度、实际吊重重量、当前状态最大吊重重量、安全力矩、实际力矩等)发给显示屏，显示屏实时显示整车状态信息。控制器根据接收到的实时信息做出判断，将相对应的指令发送给执行机构，保证整个系统的稳定运行，实现设定的功能。

其优点在于CAN总线技术为多主机式工作，通信方式灵活。可以方便地构成冗余多机备份系统，提高系统的可靠性；具有很好的实时性。可以点对点、一点对多点或全局广播方式传送和接收数据；短帧结构使信息传输时间短，受干扰的概率低，重新发送时间短；抗干扰能力较强，通信介质可以是双绞线，也可是光纤；强容错能力及较好的数据传输同步性保证了数据传输的可靠性；节点有识别永久性故障和短暂故障的能力；对于短暂的扰动，CAN可对错误进行标定并重发。对严重的故障，CAN具有自动关闭总线的功能，切断它与总线上其他节点的关系，使总线上的其他操作不受影响。通过带CAN的控制器完成控制功能，实现数据和命令的传送以及正面吊各功能机构间的协调工作、安全保护、故障显示，提高了系统的可靠性，降低产品的维修成本，实际使用中受到用户的好评。通过使用CAN技术提高了设备的功能拓展性。借助现在发达的通信网络，通过手机、电脑等实现远程检测、故障诊断，为自动化作业提供了有力的保证，这些是传统控制方式难以实现的。

本实用新型所述的新型汽车吊运动安全控制系统的操作方法为：吊重重量、臂架伸出长度、臂架伸出角度、实际力矩及安全力矩等，还可实现系统初始化参数的标定。吊具控制器接收控制器发出的动作指令，并将吊具的工作状态信息发给控制器。长度角度传感器将测到的臂架伸出长度、俯仰角度的数据发给控制器。操作手柄将臂架的动作指令、吊具的动作指令发送给控制器。控制器、发动机和驱动器组成J1939网络。发动机将发动机运行参数、故障信息发给控制器。控制器接收发动机、驱动器的状态信息，并将运行指令发给发动机、驱动器。驱动器接收控制器发出的指令，并将驱动器运行状态、故障信息发给控制器。控制器将设备的状态信息(输入输出、故障) 臂架伸出长度、实际吊重重量、当前状态最大吊重重量、安全力矩、实际力矩等)发给显示屏，显示屏实时显示整车状态信息。控制器根据接收到的实时信息做出判断，将相对应的指令发送给执行机构，保证整个系统的稳定运行，实现设定的功能。

由控制器APAX-6572、吊具控制器、显示屏、长度角度传感器、发动机及启动器构成本产品的运动安全控制系统电路。

如图4所示，为本实用新型的具体电路连接图。显示屏的CAN接口与控制器APAX-6572CAN接口通过CAN的总线进行连接，同时控制器APAX-6572的LAN2接口与吊具控制器INCAN的接口也通过CAN的总线相互连接，而吊具控制器的脉冲信号及方向信号发送给用于驱动发动机的驱动器，其是通过吊具控制器PUL+25、PUL-13、DIR+24、DIR-12、Enable+4（COM+14、OVCC1）及Enable-16（OGND15、Alarm2）等引脚与对应的驱动器PUL+、PUL-、DIR+、DIR-、ENB+及ENB-等引脚连接实现的。而驱动器的A+、A-、B+、B-及B-与GND短接与对应的发动机A+、A-、B+、B-对应的引脚连接实现脉冲信号及方向信号的传输，从而驱动发动机运转。使操作手柄，动力脱挡开关启动之后通过信号的传输到发动机运转，发动机运转经变速箱、传动轴、驱动桥作用轮胎运行，实现行走控制系统工作。

吊具控制器的脉冲信号及方向信号发送给驱动器是通过吊具控制器PUL+25、PUL-13、DIR+24、DIR-12、Enable+4（COM+14、OVCC1）及Enable-16（OGND15、Alarm2）等引脚与对应的驱动器PUL+、PUL-、DIR+、DIR-、ENB+及ENB-等引脚连接实现。而驱动器的A-、A+、B-、C+及C-与GND短接与对应的回转发动机A-、A+、B-、B+对应的引脚连接实现脉冲信号及方向信号的传输，从而驱动回转盘上的回转发动机运转，实现汽车吊的回转运动。

吊具控制系统是汽车吊的工作系统，主要起吊运物品的作用。通过液压马达驱动回转支承，实现吊具横梁的旋转动作；其中旋转的角度由电路中角度长度传感器的 A+、A-、B+、B-、Z+、Z-各引脚与吊具控制器的ENC_ A+、ENC_ A-、ENC_ B+、ENC_ B-、ENC_ Z+、ENC_Z-各引脚相互连接实现角度信号的反馈。

Claims (3)

1.一种新型汽车吊运动安全控制系统，主要由液压杆（1）、驾驶室（2）、臂架控制系统、回转支撑装置（4）、吊具控制系统（5）、上车回转部分（6）、行走控制系统（7）、车轮、底盘（9）、安全保护系统（10）、车辆常规控制系统（11）、大臂（12）、另一液压杆（13）、吊臂（14）、前端装置（15）、取物装置（16）、操作手柄（17）、下车行走部分（18）组成，其特征在于：安全保护系统（10）、操作手柄（17）及吊具控制系统（5）位于汽车吊的操作室中；液压杆（1）、吊臂（14）、吊具、臂架控制系统（3）及取物装置（16）设于汽车吊的大臂（12）位置处，能实现汽车吊吊物运动；回转支撑装置（4）设于汽车吊的回转平台位置处，行走控制系统（7）、车轮（8）及底盘（9）设于汽车吊的下车行走部分（18）处。

2.一种新型汽车吊运动安全控制系统，包括汽车吊和汽车吊的安全控制系统，其特征在于：还包括汽车吊CAN总线和J1939网络，所述汽车吊CAN总线由1个CANOPEN网络组成，CANOPEN网络由控制器APAX-6572、显示屏、吊具控制器APAX-6572、长度角度传感器和带CAN控制器APAX-6572的操作手柄组成，显示屏、吊具控制器、长度角度传感器及操作手柄各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口；

所述的J1939网络由控制器APAX-6572、发动机和驱动器组成，发动机和驱动器各自通过CAN总线接入到带120Ω电阻的控制器APAX-6572外接扩展CAN总线接口。

3.根据权利要求2所述的新型汽车吊运动安全控制系统，其特征在于：显示屏的CAN接口与控制器APAX-6572CAN接口通过CAN的总线进行连接，控制器APAX-6572的LAN2接口与吊具控制器INCAN的接口通过CAN的总线相互连接，吊具控制器的脉冲信号及方向信号发送给用于驱动发动机的驱动器，吊具控制器的PUL+25引脚、PUL-13引脚、DIR+24引脚、DIR-12引脚、Enable+4引脚及Enable-16引脚与对应的驱动器的PUL+引脚、PUL-引脚、DIR+引脚、DIR-引脚、ENB+引脚及ENB-引脚连接；驱动器的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚及B-引脚与GND点短接后与发动机的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚的相应的引脚连接，实现脉冲信号及方向信号的传输，从而驱动发动机运转；

角度长度传感器的 A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚、Z+引脚、Z-引脚与吊具控制器的ENC_ A+引脚、ENC_ A-引脚、ENC_ B+引脚、ENC_ B-引脚、ENC_ Z+引脚、ENC_ Z-引脚相互连接，实现角度长度信号的反馈。