一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置及方法，包括电手柄、PLC控制器、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组；所述电手柄、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组均与PLC控制器相连，所述比例电磁阀阀组与立柱上的油缸相连，所述PLC控制器与立柱上的倾角传感器相连。本发明所述的方法通过PLC控制器实时监控电手柄的工况，使得电手柄的短路和断路保护得到加强，并能在显示屏上给操作手提供故障原因。同时，在不增加任何费用的情况下使操作手在操作电手柄时更加规范和安全。
【专利说明】—种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械【技术领域】，特别涉及一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置及方法。
【背景技术】
[0002]在大型桩工设备的控制中，立柱的控制无疑是机器运动控制的重点之一。而电手柄就是控制立柱运动的电子设备。
[0003]由于桩工设备的工作环境非常恶劣，雨水，灰尘，液压油的污染，电气线路的老化和机器的剧烈震动，都会影响到电子设备的正常工作甚至使其发生故障。当电手柄发生故障时，桅杆或立柱就不会按照操作手的意愿来工作，不管电手柄发生的是断路还是短路的情况，都会使立柱动作发生异常，从而使机器发生倾覆的危险。
[0004]目前，所有桩工机械防止此类情况的措施都是采用被动的立柱限位方式:
[0005]一是利用立柱倾角传感器测量到的实时角度来进行限位控制。倾角传感器将实时角度传送到控制器。当电手柄出现问题，桅杆或立柱的运动会一直往一个方向运动，当运动到一定大的角度，控制器会根据此时的角度认为立柱已经到了极限角度而触发限位功能。从而限制电手柄的动作。
[0006]二是通过行程开关的限位。原理跟以上的方法类似，当桅杆或立柱偏移角度过大时，触发行程开关信号发送到PLC实现限位功能，从而限制电手柄的动作。
[0007]以上两种方法都是被动的利用角度过大而限制电手柄的动作。利用这样的方式，即使限位了操作手也不知道是什么问题引起，只能停机等待维修。更加严重的是，倾角传感器和限位开关都是暴露在外的电子设备，受环境和机器恶劣工作条件的影响很大，经常出问题，甚至很多机器是在没有更换和检查故障限位开关的情况下工作的。所以，拥有在电手柄出现问题的时候去分析和判断，得出结论提示操作手，并限制立柱的运动，在恢复正常时接触限制等这些功能是非常必要的。同时配合以上所说的两种限位方法，可以完全保障桅杆或立柱的安全工作。
【发明内容】
[0008]本发明提供的一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置及方法，其目的在于，克服现有技术中无法自动检测电手柄故障，从而避免发生意外事故。
[0009]一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，包括电手柄、PLC控制器、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组；
[0010]电手柄的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接比例电磁阀阀组的控制端，报警单元和显示单元分别通信连接PLC控制器；所述PLC控制器与立柱上的倾角传感器相连；
[0011]所述比例电磁阀阀组与立柱上的油缸相连，控制油缸伸缩，改变立柱倾斜角度。
[0012]一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制方法，采用所述的用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，对电手柄进行以下检测和控制，包括以下步骤:
[0013]步骤1:初始化PLC控制器，判断电手柄的使能按钮是否被触发，如果使能按钮没有没触发，则转入步骤3，否则，使能按钮被触发，则转入步骤2 ；
[0014]步骤2:在使能按钮被触发的0.02秒内，判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>60%A或S〈40%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值；
[0015]若超出控制范围，则进入步骤5，否则，进入步骤6 ;
[0016]步骤3:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>90%A或S〈10%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值；
[0017]若超出控制范围，则进入步骤4，否则，返回步骤I ;
[0018]步骤4:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S超出控制范围是否持续一分钟，若未达到一分钟，则返回步骤3，否则，进入步骤5 ;
[0019]步骤5:PLC控制器停止输出信号至电磁阀阀组，同时发出报警信号，触发报警单元，将信号输送至显示器单元，并等待电手柄的输出信号值为50%A时，返回步骤I ;
[0020]步骤6:PLC控制器按照电手柄的输出信号等比例输出比例电磁阀阀组的阀门控制信号。
[0021]所述电手柄X轴和Y轴的输出信号的最大值相同。
[0022]有益效果
[0023]本发明提供了一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，包括电手柄、PLC控制器、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组；所述电手柄、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组均与PLC控制器相连，所述比例电磁阀阀组与立柱上的油缸相连，所述PLC控制器与立柱上的倾角传感器相连。本发明所述的方法通过PLC控制器实时监控电手柄的工况，使得电手柄的短路和断路保护得到加强，并能在显示屏上给操作手提供故障原因。同时，在不增加任何费用的情况下使操作手在操作电手柄时更加规范和安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图；
[0025]图2为本电手柄的工作原理示意图；
[0026]图3为本发明所述方法的流程图；
[0027]标号说明:1_电手柄，2-比例电磁阀阀组，3-PLC控制器，4-显示器单元，5-报警单元。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0029]如图1所示，为本发明的结构示意图，一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，包括电手柄、PLC控制器、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组；
[0030]电手柄的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接比例电磁阀阀组的控制端，报警单元和显示单元分别通信连接PLC控制器；所述PLC控制器与立柱上的倾角传感器相连；
[0031]所述比例电磁阀阀组与立柱上的油缸相连，控制油缸伸缩，改变立柱倾斜角度。
[0032]所述比例电磁阀阀组采用M4阀阀组。
[0033]电手柄3的输出三个信号:X轴信号电压，Y轴信号电压和使能信号到PLCl,分别接到控制器的XM3.5，XM3.7，XM3.3端口上。PLCl经过控制和计算后，用XMl.5，XMl.6，XMl.7，XMl.8四个PWM电流输出控制比例电磁阀阀组中的四个电比例阀，这四个电比例阀分别对应立桅油缸的前后左右动作。同时PLCl将信号电压，输出电流，报警信号和故障指示等数据通过CAN总线发送给显示器4，在显示器4上显示，以便操作人员能及时发现和处理。
[0034]如图2所示，电手柄的工作原理是:电手柄控制立柱的运动分为X轴方向和Y轴方向。
[0035]电手柄实际上由两个互相垂直的滑动变阻器组成，根据每个方向的滑动电阻的位置，提供相应的信号电压给PLC，PLC利用对应的输入电压来决定立柱的运动方向和速度。在中位时X轴和Y轴的信号电压都是2.5V，PLC接收到X轴端和Y轴端的输入模拟量信号都为16384，PLC认为电手柄此时在中位，不输出任何动作。当电手柄从中位往左运动时，电手柄X轴输出电压从2.5V减小到0V,而PLC从电手柄接收的输入信号对应从16384减少到零；同样，当电手柄从中位往右运动时，电压从2.5V增加到5V，PLC从电手柄接收的输入信号从16384增加到32767。Y轴方向也同样如此。PLC根据模拟量的大小来输出PWM电流控制比例电磁阀的开口，从而达到控制立柱运动的目的。
[0036]而当电手柄出现问题时，如果发生的是短路故障，那么X轴和Y轴的信号电压肯定会一直保持为最高5V,而控制器肯定一直会保持32767的输入值。此时只要电手柄一使能，无论如何操作电手柄，立柱都会往右或者往前动作。同样如果发生断路故障，电手柄输入电压肯定是最低0V，这样无论怎样操作电手柄，立柱都会往左或者往后。这种情况对于有立柱的机器来说是非常危险的。
[0037]针对现有技术中存在的问题，本发明提出如下方法来对电手柄进行自动检测和控制，一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制方法，采用所述的用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，对电手柄进行以下检测和控制，包括以下步骤:
[0038]步骤1:初始化PLC控制器，判断电手柄的使能按钮是否被触发，如果使能按钮没有没触发，则转入步骤3，否则，使能按钮被触发，则转入步骤2 ；
[0039]步骤2:在使能按钮被触发的0.02秒内，判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>60%A或S〈40%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值；
[0040]若超出控制范围，则进入步骤5，否则，进入步骤6 ;
[0041]步骤3:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>90%A或S〈10%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值；
[0042]若超出控制范围，则进入步骤4，否则，返回步骤I ;
[0043]步骤4:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S超出控制范围是否持续一分钟，若未达到一分钟，则返回步骤3，否则，进入步骤5 ;[0044]步骤5:PLC控制器停止输出信号至电磁阀阀组，同时发出报警信号，触发报警单元，将信号输送至显示器单元，并等待电手柄的输出信号值为50%A时，返回步骤I ;
[0045]步骤6:PLC控制器按照电手柄的输出信号等比例输出比例电磁阀阀组的阀门控制信号。上述方法可以分解为两个控制部分:
[0046]实时监控部分为:实时监测电手柄输入信号，如果输入信号大于29490，即电手柄信号电压大于4.5V的时间连续超过一分钟，判断电手柄出现短路故障，此时做限位控制，不允许立柱工作，同时发送报警信号，显示屏上显示“电手柄短路故障”，直到输入信号值回到中位值16384，解除限制和报警。同样，如果输入信号小于3276，即电手柄信号电压小于0.5V的时间连续超过一分钟，判断电手柄出现断路故障，同样做限位控制，不允许立柱工作，同时发送报警信号，显示屏上显示“电手柄断路故障”，直到输入信号值回到中位值16384，解除限制和报警。这种设置不仅可以判断电手柄的短路和断路故障，而且可以解决操作手操作电手柄往一个方向运动时间过长而导致立柱偏移量过大的问题。
[0047]瞬时监控部分为:在电手柄使能按钮按下的一瞬间里判断电手柄的电压信号值。如果按下按钮的0.02S内，信号电压就大于3V或者小于2V,即信号值大于19660或者小于13106，此时判断电手柄有故障，做限位控制，不允许立柱工作，发送报警信号，显示屏上显示“电手柄故障”，直到输入信号回到中位时恢复正常工作。此部分的原理是:在电手柄按下使能按钮的瞬间发生不了太大的位移，如果此时信号电压不正常，只能说明电手柄中位时的电压出现问题，会导致立柱误动作。这种设置不仅可以判断电手柄的中位故障，还能够解决操作手先动电手柄再按使能按钮操作电手柄这样的违规操作。
[0048]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，其特征在于，包括电手柄、PLC控制器、报警单元、显示器单元及比例电磁阀阀组； 电手柄的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接比例电磁阀阀组的控制端，报警单元和显示单元分别通信连接PLC控制器；所述PLC控制器与立柱上的倾角传感器相连； 所述比例电磁阀阀组与立柱上的油缸相连，控制油缸伸缩，改变立柱倾斜角度。
2.一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制装置，对电手柄进行以下检测和控制，包括以下步骤: 步骤1:初始化PLC控制器，判断电手柄的使能按钮是否被触发，如果使能按钮没有没触发，则转入步骤3，否则，使能按钮被触发，则转入步骤2 ； 步骤2:在使能按钮被触发的0.02秒内，判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>60%A或S〈40%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值； 若超出控制范围，则进入步骤5，否则，进入步骤6 ； 步骤3:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S是否超出控制范围，如果S>90%A或S〈10%A，则判定为超出控制范围，其中，所述A为电手柄的X轴或Y轴的输出信号的最大值； 若超出控制范围，则进入步骤4，否则，返回步骤I ; 步骤4:判断电手柄的X轴或Y轴的输出信号值S超出控制范围是否持续一分钟，若未达到一分钟，则返回步骤3，否则，进入步骤5 ; 步骤5:PLC控制器停止输出信号至电磁阀阀组，同时发出报警信号，触发报警单元，将信号输送至显示器单元，并等待电手柄的输出信号值为50%A时，返回步骤I ; 步骤6:PLC控制器按照电手柄的输出信号等比例输出比例电磁阀阀组的阀门控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种用于控制立柱的电手柄的自动检测及控制方法，其特征在于，所述电手柄X轴和Y轴的输出信号的最大值相同。
【文档编号】E02D13/06GK103643676SQ201310551499
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】何清华, 朱建新, 张峰, 姚维, 陈林军 申请人:山河智能装备股份有限公司