一种高空作业车保护控制系统及方法与流程

1.本发明涉及高空作业车保护技术领域，尤其公开了一种高空作业车保护控制系统及方法。


背景技术：

2.高空作业车在出现电气、液压故障时，其作业斗调平油缸、主臂变幅油缸、折臂变幅油缸、以及支臂变幅油缸等动作机构可能因电气误动作、泄压误动作、超载影响等情况出现失控、失速状态，造成人员以及吊装物体的伤害与损坏。
3.现有的高空作业车保护控制方式与方法一般是集成在与常规操作同一套控制系统与液压系统中，其保护动作与运行动作是同时工作的，一旦运行动作状态失效或故障，可能保护状态也同时失效。
4.现有高空作业车保护控制方式中存在的缺点主要有：
5.1、不是专门独立的保护机构，容易受到原控制系统、液压系统的影响，一旦出现某个控制元件、检测元件、执行元件不正常，可能出现保护失效。
6.2、不具备掉电保护功能，在电源关闭后，对于可能出现液压阀件泄露造成的液压失控不具备保护作用。
7.因此，现有高空作业车保护控制方式中存在的缺点，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种高空作业车保护控制系统，旨在解决现有高空作业车保护控制方式中存在的缺点的技术问题。
9.本发明的一方面涉及一种高空作业车保护控制系统，包括作业斗角度传感器、主臂角度传感器、副臂角度传感器、控制器、作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀，作业斗油缸锁止电磁阀与作业斗油缸相连接，主臂油缸锁止电磁阀与主臂油缸相连接，副臂油缸锁止电磁阀与副臂油缸相连接，其中，
10.作业斗传感器，用于检测作业斗角度；
11.主臂角度传感器，用于检测主臂角度；
12.副臂角度传感器，用于检测副臂角度；
13.控制器分别与作业斗角度传感器、主臂角度传感器、副臂角度传感器、作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀电连接，用于收集作业斗角度传感器检测到的作业斗角度、主臂角度传感器检测到的主臂角度、以及副臂角度传感器检测到的副臂角度，计算出单位时间内的角度变化率，并根据计算出的角度变化率结果判断高空作业车是否失控失速；若高空作业车失控失速时，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和/或副臂油缸锁止电磁阀工作，以对相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。
14.进一步地，高空作业车保护控制系统还包括三位选择开关，三位选择开关与控制
器电连接，三位选择开关包括手动锁止状态、手动解除状态和保护状态，在手动锁止状态下，作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入锁止状态，作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸无法动作；在手动解除状态下，作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入解锁状态，不会对作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸进行锁止；在保护状态下，保护控制系统进入工作状态，在检测到失控失速时自动将相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。
15.进一步地，作业斗角度传感器包括作业主角度主传感器和作业主角度副传感器，主臂角度传感器包括主臂角度主传感器和主臂角度副传感器，副臂角度传感器包括副臂角度主传感器和副臂角度副传感器。
16.进一步地，作业斗油缸锁止电磁阀包括作业斗油缸有杆腔锁止电磁阀和作业斗油缸无杆腔锁止电磁阀，主臂油缸锁止电磁阀包括主臂油缸有杆腔锁止电磁阀和主臂油缸无杆腔锁止电磁阀，副臂油缸锁止电磁阀包括副臂油缸有杆腔锁止电磁阀和副臂油缸无杆腔锁止电磁阀。
17.进一步地，高空作业车保护控制系统还包括状态信息显示面板，状态信息显示面板与控制器电连接，用于显示保护控制系统的工作状态、作业斗角度传感器检测的作业斗角度、主臂角度传感器检测的主臂角度、副臂角度传感器检测的副臂角度、作业斗油缸锁止电磁阀的工作状态、主臂油缸锁止电磁阀的工作状态和副臂油缸锁止电磁阀的工作状态。
18.进一步地，高空作业车保护控制系统还包括指示灯，指示灯与控制器电连接，用于显示保护控制系统的状态与故障。
19.进一步地，指示灯包括手动锁止状态指示灯、手动解除状态指示灯、保护状态指示灯、和/或报警指示灯。
20.进一步地，高空作业车保护控制系统还包括ups电源，ups电源与控制器电连接，用于作为独立的电源供电。
21.进一步地，控制器包括电源接口、输入接口、输出接口和can接口，电源接口与ups电源电连接，输入接口与三位选择开关电连接，can接口分别与作业斗角度传感器、主臂角度传感器、副臂角度传感器电连接，输出接口分别与作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀电连接。
22.本发明的另一方面涉及一种高空作业车保护控制方法，应用于上述的高空作业车保护控制系统中，高空作业车保护控制方法包括以下步骤：
23.识别三位选择开关所拨放的位置；
24.若识别到三位选择开关所拨放的位置处于手动锁止状态时，则控制作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入锁止状态，作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸无法动作；若识别到三位选择开关所拨放的位置处于手动解锁状态时，则控制作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入解锁状态，不会对作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸进行锁止；若识别到三位选择开关所拨放的位置处于保护状态时，则保护控制系统进入工作状态，在检测到失控失速时自动将相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。
25.本发明所取得的有益效果为：
26.本发明提供一种高空作业车保护控制系统，采用作业斗角度传感器、主臂角度传
感器、副臂角度传感器、控制器、作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀，控制器用于根据作业斗传感器检测到的作业斗角度、主臂角度传感器检测到的主臂角度、以及副臂角度传感器检测到的副臂角度，判断高空作业车是否失控失速；若高空作业车失控失速时，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和/或副臂油缸锁止电磁阀工作，以对相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。本发明提供的高空作业车保护控制系统，独立的保护控制系统，不受原控制系统影响；独立的电源，在原控制系统断电的情况下，能进行有效保护；通过选择开关简单方便的投入与解除保护，方便现场操作；双冗余的检测装置，保证检测的可靠性；检测各机构动作的动作范围与失速情况，对动作进行有效保护；直接在油缸接口上进行锁止保护，避免原液压系统影响；具备完善的状态与报警显示，方便操作。
附图说明
27.图1为本发明提供的高空作业车保护控制系统第一实施例的功能框图；
28.图2为本发明提供的高空作业车保护控制系统第二实施例的功能框图；
29.图3为本发明提供的高空作业车保护控制系统一实施例的电路原理框图；
30.图4为本发明提供的高空作业车保护控制方法一实施例的流程示意图；
31.图5为本发明提供的高空作业车保护控制方法一实施例的控制流程图。
32.附图标号说明：
33.10、三位选择开关；21、作业斗角度传感器；22、主臂角度传感器；23、副臂角度传感器；30、控制器；41、作业斗油缸锁止电磁阀；42、主臂油缸锁止电磁阀；43、副臂油缸锁止电磁阀；50、状态信息显示面板；60、指示灯；70、ups电源。
具体实施方式
34.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
35.如图1和图2所示，本发明第一实施例提出一种高空作业车保护控制系统，包括作业斗角度传感器21、主臂角度传感器22、副臂角度传感器23、控制器30、作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43，作业斗油缸锁止电磁阀41与作业斗油缸相连接，主臂油缸锁止电磁阀42与主臂油缸相连接，副臂油缸锁止电磁阀43与副臂油缸相连接，其中，作业斗角度传感器21，用于检测作业斗角度；主臂角度传感器22，用于检测主臂角度；副臂角度传感器23，用于检测副臂角度；控制器30分别与作业斗角度传感器21、主臂角度传感器22、副臂角度传感器23、作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43电连接，用于收集作业斗角度传感器21检测到的作业斗角度、主臂角度传感器22检测到的主臂角度、以及副臂角度传感器23检测到的副臂角度，计算出单位时间内的角度变化率，并根据计算出的角度变化率结果判断高空作业车是否失控失速；若高空作业车失控失速时，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和/或副臂油缸锁止电磁阀43工作，以对相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。在本实施例中，控制器30将计算出的单位时间内的角度变化率与预设在数据库内的角度变化阈值进行比较，若角度变化率超出预设的角度变化阈值时，则判断高空作业
车失控失速。若角度变化率未超出预设的角度变化阈值时，则判断高空作业车未失控失速。例如，控制器30计算单位时间内作业斗角度传感器21检测到的作业斗角度变化率，并将计算出的作业斗角度变化率与预设的作业斗角度变化阈值进行比较，若作业斗角度变化率超出预设的作业斗角度变化阈值时，则判断作业斗失控失速。控制器30计算单位时间内主臂角度传感器22检测到的主臂角度变化率，并将计算出的主臂角度变化率与预设的主臂角度变化阈值进行比较，若主臂角度变化率超出预设的主臂角度变化阈值时，则判断主臂失控失速。控制器30计算单位时间内副臂角度传感器23检测到的副臂角度变化率，并将计算出的副臂角度变化率与预设的副臂角度变化阈值进行比较，若副臂角度变化率超出预设的副臂角度变化阈值时，则判断副臂失控失速。进一步地，若控制器30判断到作业斗失控失速，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀41工作，以对作业斗油缸进行锁止保护；若控制器30判断到主臂失控失速，则锁止主臂油缸锁止电磁阀42工作，以对主臂油缸进行锁止保护；若控制器30判断到副臂失控失速，则锁止副臂油缸锁止电磁阀43工作，以对副臂油缸进行锁止保护。
36.在上述结构中，请见图2至图3，本实施例提供的高空作业车保护控制系统，还包括三位选择开关10，三位选择开关10与控制器30电连接，三位选择开关10包括手动锁止状态、手动解除状态和保护状态，在手动锁止状态下，作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43进入锁止状态，作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸无法动作；在手动解除状态下，作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43进入解锁状态，不会对作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸进行锁止；在保护状态下，保护控制系统进入工作状态，在检测到失控失速时自动将相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。本实施例提供的高空作业车保护控制系统，通过三位选择开关10来完成手动锁止状态、手动解除状态和保护状态三种状态的切换，自动化程度高，操作方便。
37.进一步地，请见图1至图3，本实施例提供的高空作业车保护控制系统，作业斗角度传感器21包括作业主角度主传感器和作业主角度副传感器，主臂角度传感器22包括主臂角度主传感器和主臂角度副传感器，副臂角度传感器23包括副臂角度主传感器和副臂角度副传感器。作业斗油缸锁止电磁阀41包括作业斗油缸有杆腔锁止电磁阀和作业斗油缸无杆腔锁止电磁阀，主臂油缸锁止电磁阀42包括主臂油缸有杆腔锁止电磁阀和主臂油缸无杆腔锁止电磁阀，副臂油缸锁止电磁阀43包括副臂油缸有杆腔锁止电磁阀和副臂油缸无杆腔锁止电磁阀。高空作业车保护控制系统还包括状态信息显示面板50，状态信息显示面板50与控制器30电连接，用于显示保护控制系统的工作状态、作业斗角度传感器21检测的作业斗角度、主臂角度传感器22检测的主臂角度、副臂角度传感器23检测的副臂角度、作业斗油缸锁止电磁阀41的工作状态、主臂油缸锁止电磁阀42的工作状态和副臂油缸锁止电磁阀43的工作状态。高空作业车保护控制系统还包括指示灯60，指示灯60与控制器30电连接，用于显示保护控制系统的状态与故障。具体地，指示灯包括手动锁止状态指示灯、手动解除状态指示灯、保护状态指示灯、和/或报警指示灯。高空作业车保护控制系统还包括ups(uninterruptible power supply，不间断电源)电源，ups电源与控制器30电连接，用于作为独立的电源供电。控制器30包括电源接口、输入接口、输出接口和can(controllerareanetwork，控制器局域网)接口，电源接口与ups电源电连接，输入接口与三位选择开关10电连接，can接口分别与作业斗角度传感器21、主臂角度传感器22、副臂角度
传感器23电连接，输出接口分别与作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43电连接。本实施例提供的高空作业车保护控制系统，采用双冗余的检测装置，保证检测的可靠性；具备完善的状态与报警显示，方便操作。
38.如图4和图5所示，本发明提供一种高空作业车保护控制方法，应用于上述的高空作业车保护控制系统中，高空作业车保护控制方法包括以下步骤：
39.步骤s100、识别三位选择开关所拨放的位置。
40.三位选择开关共分三个状态，分别为手动锁止状态、手动解除状态和保护状态，在手动锁止状态下，作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43进入锁止状态，作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸无法动作；在手动解除状态下，作业斗油缸锁止电磁阀41、主臂油缸锁止电磁阀42和副臂油缸锁止电磁阀43进入解锁状态，不会对作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸进行锁止；在保护状态下，保护控制系统进入工作状态，在检测到失控失速时自动将相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。
41.步骤s200、若识别到三位选择开关所拨放的位置处于手动锁止状态时，则控制作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入锁止状态，作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸无法动作；若识别到三位选择开关所拨放的位置处于手动解锁状态时，则控制作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀进入解锁状态，不会对作业斗油缸、主臂油缸和副臂油缸进行锁止；若识别到三位选择开关所拨放的位置处于保护状态时，则保护控制系统进入工作状态，在检测到失控失速时自动将相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。
42.控制器将计算出的单位时间内的角度变化率与预设在数据库内的角度变化阈值进行比较，若角度变化率超出预设的角度变化阈值时，则判断高空作业车失控失速。若角度变化率未超出预设的角度变化阈值时，则判断高空作业车未失控失速。例如，控制器计算单位时间内作业斗角度传感器检测到的作业斗角度变化率，并将计算出的作业斗角度变化率与预设的作业斗角度变化阈值进行比较，若作业斗角度变化率超出预设的作业斗角度变化阈值时，则判断作业斗失控失速。控制器计算单位时间内主臂角度传感器检测到的主臂角度变化率，并将计算出的主臂角度变化率与预设的主臂角度变化阈值进行比较，若主臂角度变化率超出预设的主臂角度变化阈值时，则判断主臂失控失速。控制器计算单位时间内副臂角度传感器检测到的副臂角度变化率，并将计算出的副臂角度变化率与预设的副臂角度变化阈值进行比较，若副臂角度变化率超出预设的副臂角度变化阈值时，则判断副臂失控失速。进一步地，若控制器判断到作业斗失控失速，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀工作，以对作业斗油缸进行锁止保护；若控制器判断到主臂失控失速，则锁止主臂油缸锁止电磁阀工作，以对主臂油缸进行锁止保护；若控制器判断到副臂失控失速，则锁止副臂油缸锁止电磁阀工作，以对副臂油缸进行锁止保护。
43.如图1至图5所示，本实施例提供的高空作业车保护控制系统，其工作原理如下所示：
44.保护控制系统组成：ups电源70、控制器30、三位选择开关10、状态信息显示面板50、作业斗角度主传感器、作业斗角度副传感器、主臂角度主传感器、主臂角度副传感器、副臂角度主传感器、副臂角度副传感器、作业斗油缸有杆腔锁止电磁阀、作业斗油缸无杆腔锁
止电磁阀、主臂油缸有杆腔锁止电磁阀、主臂油缸无杆腔锁止电磁阀、副臂油缸有杆腔锁止电磁阀、副臂油缸无杆腔锁止电磁阀和指示灯等组成。
45.ups电源70，保护控制系统采用ups电源70作为独立的电源供电，减小外部电源影响，使保护控制系统有效避免原电源系统故障状态下造成的失控。在正常状态下保护控制系统只有控制器30、三位选择开关10、状态信息显示面板50与指示灯60工作，各机构锁止电磁阀只有在失控与失速状态下才会投入，保护控制系统功耗较小，ups电源70可以满足使用要求。
46.控制器30，保护控制系统通过单独的控制器30构建一个独立的控制系统，有效避免原控制系统原因造成的失速。
47.三位选择开关10，通过三位选择开关10可使操作状态分为三个状态：手动锁止状态、手动解除状态和保护状态，手动锁定状态下，各油缸液压锁止电磁阀将进入锁止状态，各油缸无法动作；手动解除状态下，各油缸液压锁止电磁阀将进解锁状态，在任何情况下都不会对油缸进行锁止；保护状态，保护系统进入工作状态，在检测到失控失速时将自动的相应油缸进行锁止保护。
48.各危险动作机构，作业斗、主臂、副臂、或其他可能产生危险动作的机构，均单独配置双检测传感器，两个传感器互相校验，以保证传感器检测的可靠。作业斗角度主传感器、作业斗角度副传感器检测作业斗角度值是否超出最大调节边界，判别是否失控，锁止相应油缸运行。控制器30计算单位时间内作业斗角度主传感器、作业斗角度副传感器的变化率，判别是否失控，锁止相应油缸运行。主臂角度主传感器、主臂角度副传感器检测主臂角度值是否超出最大调节边界，判别是否失控，锁止相应油缸运行。控制器30计算单位时间内主臂角度主传感器、主臂角度副传感器的变化率，判别是否失控，锁止相应油缸运行。副臂角度主传感器、副臂角度副传感器检测副臂角度值是否超出最大调节边界，判别是否失控，锁止相应油缸运行。控制器30计算单位时间内副臂角度主传感器、副臂角度副传感器的变化率，判别是否失控，锁止相应油缸运行。
49.各危险动作机构，作业斗、主臂、副臂、或其他可能产生危险动作的机构，均单独配置有油缸液压锁止电磁阀，作业斗油缸有杆腔锁止电磁阀、作业斗油缸无杆腔锁止电磁阀、主臂油缸有杆腔锁止电磁阀、主臂油缸无杆腔锁止电磁阀、副臂油缸有杆腔锁止电磁阀、副臂油缸无杆腔锁止电磁阀、直接在油缸接口位置进行锁止，有效避免原液压系统原因造成的时速。
50.状态与故障提示，ups电源70自身带有电源状态与故障提示能够显示：ups工作状态、ups电量、无法充电故障、电压不正常故障、电量低等故障；状态信息显示面板50能够显示：保护系统工作状态、哪个机构两个传感器角度值不一致、哪个机构油缸锁止电磁阀工作。
51.指示灯60，控制系统具有手动锁止状态指示灯、手动解除状态指示灯、保护状态指示灯、报警指示灯等指示灯，显示控制系统的状态与故障。
52.本实施例提供的高空作业车保护控制系统，同现有技术相比，采用作业斗角度传感器、主臂角度传感器、副臂角度传感器、控制器、作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和副臂油缸锁止电磁阀，控制器用于根据作业斗传感器检测到的作业斗角度、主臂角度传感器检测到的主臂角度、以及副臂角度传感器检测到的副臂角度，判断高空作业车是
否失控失速；若高空作业车失控失速时，则锁止作业斗油缸锁止电磁阀、主臂油缸锁止电磁阀和/或副臂油缸锁止电磁阀工作，以对相应的作业斗油缸、主臂油缸和/或副臂油缸进行锁止保护。本实施例提供的高空作业车保护控制系统，独立的保护控制系统，不受原控制系统影响；独立的电源，在原控制系统断电的情况下，能进行有效保护；通过选择开关简单方便的投入与解除保护，方便现场操作；双冗余的检测装置，保证检测的可靠性；检测各机构动作的动作范围与失速情况，对动作进行有效保护；直接在油缸接口上进行锁止保护，避免原液压系统影响；具备完善的状态与报警显示，方便操作。
53.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。