工程机械安全控制装置、方法、系统及工程机械与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种工程机械安全控制装置、一种工程机械安全控制方法、一种工程机械安全控制系统及一种工程机械。


背景技术：

2.在实际施工过程中，工程机械如挖掘机等经常会有发动机的起动操作，也会有发动机工作而液压动作停止的工况。目前现有的安全保护，大多通过一个先导安全手柄，来控制液压先导电磁阀的通断，实现允许和禁止液压动作的功能，但是现有技术一方面未能将发动机和先导阀以及其它液压阀进行综合控制，另一方面往往使用了较多的继电器设备，且控制电路复杂，不便于维修及排查故障。


技术实现要素：

3.本发明实施方式的目的是提供一种工程机械安全控制装置、方法、系统及工程机械，以解决现有技术控制复杂且不便于维修的问题。
4.为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供一种工程机械安全控制装置，包括第一开关、控制器、第二开关、先导电磁阀及电控模块，所述第一开关与所述控制器连接，所述控制器、电控模块及第二开关依次电连接，且所述控制器、先导电磁阀及第二开关依次电连接；
5.所述第二开关用于选择性控制所述电控模块或所述先导电磁阀接地；
6.所述控制器用于在接收到所述第一开关选通的第一电信号、接收到所述第一开关选通的第二电信号以及在所述电控模块接地的情况下，控制所述电控模块得电，以使得所述电控模块控制所述工程机械的起动机启动；
7.所述控制器还用于在接收到所述第一开关选通的第一电信号以及在所述先导电磁阀接地的情况下，控制所述先导电磁阀得电，以使得所述工程机械的液压油路导通。
8.可选地，所述安全控制装置还包括：
9.无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器连接；
10.所述无线通信模块用于接收来自远程终端的锁止指令并将所述锁止指令发送至所述控制器；
11.所述控制器还用于在接收到所述锁止指令后控制所述先导电磁阀及所述电控模块失电。
12.可选地，所述第一开关为钥匙开关，所述钥匙开关的输入端与电源连接，所述钥匙开关的第一输出端与所述控制器的第一输入端连接，所述钥匙开关的第二输出端与所述控制器的第二输入端连接；
13.所述电控模块为继电器，所述控制器的第一输出端与所述继电器的正极连接，所述继电器的负极与所述第二开关连接；
14.所述工程机械的起动机通过所述继电器的常开触点与电源连接；
15.所述控制器的第二输出端与所述先导电磁阀的正极连接，所述先导电磁阀的负极与所述第二开关连接。
16.可选地，所述第二开关包括常开触点及常闭触点，所述第二开关的常开触点与所述先导电磁阀的负极连接，所述第二开关的常闭触点与所述继电器的负极连接，所述第二开关的公共端接地。
17.可选地，所述第二开关的常闭触点还与所述控制器的第三输入端连接，用于检测所述继电器是否接地。
18.可选地，所述第二开关的常开触点还与所述控制器的第四输入端连接，用于检测所述先导电磁阀是否接地。
19.在本发明的第二方面，提供一种工程机械安全控制方法，应用于上述的工程机械安全控制装置，所述方法包括：
20.在接收到所述第一开关选通的第一电信号、接收到所述第一开关选通的第二电信号以及在所述电控模块接地的情况下，控制所述电控模块得电，以使得所述电控模块控制所述工程机械的起动机启动；
21.在接收到所述第一开关选通的第一电信号以及在所述先导电磁阀接地的情况下，控制所述先导电磁阀得电，以使得所述工程机械的液压油路导通。
22.可选地，所述方法还包括：
23.判断是否接收到来自远程终端的锁止指令；
24.若接收到所述锁止指令，控制所述电控模块失电，以使得所述工程机械的起动机无法启动，以及控制所述先导电磁阀失电，以使得所述工程机械的液压油路断开。
25.在本发明的第三方面，提供一种工程机械安全控制系统，包括：
26.起动机，用于起动发动机；
27.液压油路，用于在导通时允许所述工程机械的液压系统工作，在断开时禁止所述工程机械的液压系统工作；以及
28.上述的工程机械安全控制装置。
29.在本发明的第四方面，提供一种工程机械，包括：
30.上述的工程机械安全控制系统。
31.本发明能够保证在起动发动机时，液压系统无法工作，在减轻了起动负载的同时还保障了安全，并且能够保证发动机在任意状态都不会被二次起动，相比现有技术，本发明能更有效的实现发动机起动与液压系统动作的工作和锁止，且控制更简单，维修更方便，成本更低。
32.本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
33.附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
34.图1是本发明优选实施方式提供的一种工程机械安全控制装置的结构示意图；
35.图2是本发明优选实施方式提供的控制逻辑图。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
37.在本实施方式的第一方面，提供一种工程机械安全控制装置，包括第一开关、控制器、第二开关、先导电磁阀及电控模块，第一开关与控制器连接，控制器、电控模块及第二开关依次电连接，且控制器、先导电磁阀及第二开关依次电连接；第二开关用于选择性控制电控模块或先导电磁阀接地；控制器用于在接收到第一开关选通的第一电信号、接收到第一开关选通的第二电信号以及在电控模块接地的情况下，控制电控模块得电，以使得电控模块控制工程机械的起动机启动；控制器还用于在接收到第一开关选通的第一电信号以及在先导电磁阀接地的情况下，控制先导电磁阀得电，以使得工程机械的液压油路导通。
38.如此，本实施方式能够保证在起动发动机时，液压系统无法工作，在减轻了起动负载的同时还保障了安全，并且能够保证发动机在任意状态都不会被二次起动，相比现有技术，本实施方式能更有效的实现发动机起动与液压系统动作的工作和锁止，且控制更简单，维修更方便，成本更低。
39.具体的，第一开关可以为实体开关如钥匙开关，也可以为虚拟开关，如触摸屏上的开关控件，通过开关控件实现对相应开关电路的控制，本实施方式对此不作限定。其中，第一开关用于选通给控制器的第一电信号和/或第二电信号，可以理解的，当第一开关未选通第一电信号或第二电信号时，系统处于下电状态。本实施方式中，第一开关选通第一电信号表示系统上电，第一开关选通第二电信号表示系统处于发动机起动状态。第二开关为先导安全开关，电控模块为电控开关，例如继电器等。本实施方式中，控制器与先导电磁阀、先导安全开关形成第一回路，控制器与电控模块及先导安全开关形成第二回路，先导安全开关用于选通第一回路或第二回路，可以理解的，先导电磁阀的正极及电控模块的正极分别与控制器连接，当先导安全开关选通第一回路时，先导电磁阀的负极接地，当先导安全开关选通第二回路时，电控模块的负极接地。当先导安全开关选通第一回路时，第二回路为断路，此时电控模块失电，起动机处于无法工作的状态，此时若控制器接收到第一电信号，则控制器的输出端输出系统电压，使先导电磁阀通电，从而控制液压油路导通，此时工程机械的液压系统能够正常工作；当先导安全开关选通第二回路时，第一回路为断路，此时先导电磁阀失电，液压油路为断路，工程机械的液压系统处于无法工作的状态，若此时控制器接收到第一电信号且接收到第二电信号，控制器的输出端输出系统电压，使电控模块得电，此时起动机的控制端与电源之间为通路，起动机工作，从而有效保证液压系统与发动机起动不会同时动作。可以理解的，控制器可以通过检测安全先导开关的触点状态等方式来检测安全先导电磁阀及电控模块是否接地，本实施方式对此不作限定。
40.本实施方式中，安全控制装置还包括：无线通信模块，无线通信模块与控制器连接；无线通信模块用于接收来自远程终端的锁止指令并将锁止指令发送至控制器；控制器还用于在接收到锁止指令后控制先导电磁阀及电控模块失电。无线通信模块可以为以太网转can总线模块，用于将接收到的远程锁止指令通过can总线发送给控制器，当控制器接收到锁止指令后，控制器的输出端不允许输出系统电压，此时先导电磁阀及电控模块均失电，先导电磁阀及起动机均处于无法工作的状态，从而实现远程对机械的锁止控制。可以理解的，当需要解除机械的锁止状态时，也可通过远程终端发送解锁指令或者通过本地端向控
制器发送解锁指令。
41.如图1所示，本实施方式中，第一开关为钥匙开关，电控模块为继电器，作为控制起动机的起动继电器。其中，钥匙开关包括关机档off、上电档on及起动档st，其中，钥匙开关的输入端b与蓄电池bat连接、其第一输出端acc及第二输出端r2分别与控制器的第一输入端di1及第二输入端di2连接，当钥匙开关的b端与acc端连通时，控制器的di1端接入高电平的第一电信号，当钥匙开关的b端与acc端及r2端连通时，控制器的di2端接入高电平的第二电信号。本实施方式中，安全先导开关包括一组常开触点及一组常闭触点，控制器的第一输出端do1与继电器的正极连接，继电器的负极与先导安全开关的常闭触点连接，控制器的第二输出端do2与先导电磁阀的正极连接，先导电磁阀的负极与先导安全开关的常开触点连接，先导安全开关的公共端接地，当先导安全开关的公共端与其常闭触点选通时，继电器的负极接地，第二回路被选通，当先导安全开关的公共端与其常开触点选通时，先导电磁阀的负极接地，第一回路被选通。起动继电器包括一组常开触点及一组常闭触点，继电器的常开触点与起动机的s端连接，继电器的常闭触点悬空，起动机的b端与蓄电池连接，起动机的gnd端接地。当继电器得电后，继电器的常开触点闭合，起动机的s端得电，起动机启动。可以理解的是，本实施方式中，继电器得电或失电指继电器线圈得电或失电。
42.为了检测继电器及先导电磁阀是否接地，本实施方式中，先导安全开关的常闭触点还与控制器的第三输入端di3连接，先导安全开关的常开触点还与控制器的第四输入端di4连接，这样，当先导安全开关的常开触点与其公共端连通时，控制器的di4端接地，此时控制器的di4端为0，当先导安全开关的常闭触点与其公共端连通时，控制器的di3端接地，此时控制器的di3端为0，这样，控制器通过检测di3端及di4端是否为0即可检测继电器及先导电磁阀是否接地，而无需额外增加检测装置。
43.如图2所示，本实施方式的控制流程如下：
44.控制器判断是否接收到远程终端的锁止指令；
45.若接收到远程终端发送的锁止指令，则控制器的do1端及do2端不被允许输出系统电压，起动机及先导电磁阀均处于无法工作的状态；若未接收到远程终端发送的锁止指令，则进一步判断钥匙开关是否处于上电档，控制器的di1端是否得电；
46.若控制器的di1端未得电，则控制器的do1端及do2端不输出系统电压，起动机及先导电磁阀均处于无法工作的状态；若控制器的di1端得电，则进一步判断控制器的di3端是否通过先导安全开关的常闭触点接地，以及控制器的di4端是否通过先导安全开关的常开触点接地；
47.若控制器的di3端未通过先导安全开关的常闭触点接地，控制器的do1端不输出系统电压，起动机处于无法工作的状态；若控制器的di3端通过先导安全开关的常闭触点接地，则进一步判断钥匙开关是否处于起动档，控制器的di2端是否得电；
48.若控制器的di2端得电，则控制器的do1端向继电器输出系统电压，继电器得电，起动机的s端与电源接通，起动机启动；若控制器的di2端未得电，则控制器的do1端不输出系统电压，起动机处于无法工作的状态；
49.若控制器的di4端未通过先导安全开关的常开触点接地，控制器的do2端不输出系统电压，安全先导电磁阀失电，液压油路断开，液压系统处于无法工作的状态；若控制器的di4端通过先导安全开关的常开触点接地，控制器的do2端输出系统电压，安全先导电磁阀
得电，液压油路导通，液压系统处于允许工作的状态。
50.这样，当先导安全开关处于起动位置时，第二回路被选通，起动继电器的负极接地，只要控制器给起动继电器的正极通电，起动机的s端即可接入控制信号，起动机即可工作，此时先导电磁阀的负极悬空，无论先导电磁阀的正极是否通电，先导电磁阀阀都无法工作，从而保证了在起动发动机时，液压系统不可能工作，即减轻了起动负载，又保障了安全。而当先导安全开关在液压动作位置时，第一回路被选通，先导电磁阀负极接地，只要控制器给先导电磁阀的正极通电，液压系统即被允许作业，此时起动继电器的负极悬空，无论起动继电器的正极是否通电，起动机的s端都无法接收控制信号，起动机无法工作，从而保证了在液压系统作业时，发动机不会被二次起动。
51.在本发明的第二方面，提供一种工程机械安全控制方法，应用于上述的工程机械安全控制装置，方法包括：
52.在接收到所述第一开关选通的第一电信号、接收到所述第一开关选通的第二电信号以及在所述电控模块接地的情况下，控制电控模块得电，以使得电控模块控制工程机械的起动机启动；
53.在接收到所述第一开关选通的第一电信号以及在所述先导电磁阀接地的情况下，控制先导电磁阀得电，以使得工程机械的液压油路导通。
54.可选地，方法还包括：
55.判断是否接收到来自远程终端的锁止指令；
56.若接收到锁止指令，控制电控模块失电，以使得工程机械的起动机无法启动，以及控制先导电磁阀失电，以使得工程机械的液压油路断开。
57.在本发明的第三方面，提供一种工程机械安全控制系统，包括：起动机，用于起动发动机；液压油路，用于在导通时允许工程机械的液压系统工作，在断开时禁止工程机械的液压系统工作；以及上述的工程机械安全控制装置。
58.在本发明的第四方面，提供一种工程机械，包括：上述的工程机械安全控制系统。
59.以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
60.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
61.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。