CN216434256U - 线路故障检测系统和工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械技术领域，提供一种线路故障检测系统和工程机械。所述起重机线路故障检测系统包括电源装置、电流传感器、控制器和多个用电负载；电流传感器串联电连接于控制器与电源装置连接的主供电线路上，控制器的多个输出端口一一对应电连接多个用电负载以形成多个相互并联的分支供电线路，电流传感器与控制器通信连接；控制器用于向分支供电线路输出控制信号，确定控制信号对应的用电负载在正常运行过程中的总标准电流范围以及在控制器输出控制信号前后电流传感器检测到的电流值的差值，并根据总标准电流范围和差值确定对应的分支供电线路存在故障。该系统能够快速定位故障部位，大幅减少排故时间。

Description

线路故障检测系统和工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种线路故障检测系统和工程机械。

背景技术

随着目前汽车起重机的发展，起重机的操作安全越来越受到重视。目前主要是利用起重机的运动控制器自身的故障诊断系统进行起重机线路输入输出故障诊断。

对于起重机的模拟量输入信号，一般传感器有起始电流或者电压信号，例如电流型的压力传感器采样值范围为4-20mA，油门踏板的采样值一般为1.1～3V。运动控制器可以很好的利用这些起始信号和上限采样值来判断当前线路的短路和断路故障。对于数字输出信号，控制器只能利用其硬件上设计的电流反馈电路来采样输出管脚上的电流进行故障诊断。

然而，运动控制器的输出管脚多达上百路，超大吨位起重机中运动控制器输出管脚甚至多达数百条。若将电流反馈电路全面覆盖运动控制器的所有输出管脚，则将极大提高运动控制器的成本。因此通常不会在所有输出管脚上进行设计，从而导致在操作手操作起重机进行作业时，若线路发生故障，往往需要耗费大量时间排查到故障部位。

实用新型内容

本实用新型提供一种线路故障检测系统和工程机械，用以解决现有技术中起重机线路发生故障时需要耗费大量时间排查到故障部位的问题。

本实用新型提供一种线路故障检测系统，包括：电源装置、电流传感器、控制器和多个用电负载；所述控制器的电源输入端与所述电源装置通过主供电线路电连接，所述电流传感器串联电连接于所述主供电线路上，所述控制器的多个输出端口一一对应电连接多个所述用电负载以形成多个相互并联的分支供电线路，所述电流传感器与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器用于向所述分支供电线路输出控制信号，确定所述控制信号对应的所述用电负载在正常运行过程中的总标准电流范围以及在所述控制器输出所述控制信号前后所述电流传感器检测到的电流值的差值，并根据所述总标准电流范围和所述差值确定对应的所述分支供电线路存在故障。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，所述电流传感器与所述控制器分别连接在CAN总线上。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，所述控制器为可编程逻辑控制器。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，所述控制器包括中央处理单元和输出单元，所述输出单元与所述中央处理单元通信连接；其中，所述中央处理单元用于通过所述输出单元向所述分支供电线路输出所述控制信号，当所述分支供电线路存在故障时，控制所述输出单元切断对所述分支供电线路的电流输出。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，还包括指令执行器，所述控制器还包括输入单元，所述指令执行器和所述中央处理单元分别与所述输入单元通信连接。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，还包括报警器，所述报警器与所述控制器通信连接。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示器，所述显示器与所述控制器通信连接；其中，在确定对应的所述分支供电线路存在故障的情况下，所述控制器向所述显示器输出故障代码。

根据本实用新型提供一种的线路故障检测系统，所述人机交互模块还包括触控屏，所述控制器包括存储单元，所述触控屏与所述存储单元通信连接。

本实用新型还提供一种工程机械，包括上述任一种所述的线路故障检测系统。

根据本实用新型提供的工程机械，所述工程机械包括底盘动力系统和上车动力系统，所述底盘动力系统和所述上车动力系统分别设有所述线路故障检测系统。

本实用新型提供的线路故障检测系统和工程机械，通过在电源装置与多条分支供电线路之间的主供电线路上设置电流传感器，且电流传感器与控制器通信连接，使电流传感器检测主供电线路上的电流反馈至控制器。控制器在对分支供电线路进行逻辑输出时，能够根据电流传感器实时检测到的电流值判断各个分支供电线路的运行情况，实现对供电系统运行状态的实时监控。应用该线路故障检测系统的起重机不用将电流反馈电路全面覆盖到运动控制器的所有输出管脚就能够帮助用户在数百条输出分支供电线路中快速定位到故障部位，大幅减少排故时间的同时也节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的线路故障检测系统的电路连接示意图；

图2是本实用新型提供的线路故障检测系统的结构框图；

附图标记：

1、电源装置； 2、电流传感器； 3、控制器；

31、中央处理单元； 32、输出单元； 33、输入单元；

4、用电负载； 5、报警器； 6、显示器；

7、指令执行器； 100、主供电线路； 200、分支供电线路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1至图2描述本实用新型的线路故障检测系统。

图1所示为本实用新型的线路故障检测系统的电路连接示意图。本实用新型实施例提供的线路故障检测系统包括电源装置1、电流传感器2、控制器3和多个用电负载4。控制器3的电源输入端与电源装置1通过主供电线路100电连接，电流传感器2串联电连接于主供电线路上。控制器3的多个输出端口一一对应电连接多个用电负载4以形成多个相互并联的分支供电线路200。电流传感器2与控制器3通信连接。

其中，控制器3用于向分支供电线路输出控制信号，确定控制信号对应的用电负载4在正常运行过程中的总标准电流范围以及在控制器3输出所述控制信号前后电流传感器2检测到的电流值的差值，并根据所述总标准电流范围和所述差值确定对应的分支供电线路200存在故障。

该线路故障检测系统可应用于工程机械上。以起重机为例，本实用新型实施例中的多个分支供电线路200即为起重机供电系统中的多条相互并联的分支供电线路。电源装置1通过主供电线路100为多个分支供电线路200上的用电负载4供电。电流传感器2的电流输入端与电源装置1的电流输出端电连接，电流传感器2的电流输出端与控制器3的电流输入端电连接。每一分支供电线路200上设有一个用电负载4。其中，用电负载4可以为电机、灯泡、喇叭、雨刮以及起重机动力系统中与动力执行器相连的电磁阀、比例阀等控制元件。

其中，动力执行器指的是起重机动力系统中的动力部件。起重机的动力系统通常为液压系统，动力执行器包括但不限于卷扬装置、回转装置、伸缩装置或变幅装置中的动力部件，比如回转装置中的回转马达、伸缩装置中的液压缸等。电磁阀和比例阀等控制元件对液压系统起到控制作用。通常一个动力执行器与至少一个控制元件处于同一液压控制系统中，即一个动力执行器对应至少一个控制元件，也即一个动力执行器对应至少一条分支供电线路200。

电流传感器2与控制器3通信连接，二者之间可通过有线通信连接和无线通信连接。在工程机械工作时，电流传感器2实时监测主供电线路上的电流并将检测到的电流值发送给控制器3。控制器3接收指令信息，该指令信息可以为操作手输入的用户指令或者由系统根据接收到的用户指令生成的控制指令。在控制器3接收到指令信息后，根据该指令信息及其内存储的程序生成相应的控制信号，并确定该控制信号对应驱动的一条或多条分支供电线路200上的用电负载4。

计算该指令信息对应的一条或多条分支供电线路200上的用电负载4在正常工作时的总标准电流范围。其中，每一用电负载4在正常工作时的标准电流范围预设于控制器3中，总标准电流范围的下限值可取该指令信息对应的所有用电负载4的标准电流范围的下限值之和，总标准电流范围的上限值可取该指令信息对应的所有用电负载4的标准电流范围的上限值之和。同时，控制器3将该控制信号从其输出端口输出给对应的分支供电线路200，以控制对应分支供电线路200上的用电负载4动作。

在控制器3向对应的分支供电线路200输出控制信号之前，电流传感器2检测到的电流值为I1；在控制器3向对应的分支供电线路200输出控制信号之后，电流传感器2检测到的电流值为I2。控制器3计算前后电流差值△I＝I2-I1。若电流差值△I超出所述总的标准电流范围，则表明对应的一条或多条分支供电线路200存在短路；若电流差值低于所述总的标准电流范围，则表明对应的一条或多条分支供电线路200存在断路。从而将故障定位到该指令信息对应的一条或多条分支供电线路200上。

例如，控制器3接收到的指令信息为控制回转结构向右转动并减小液压流量，控制器3生成向该回转机构对应的换向阀和节流阀的电磁线圈所在的分支供电线路通电的控制信号。若预设的换向阀和节流阀在正常工作时的标准电流范围分别为0.5-0.7A和0.6-0.65A，那么该控制信号对应的换向阀和节流阀的总标准电流范围为1.1-1.35A。若控制器3计算控制信号输出前后的电流差值高于1.35A，则表明换向阀和/或节流阀所在的分支供电线路存在短路。若控制器3计算控制信号输出前后的电流差值低于1.1A，则表明换向阀和/或节流阀所在的分支供电线路存在断路。

本实用新型实施例提供的线路故障检测系统，通过在电源装置1与多条分支供电线路200之间的主供电线路上设置电流传感器2，且电流传感器2与控制器3通信连接，使电流传感器2检测主供电线路上的电流反馈至控制器3。控制器3在对分支供电线路200进行逻辑输出时，能够根据电流传感器2实时检测到的电流值判断各个分支供电线路200的运行情况，实现对供电系统运行状态的实时监控。应用该线路故障检测系统的起重机不用将电流反馈电路全面覆盖到运动控制器的所有输出管脚就能够帮助用户在数百条输出分支供电线路中快速定位到故障部位，大幅减少排故时间的同时也节约了成本。

进一步地，本实用新型一些实施例中，电流传感器2与控制器3分别连接在CAN总线上。即电流传感器2与控制器3通过CAN总线进行数据通信，以保证电流传感器2与控制器3通讯的即时性。控制器3每次进行逻辑输出时，能够迅速根据电流数据判断供电线路是否存在故障，以利于系统快速反应做出线路保护动作。

本实用新型一些实施例中，控制器3为可编程逻辑控制器。其包括中央处理单元31。中央处理单元31用于接收和存储用户由编辑器键入的用户程序和数据，在控制器3运行过程中，根据指令信息执行用户程序完成相关动作。

如图2所示为本实用新型提供的线路故障检测系统的结构框图。其中，控制器3还包括输出单元32。输出单元32与中央处理单元31通信连接。其中，中央处理单元31用于通过输出单元32向分支供电线路200输出控制信号。根据所述差值和所述总标准电流范围确定对应的所述分支供电线路200是否存在故障。当所述分支供电线路200存在故障时，控制所述输出单元32切断对所述分支供电线路200的电流输出。

其中，输出单元32包括多个输出端口，中央处理单元31接收到指令信息后，根据该指令信息和其内存储的用户程序逻辑生成相应的控制信号，并通过输出单元32中与该控制信号相应的输出端口输出控制信号。该控制信号为开关量输出信号或模拟量输出信号。

该线路故障检测系统还包括指令执行器7，控制器3还包括输入单元33，指令执行器7和中央处理单元31分别与输入单元33通信连接。输入单元33包括多个输入端口，电流传感器2检测到的电流数据通过一输入端口实时传输到中央处理单元31。指令信息通过另一输入端口传输到中央处理单元31。例如，操作手通过指令执行器7将指令信息输出给输入单元33。指令执行器7可以为控制起重机回转的电控手柄以及控制电机启动的控制开关等。

在中央处理单元31通过输出单元32输出控制信号后，计算其输出控制信号前后的电流值的差值。其中，中央处理单元31输出控制信号之前的电流值指的是在输出控制信号之前的最后一次扫描周期内接收到的电流值。中央处理单元31输出控制信号后的电流值指的是在其输出控制信号之后的第一次扫描周期内接收到的电流值。

中央处理单元31根据用户程序逻辑确定控制信号对应的用电负载4，并计算该控制信号对应的所有用电负载4在正常运行过程中的总标准电流范围。中央处理单元31将该总标准电流范围与上述计算得到的差值进行比较。

若该差值超出总标准电流范围且大于第一阈值时，则判断该控制信号对应的用电负载4所在的分支供电线路存在短路故障。若该差值低于总标准电流范围且小于第二阈值时，则判断该控制信号对应的用电负载4所在的分支供电线路存在断路故障。若确定存在上述故障，则中央处理单元31控制输出单元32切断对应的分支供电线路200的电流输出，尤其在分支供电线路200出现短路的情况下，可保护供电线路的安全。

本实用新型一些实施例中，该线路故障检测系统还包括报警器5。报警器5与控制器3通信连接。其中，在确定控制信号对应的分支供电线路200存在故障的情况下，控制器3控制报警器5发出报警信息。报警器5可以为于控制器3通信连接的蜂鸣器或报警灯。报警器5与控制器3可通过CAN总线通信连接。

本实用新型一些实施例中，该线路故障检测系统还包括人机交互模块，人机交互模块包括显示器6，显示器6与控制器3通信连接。其中，在确定对应的分支供电线路200存在故障的情况下，控制器3向显示器6输出故障代码，以供操作手和维保人员参考。

其中，也可以通过显示器6输出故障提示和报警信息。故障代码显示发生故障对应的指令信息，以及该指令信息对应的控制信息和输出端口，从而可定位故障出现在与对应的输出端口电连接的分支供电线路上，实现对故障位的快速排查，极大缩短排故时间。

其中，控制器3还包括存储单元，存储单元用于存储用户编辑的程序。每一用电负载4的标准电流范围数据存储于存储单元内。

进一步地，人机交互模块还包括触控屏，控制器3包括存储单元，触控屏与存储单元通信连接。其中，触控屏用于将用电负载4的标准电流范围数据输入存储单元进行存储，以便中央处理单元31在执行程序逻辑时调用。在更换个别用电负载4而导致其标准电流范围变化时，可通过触控屏输入更新该用电负载4的标准电流范围。

本实用新型还提供一种工程机械，该工程机械包括上述任一实施例所述的线路故障检测系统。该工程机械不限于起重机、挖掘机和泵车等。

本实用新型实施例提供的工程机械包括底盘动力系统和上车动力系统，底盘动力系统和上车动力系统分别设有上述任一实施例所述的线路故障检测系统。本实施例通过两个故障检测系统分别检测底盘动力系统和上车动力系统中供电线路的故障。例如，该工程机械为汽车起重机，即装有普通汽车底盘或特制汽车底盘的一种起重机。

具体地，底盘动力系统设有第一电源装置、第一控制器和第一电流传感器，上车动力系统设有第二电源装置、第二控制器和第二电流传感器。

第一电流传感器设置于第一电源装置与第一控制器电连接的第一主供电线路上，且第一电流传感器与第一控制器通信连接，底盘动力系统中的多个用电负载一一对应电连接于第一控制器的多个输出端口，从而形成底盘线路故障检测系统。

第二电路传感器设置于第二电源装置与第二控制器电连接的第二主供电线路上，且第二电流传感器与第二控制器通信连接，上车动力系统中的多个用电负载一一对应电连接于第二控制器的多个输出端口，从而形成上车线路故障检测系统。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线路故障检测系统，其特征在于，包括：电源装置、电流传感器、控制器和多个用电负载；所述控制器的电源输入端与所述电源装置通过主供电线路电连接，所述电流传感器串联电连接于所述主供电线路上，所述控制器的多个输出端口一一对应电连接多个所述用电负载以形成多个相互并联的分支供电线路，所述电流传感器与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器用于向所述分支供电线路输出控制信号，确定所述控制信号对应的所述用电负载在正常运行过程中的总标准电流范围以及在所述控制器输出所述控制信号前后所述电流传感器检测到的电流值的差值，并根据所述总标准电流范围和所述差值确定对应的所述分支供电线路存在故障。

2.根据权利要求1所述的线路故障检测系统，其特征在于，所述电流传感器与所述控制器分别连接在CAN总线上。

3.根据权利要求1所述的线路故障检测系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

4.根据权利要求3所述的线路故障检测系统，其特征在于，所述控制器包括中央处理单元和输出单元，所述输出单元与所述中央处理单元通信连接；其中，所述中央处理单元用于通过所述输出单元向所述分支供电线路输出所述控制信号，当所述分支供电线路存在故障时，控制所述输出单元切断对所述分支供电线路的电流输出。

5.根据权利要求4所述的线路故障检测系统，其特征在于，还包括指令执行器，所述控制器还包括输入单元，所述指令执行器和所述中央处理单元分别与所述输入单元通信连接。

6.根据权利要求1所述的线路故障检测系统，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述控制器通信连接。

7.根据权利要求1所述的线路故障检测系统，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示器，所述显示器与所述控制器通信连接；其中，在确定对应的所述分支供电线路存在故障的情况下，所述控制器向所述显示器输出故障代码。

8.根据权利要求7所述的线路故障检测系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括触控屏，所述控制器包括存储单元，所述触控屏与所述存储单元通信连接。

9.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的线路故障检测系统。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括底盘动力系统和上车动力系统，所述底盘动力系统和所述上车动力系统分别设有所述线路故障检测系统。

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