清污机器人的自动控制系统

1.本实用新型涉及自动控制器技术领域，尤其是涉及清污机器人的自动控制系统。


背景技术：

2.城市管网清洁系统由清污机器人实现清淤。系统可实现无线远程遥控、全程可视化控制、声呐成像，智能跨越障碍物，同时具备高强度输送高浓度污泥能力，耐酸碱、耐腐蚀，实现工业化高强度连续作业。以更加智能自动化的方式，清理疏通管道内难以去除的污垢，主要是应用于城市管道，在作业的时候主要是由控制器控制。
3.清污机器人在城市管网排污管进行清污作业时，会经常卡住，这种卡住的原因大多数是城市排污管中的不明物体导致，或者是淤泥中有些硬质的障碍物导致，这时候如果不将清污机器人前进路线上的硬质障碍物清除，就很难能够继续前进，这时只能暂时退出排污管采用其他方式继续清淤，如果地面遥控器操作电机不断前进，很有可能导致电量耗尽也不能越过障碍物。


技术实现要素：

4.为了解决清污机器人在实际运行过程中硬质障碍物跨越困难的问题，本实用新型提供清污机器人的自动控制系统。采用如下的技术方案：
5.清污机器人的自动控制系统，包括基于plc的控制电路板、电池组、第一中间继电器、电机驱动器、电机、备用电池组、第二中间继电器、变频器、开关量输出模块和无线通信模块，所述电池组的接线端通过第一中间继电器、第二中间继电器和变频器为电机供电，所述备用电池组通过第二中间继电器串联接入电池组和电机之间，所述基于plc的控制电路板通过电机驱动器控制电机的执行动作，并通过开关量输出模块分别控制第一中间继电器和第二中间继电器各个接线端子的通断模式，基于plc的控制电路板控制变频器的工作模式，此外基于plc的控制电路板还通过无线通信模块与遥控器无线通信连接。
6.通过采用上述技术方案，正常运行状态下，只有电池组为电机供电，基于plc的控制电路板通过电机驱动器控制电机的执行动作，完成正转、反转或者停止，对应清污机器人的前进、后退和停止，当电机正转，清污机器人不往前进时，这时意味着清污机器人前进方向上有硬质的障碍物需要跨越，基于plc的控制电路板控制第一中间继电器和第二中间继电器动作，将备用电池组与电池组串联为电机供电，此时的供电电压为正常状态的一倍，基于plc的控制电路板通过变频器控制输入电机的电压加倍，电流不变，此时电机的瞬时功率提高一倍，输出扭矩也增加一倍，这时电机驱动清污机器人完成硬质障碍物的跨越，基于plc的控制电路板通过无线通信模块与地面遥控器完成通信，地面遥控器可通过基于plc的控制电路板分别控制各个电器件的执行动作，开关量输出模块便于基于plc的控制电路板输出的开关量信号分别控制第一中间继电器、第二中间继电器和时间继电器。
7.可选的，还有时间继电器，所述时间继电器串联接入备用电池组和第二中间继电器之间，所述基于plc的控制电路板控制时间继电器各个接线端子的通断模式。
8.通过采用上述技术方案，时间继电器的设置，使得备用电池组与电池组串联为电机供电时间为固定设定的时间，设定时间过后，时间继电器断开，将备用电池组撤出供电，重新回到电池组单独为电机供电的模式，增加备用电池组使用时间。
9.可选的，所述无线通信模块是4g或5g无线通信模块。
10.通过采用上述技术方案，4g或5g无线通信模块传输距离远，稳定可靠。
11.可选的，所述变频器是spd99m矢量变频器。
12.通过采用上述技术方案，spd99m矢量变频器属于迷你型，体积小，智能化程度高，能满足清污机器人电机的动态供电，功率调节跨度大，稳定可靠。
13.可选的，所述基于plc的控制电路板的plc是欧姆龙cpm1a型plc。
14.通过采用上述技术方案，欧姆龙cpm1a型plc是小型plc可编程控制器，可满足清污机器人各个电器件的程序控制需求，占用空间小，稳定可靠。
15.可选的，所述第一中间继电器和第二中间继电器均是施耐德八脚中间继电器rxm2lb2bd。
16.通过采用上述技术方案，施耐德八脚中间继电器rxm2lb2bd可以在plc控制下实现两个触点连通，其他两个触电断开，响应速度快，稳定可靠。
17.可选的，所述时间继电器是施耐德时间继电器ac230v。
18.通过采用上述技术方案，施耐德时间继电器ac230v可实现设定时间的通断。
19.综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
20.本实用新型能提供清污机器人的自动控制系统，能够实现对清污机器人的自动化控制，当清污机器人在排污管中清污前行遇到硬质障碍时，控制备用电池组接入到电机供电电路，通过矢量变频器在设定时间大大提高电机的运行功率和输出扭矩，驱动清污机器人实现硬质障碍物的跨越，继续完成清污作业，稳定可靠。
附图说明
21.图1是本实用新型电器件连接原理示意图；
22.图2是图1的a区域局部放大示意图。
23.附图标记说明：1、基于plc的控制电路板；2、电池组；3、第一中间继电器；4、电机驱动器；5、电机；6、备用电池组；7、第二中间继电器；8、变频器；9、时间继电器；10、无线通信模块；11、开关量输出模块。
具体实施方式
24.以下结合附图1－附图2对本实用新型作进一步详细说明。
25.本实用新型实施例公开清污机器人的自动控制系统。
26.参照图1－图2，清污机器人的自动控制系统，包括基于plc的控制电路板1、电池组2、第一中间继电器3、电机驱动器4、电机5、备用电池组6、第二中间继电器7、变频器8、开关量输出模块11和无线通信模块10，电池组2的接线端通过第一中间继电器3、第二中间继电器7和变频器8为电机5供电，备用电池组6通过第二中间继电器7串联接入电池组2和电机5之间，基于plc的控制电路板1通过电机驱动器4控制电机5的执行动作，并通过开关量输出模块11分别控制第一中间继电器3和第二中间继电器7各个接线端子的通断模式，基于plc
的控制电路板1控制变频器8的工作模式，此外基于plc的控制电路板1还通过无线通信模块10与遥控器无线通信连接。
27.正常运行状态下，只有电池组2为电机5供电，基于plc的控制电路板1通过电机驱动器4控制电机5的执行动作，完成正转、反转或者停止，对应清污机器人的前进、后退和停止，当电机5正转，清污机器人不往前进时，这时意味着清污机器人前进方向上有硬质的障碍物需要跨越，基于plc的控制电路板1控制第一中间继电器3和第二中间继电器7动作，将备用电池组6与电池组2串联为电机5供电，此时的供电电压为正常状态的一倍，基于plc的控制电路板1通过变频器8控制输入电机5的电压加倍，电流不变，此时电机5的瞬时功率提高一倍，输出扭矩也增加一倍，这时电机5驱动清污机器人完成硬质障碍物的跨越。
28.基于plc的控制电路板1通过无线通信模块10与地面遥控器完成通信，地面遥控器可通过基于plc的控制电路板1分别控制各个电器件的执行动作。
29.开关量输出模块11便于基于plc的控制电路板1输出的开关量信号分别控制第一中间继电器3、第二中间继电器7和时间继电器9。
30.还有时间继电器9，时间继电器9串联接入备用电池组6和第二中间继电器7之间，基于plc的控制电路板1控制时间继电器9各个接线端子的通断模式。
31.时间继电器9的设置，使得备用电池组6与电池组2串联为电机5供电时间为固定设定的时间，设定时间过后，时间继电器9断开，将备用电池组6撤出供电，重新回到电池组2单独为电机5供电的模式，增加备用电池组6使用时间。
32.无线通信模块10是4g或5g无线通信模块。
33.4g或5g无线通信模块传输距离远，稳定可靠。
34.变频器8是spd99m矢量变频器。
35.spd99m矢量变频器属于迷你型，体积小，智能化程度高，能满足清污机器人电机的动态供电，功率调节跨度大，稳定可靠。
36.基于plc的控制电路板1的plc是欧姆龙cpm1a型plc。
37.欧姆龙cpm1a型plc是小型plc可编程控制器，可满足清污机器人各个电器件的程序控制需求，占用空间小，稳定可靠。
38.第一中间继电器3和第二中间继电器7均是施耐德八脚中间继电器rxm2lb2bd。
39.施耐德八脚中间继电器rxm2lb2bd可以在plc控制下实现两个触点连通，其他两个触电断开，响应速度快，稳定可靠。
40.时间继电器9是施耐德时间继电器ac230v。
41.施耐德时间继电器ac230v可实现设定时间的通断。
42.本实用新型实施例清污机器人的自动控制系统的实施原理为：
43.在具体的清污机器人排污管中清污场景中，正常运行状态下，参照图2，基于plc的控制电路板1控制第一中间继电器3的1号触点和3号触点连通，2号触点和4号触点连通，第二中间继电器7的1号触点和2号触点连通，其它触点断开，时间继电器9的各个触点均处于断开状态，此时只有电池组2为电机5供电，基于plc的控制电路板1通过电机驱动器4控制电机5的执行动作，完成正转、反转或者停止，对应清污机器人的前进、后退和停止；
44.当电机5正转，清污机器人不往前进时，这时意味着清污机器人前进方向上有硬质的障碍物需要跨越，基于plc的控制电路板1控制第一中间继电器3的1号触点与3号触点连
通，2号触点与4号触点连通，第二中间继电器7和时间继电器9的各个触点连通状态与第一中间继电器3一致，此时将备用电池组6与电池组2串联为电机5供电，此时的供电电压为正常状态的一倍，基于plc的控制电路板1通过变频器8控制输入电机5的电压加倍，电流不变，此时电机5的瞬时功率提高一倍，输出扭矩也增加一倍，这时电机5驱动清污机器人完成硬质障碍物的跨越。
45.本实用新型各个电器件均为外购的标准电器件，同时需要指出的是，采用plc内存储控制程序控制中间继电器、时间继电器、变频器、电机驱动器实现不同执行动作为工业自动化控制领域常规技术，不需对控制程序作出改进。
46.以上均为本实用新型的较佳实施例，并非以此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。