[发明专利]旋挖钻桅杆双冗余控制装置

说明书

背景技术

本发明属于工程机械安全控制技术领域，涉及一种用于旋挖钻桅杆起落安全控制的旋挖钻桅杆双冗余控制装置。

背景技术

现在的旋挖钻桅杆一般采用电控十字手柄输出桅杆动作控制信号，双轴倾角传感器反馈X轴(桅杆左右方向)、Y轴(桅杆前后方向)的角度信号，通过此两种信号的对比运算，实现桅杆动作的自动控制。现有的电控十字手柄和倾角传感器都是采用单通道输出，一旦在起落桅过程中这两者任意一个出现输出故障，由于桅杆处在举升状态下，旋挖钻机重心升高，兼之桅杆质量以及力臂等原因，如果桅杆过度倾斜，就可能会导致钻机桅杆油缸断裂或者桅杆断裂甚至发生钻机倾翻等事故，严重威胁驾驶员以及周围作业人员生命安全。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种旋挖钻桅杆双冗余控制装置，采用该装置的双冗余通道输出，通过程序控制，当一条输出通道出现故障时，可自动或者手动切换到另外一条输出通道，确保起落桅安全。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的旋挖钻桅杆双冗余控制装置由一个双通道电控十字手柄、一个双通道倾角传感器、一个控制器和一个显示器组成，双通道电控十字手柄上的两套电位计同向各输出一组X、Y轴信号并分别通过信号线传输至控制器上对应的第一通道X、Y轴输入端和第二通道X、Y轴输入端，双通道倾角传感器的两套倾角传感系统分别通过各自CAN接口与控制器CAN接口连接到同一个CAN网络中，并分别以不同的CAN-ID向控制器发送桅杆角度值信号，显示器与控制器通过CAN总线连接，控制器基于CodeSys软件进行编程，控制器的四路输出控制端分别接至旋挖钻左桅杆油缸升/降电磁阀和旋挖钻右桅杆油缸升/降电磁阀的输入控制端(双缸四阀)；设定双通道倾角传感器中的一套倾角传感系统与控制器通信的CAN接口为默认接口，两套传感系统同时工作，控制器同时读取两套传感系统发送桅杆角度值的两个CAN-ID上的数据，但仅使用默认CAN接口所发送CAN-ID中的数据进行程序运算，其程序逻辑为：比较两接口CAN-ID上的角度值数据，如果差值超出误差设定值，则停止控制器输出，通过显示器人机互动截面观察两CAN接口数值，在显示器上利用手动选择数据正确的CAN接口，在比较差值的同时，当默认接口出现通信故障(如接头松动、开路、传感器发送故障等)或超出测量范围时，通过程序控制自动切换至另外一个CAN接口进行程序运算，如果两个接口都出现通信故障或超出测量范围时，停止控制器输出，直到故障排除；设定双通道电控十字手柄与控制器主通道X、Y轴输入端连接的电位计为默认电位计，两组电位计同时工作，控制器同时读取两组电位计信号，但仅使用默认电位计信号进行程序运算，其逻辑为：当默认电位计的X轴和Y轴的电压值与另一组电位计电压值的差值超出设定值时，停止桅杆油缸电磁阀输出，通过显示器诊断观察，利用手动切换至数据正常通道的电位计，在判断差值同时，如果默认电位计信号超出测量范围范围，则使用另一电位计信号进行程序运算，如果两电位计信号都超出测量范围，则停止控制器输出，直到故障排除。

本发明的技术解决方案还在于：所述的双通道电控十字手柄采用JS2000电控十字手柄。

本发明的技术解决方案还在于：所述的双通道倾角传感器采用MSS521倾角传感器。

本发明的技术解决方案还在于：所述的控制器采用TTC60控制器。

本发明的技术解决方案还在于：所述的显示器采用IFM1083显示器。

旋挖钻桅杆从控制机制上来说电控十字手柄和倾角传感器对桅杆控制起着决定性的作用，这两者的稳定性关系着旋挖钻机工作的安全性。本发明从选型方面出发，选用双通道电控十字手柄，其间用于控制桅杆左右倾斜(X轴)和前后倾斜(Y轴)的信号分别存在同向双通道(第一通道和第二通道，或称主通道和副通道)，并通过各自的模拟量输入与控制器做数据传输，结构(程序)设置上，设定双通道电控十字手柄与控制器的一个通道(如第一通道)X、Y轴输入端连接的电位计为默认电位计，控制器同时接收两通道数据，但在程序处理中仅先使用默认接口上的数据。另选用双通道倾角传感器，其间集成有两套独立的倾角传感系统，分别采用两个CAN接口与控制器通信，两个CAN接口采用不同的CAN—ID号向控制器发送X轴和Y轴的倾斜角度值，结构(程序)设置上，设定控制器中与双通道倾角传感器中的一个套倾角传感器通信的CAN接口为默认接口，控制器同时接收两通道数据，但在程序处理中仅先使用默认接口上的数据。