一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，包括：CAN总线以及与所述CAN总线连接的车载式PLC控制器、车载人机界面、无线遥控模块、IO模块、GPS模块；所述车载式PLC控制器包括：主控单元以及分别与所述主控单元连接的供电单元、信号检测单元、操作输入单元和终端驱动单元。本发明只设车载式PLC控制器一个控制模块，所有控制设备都通过该模块进行控制，软件开发平台可灵活选择，编程简单；系统高度集成，受环境影响较小，特别是在温度变化范围大、高振动、高冲击、强电磁干扰的工况环境下，系统控制精度高，抗干扰能力强；控制模块较少，控制系统柜体体积较小，节省空间，维修方便，维修成本低。
【专利说明】一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及程序控制领域，特别涉及一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着国家对基础设施的大力投入，湿喷机作为混凝土输送设备，其在国内铁(公)路隧道、矿山井巷、涵洞、岩土边坡、水电工程、军事工程、大型基础、地铁和市政建设中获得广泛应用，特别是新兴产品车载式喷浆车的使用，使湿喷技术发生了质的飞跃。车载式喷浆车电气控制系统的好坏，关系到湿喷机的正常使用。现在的湿喷控制技术大都采用文本显示器、车载式PLC、模拟量输入模块、模拟量输出模块、比例驱动模块、有线遥控器及各类型检测传感器组成，也有进口的采用单片开发的。它们都存在如下缺点:编程、操作复杂，设置不方便；在温度变化范围大、高振动、高冲击、强电磁干扰的工况环境下工作，控制系统变得不稳定，控制精度降低，抗干扰能力变差；同时由于使用模块较多，控制系统柜体占用面积大，且维修不方便，维修成本高。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本发明要解决的技术问题是:现有喷浆车控制系统编程、操作较复杂，系统受外界影响较大，抗干扰能力较差，模块较多导致整个系统的体积较大。
[0005](二)技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，包括:CAN总线以及与所述CAN总线连接的车载式PLC控制器、车载人机界面、无线遥控模块、IO模块、GPS模块；所述车载式PLC控制器包括:主控单元以及分别与所述主控单元连接的供电单元、信号检测单元、操作输入单元和终端驱动单元；所述车载式PLC控制器用于控制系统各设备的状态，是本系统的核心控制模块；所述车载人机界面用于直接对系统进行控制操作；所述无线遥控模块用于通过遥控器对系统进行控制；所述GPS模块用于实现远程监测和控制系统运行状态的目的。
[0007]所述供电单元包括外接电源供电和底盘蓄电池供电两种供电方式，所述底盘蓄电池为车身自带蓄电池。
[0008]所述信号检测单元与系统中各支路的压力传感器、温度传感器以及速度检测传感器连接，用于检测系统的工作状态。
[0009]所述操作输入单元包括:本地和遥控器切换模块、外接电源和蓄电池切换模块以及本地其他功能操作模块，本地和遥控器切换模块用于实现本地操作和通过遥控器远程操作的切换，外接电源和蓄电池切换模块用于实现外接电源供电和底盘蓄电池供电两种方式的切换。
[0010]所述终端驱动单元与系统中的电机、换向阀、比例调节阀等可控终端设备连接，以实现对各设备运行状态的控制。[0011 ] 所述CAN总线的两端均设有终端电阻。
[0012]所述车载人机界面为轻触按键式。
[0013](三)有益效果
[0014]上述技术方案具有如下优点:整个控制系统只设有车载式PLC控制器这一个控制模块，所有控制设备都通过该控制模块进行控制，软件开发平台可灵活选择，编程简单；系统高度集成，受环境影响较小，特别是在温度变化范围大、高振动、高冲击、强电磁干扰的工况环境下，系统控制精度高，抗干扰能力强；控制模块较少，控制系统柜体体积较小，节省空间，维修方便，维修成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例所述车载式PLC控制器的控制原理图；
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0017]图1是本发明实施例所述车载式PLC控制器的控制原理图，车载式PLC控制器包括:主控制单元、供电单元、信号检测单元、操作输入单元和终端驱动单元，供电单元、信号检测单元、操作输入单元和终端驱动单元分别与主控单元连接。
[0018]主控单元是车载式PLC控制器实现控制的核心单元，整个系统的控制操作都通过该主控单元来实现。
[0019]供电单元用于控制系统采用何种供电方式，包括外接电源供电和底盘蓄电池供电两种方式；底盘蓄电池供电是指利用车身自带的为车辆供电的蓄电池进行供电，这种供电方式可以解决某些工况下没有外接电源的问题，从而保证施工进度。
[0020]信号检测单元包括:速凝剂支路压力传感器、摆缸支路压力传感器、主缸支路压力传感器、臂架支路压力传感器、油箱温度检测传感器、发动机测速传感器以及速凝剂泵测速传感器，通过安装温度、压力、转速传感器，各被控设备的运行状态可随时传输至主控制单元，方便主控制单元根据这些采集到的参数和预设的程序，实现对整个系统的控制。
[0021 ] 操作输入单元用于进行输入操作，包括外接电源供电和底盘蓄电池供电两种供电方式的切换，本地操作和遥控器操作的切换，以及其他功能操作。
[0022]终端驱动单元用于将主控制器的控制命令传输至电机、换向阀、比例调节阀等被控设备以实现控制，这些被控设备具体包括:主泵电机、臂架泵电机、主缸换向阀、摆缸换向阀、速凝剂泵换向阀、搅拌泵换向阀、水泵换向阀、主泵比例调节阀、速凝剂泵比例调节阀、大臂比例调节阀、小臂比例调节阀、转台比例调节阀、喷嘴比例调节阀等等，主控单元获得信号检测单元采集到的设备信息，并利按照程序预设的命令确定控制内容，并将控制内容传输至终端驱动元件以实现对具体设备的控制。
[0023]图1中，车载式PLC控制器的所有输入输出信息都通过CAN总线进行传输，是整个控制系统数据传输的通道。CAN总线分别与车载人机界面、无线遥控模块、IO模块、GPS模块等连接，CAN总线的两端还连接有终端电阻。
[0024]车载人机界面与CAN总线连接，实现控制系统与操作人员的交互。车载人机界面采用轻触按键进行功能的选择及参数的输入，车载人机界面可显示从车载式PLC传输过来的各种参数，使操作者及时了解设备的运行状况。
[0025]无线遥控模块用于连接遥控器，实现通过遥控器对系统进行操作的目的，方便在一些特殊工况下进行施工操作。比如操作室视线受阻，无法观察喷浆车的工作状态时，可以通过遥控在在操作室外完成控制在操作，以保证施工质量。
[0026]GPS模块用于实现远程监控，公司可通过设备上安装的GPS模块监控全国各地现场施工的设备，读取设备的各种运行参数，便于远距离协助处理设备故障，也可在发生经济纠纷时，通过GPS模块停止设备的运行。由于GPS模块与车载式PLC控制器之间是通过CAN总线进行数据处理的，如人为拆除GPS模块，导致车载式PLC控制器无法读取GPS模块发出的信号时，车载式PLC控制器将在I小时后自动锁机，停止设备运行，使设备无法使用。
[0027]本发明采用双动力驱动，即外接电源驱动和底盘驱动。外接电源驱动时，液压系统动力由外接电源提供；底盘驱动时，液压系统动力由底盘发动机提供。两种供电方式可灵活切换，增加了设备的灵活性、实用性。
[0028]本发明的控制系统由强电部分和弱电部分组成。
[0029]强电部分由总断路器、相序保护器、主泵电机用断路器、臂架泵电机用断路器、主泵电机、臂架泵电机、主泵电机电流互感器、臂架泵电机电流互感器、主泵电机用检测电流表、臂架泵电机用检测电流表、工作电压检测用电压表及大电流弹簧端子组成。总断路器带电操机构，在控制柜面板上按总电源启动或总电源停止，总断路器闭合或断开，操作方便，同时使操作者离危险电源较远，保证人员安全。相序保护器检测外接电源的相序是否正确，是否断相、是否过压或欠压，只要出现以上任何一种情况，相序保护器将执行保护功能，切断二次回路，停止设备运行，保护设备。主泵和臂架泵电机用断路器都带分励脱扣器，接热继电器的常开辅助触点，当电机负载过重时，热继电器动作，常开辅助触头闭合，使断路器分励脱扣器线圈得电，断路器动作切断本回路供电，停止设备运行，保护电机。主泵电机、臂架泵电机都采用星三角降压启动，启动电流会小一些，减小对系统的冲击。
[0030]弱电部分由隔离变压器、开关电源、直流断路器、直流中间继电器、车载式PLC控制器、IO模块、无线遥控模块、车载人机界面、GPS模块、压力传感器、温度传感器、速度检测传感器、外接电源供电和汽车底盘蓄电池供电切换回路用直流接触器等组成。隔离变压器输入端接AC380V外接电源，输出端为AC220V接开关电源的输入端及主泵和臂架电机星三角降压启动的二次回路，在本系统中起到消除输入端的杂波干扰，抑制对弱电部分的冲击，同时隔离危险电压的作用。开关电源输出DC24V电压给弱电部分提供稳定的直流电源，保障弱电部分的正常运行。直流断路器给每一条支路上的负载提供短路保护功能，杜绝由线路或负载短路引起的火灾和安全事故。直流中间继电器起到隔离作用，保护车载式PLC控制器的输入或输出点免受损坏。车载式PLC控制器为整个电控系统的核心部分，处理整个系统的输入和输出数据，根据操作者的要求，发出操控指令，操作设备的运行，车载式PLC控制器集成了多路模拟量输入接口，集成了多路开关量输入和输出接口，集成了多路比例控制输出接口，可直接驱动液压比例阀，其与模块及其他设备之间的通信采用CAN总线技术。由于车载式PLC控制器的开关量输入口无法满足控制的要求，增加了 IO模块作为开关量输入端口使用。本发明使用的无线遥控器抗干扰能力强，操作灵敏，遥控接收器与车载式PLC控制器之间通过CAN总线通信，响应时间短，数据处理量大，操作者可通过无线遥控器远距离方便、高效控制设备的运行。人机界面采用工程车专用设备，能在恶劣的工况环境下使用，操作者可通过人机界面监控设备的运行参数，也可设置设备需要的参数经过CAN总线传输数据给车载式PLC控制器进行处理，控制设备的运行。压力传感器用来检测液压系统中各支路的压力，压力值在人机界面上显示出来，便于操作者监控，如果某一支压力超过额定压力值一定数值，车载式PLC控制器发出保护信号，同时停止设备的运行，保护液压件和终端设备免受损坏。温度传感器用来检测油箱回油口的温度，当温度达到50°C时，散热器上的风扇自动启动，给液压油散热，保障油泵吸口的温度保持在正常温度范围内。在设备工作时，速度检测传感器用来检测发动机转速，车载式PLC控制器检测到其传送过来的发动机频率参数，经过数据处理，确定是否需要进行调整，从而实现控制发动机转速的目的，保障发动机运行平稳。速凝剂计量泵运行时，速凝剂泵测速传感器检测到速凝剂泵的实际值，并与设置值比较，进行闭环控制，确保速凝剂计量泵的计量精度。操作者在面板上可进行双电源切换，即外接电源供电和汽车底盘蓄电池供电切换，其回路由直流接触器等组成。
[0031]本发明强电部分选用大一个电流等级的接触器，保障电机在不同的工况下正常运行。弱电部分使用了工程车专用人机界面、车载式PLC控制器、工业级无线遥控器及各类型检测传感器，它们之间通信采用CAN总线技术，减少了控制系统的布线量，IP67高防护等级的车载式PLC控制器将开关量输入、模拟量输入、脉冲输入、开关量输出、PWM输出等功能集于一体，可直接驱动比例阀块减少了大量的输入、输出模块。人机界面由于受现场工况影响，采用了轻触键进行功能的选择及参数的输入，人机界面在工作时可显示从车载式PLC传输过来的各种参数，使操作者即时了解设备的运行状况，同时IP67的高防护等级也能使人机界面在恶劣的工况环境下稳定有效的工作。工业无线遥控器也是IP67的高防护等级，它不但有极强的抗干扰能力，而且有灵敏的操控功能，它们的有效组合，使控制系统在恶劣的工况环境下能稳定有效的工作。
[0032]整套控制系统只包括车载式PLC控制器一个控制元件，因此控制系统整体的体积相对较小，占用车身体积较小，节省了有限的车身空间。
[0033]由以上实施例可以看出，本发明的整个控制系统只设有车载式PLC控制器这一个控制模块，所有控制设备都通过该控制模块进行控制，软件开发平台可灵活选择，编程简单；系统高度集成，受环境影响较小，特别是在温度变化范围大、高振动、高冲击、强电磁干扰的工况环境下，系统控制精度高，抗干扰能力强；控制模块较少，控制系统柜体体积较小，节省空间，维修方便，维修成本低
[0034]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，包括:CAN总线以及与所述CAN总线连接的车载式PLC控制器、车载人机界面、无线遥控模块、IO模块、GPS模块；所述车载式PLC控制器包括:主控单元以及分别与所述主控单元连接的供电单元、信号检测单元、操作输入单元和终端驱动单元；所述车载式PLC控制器用于控制系统各设备的状态，是本系统的核心控制模块；所述车载人机界面用于直接对系统进行控制操作；所述无线遥控模块用于通过遥控器对系统进行控制；所述GPS模块用于实现远程监测和控制系统运行状态的目的。
2.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述供电单元包括外接电源供电和底盘蓄电池供电两种供电方式，所述底盘蓄电池为车身自带蓄电池。
3.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述信号检测单元与系统中各支路的压力传感器、温度传感器以及速度检测传感器连接，用于检测系统的工作状态。
4.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述操作输入单元包括:本地和遥控器切换模块、外接电源和蓄电池切换模块以及本地其他功能操作模块，本地和遥控器切换模块用于实现本地操作和通过遥控器远程操作的切换，外接电源和蓄电池切换模块用于实现外接电源供电和底盘蓄电池供电两种方式的切换。
5.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述终端驱动单元与系统中的电机、换向阀、比例调节阀等可控终端设备连接，以实现对各设备运行状态的控制。
6.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述CAN总线的两端均设有终端电阻。
7.如权利要求1所述的一种混凝土喷浆车双动力驱动控制系统，其特征在于，所述车载人机界面为轻触按键式。
【文档编号】G05B19/05GK103744344SQ201410036116
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】王祥军, 龚俊, 陶鹏宇, 李安慧 申请人:湖南五新重型装备有限公司