一种基于排涝车的液压电控集成控制装置

文档序号:1858142 发布日期:2021-11-19 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于排涝车的液压电控集成控制装置 (Hydraulic electronic control integrated control device based on drainage vehicle ) 是由 马鸿军 赵石磊 肖军伟 张锦川 于 2021-07-10 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种基于排涝车的液压电控集成控制装置,包括排涝车、油管绞盘和水带绞盘,排涝车包括用于运输的大车和设置于大车内部用于现场排水的小车及排水泵组;排涝车设置有液压控制单元,液压控制单元连接小车、排水泵组、油管绞盘和水带绞盘,液压控制单元用于驱动排涝车完成排涝作业,液压控制单元设置有PLC控制单元和检测单元,检测单元用于实时检测液压控制单元的压力参数,PLC控制单元的模拟输入端连接检测单元,PLC控制单元根据检测单元输入检测参数采用PID控制方法调节液压控制单元工作状态。本发明采用液压控制提高了设备适用性,结合PLC控制单元采用PID控制方法实现智能化集中控制,提高了抢险的效率,减轻了排涝作业的危险。(The invention relates to a hydraulic electric control integrated control device based on a waterlogging draining truck, which comprises the waterlogging draining truck, an oil pipe winch and a water hose winch, wherein the waterlogging draining truck comprises a truck for transportation, a trolley arranged in the truck for field drainage and a drainage pump set; the drainage truck is provided with a hydraulic control unit, the hydraulic control unit is connected with the trolley, the drainage pump set, the oil pipe winch and the hose winch, the hydraulic control unit is used for driving the drainage truck to complete drainage operation, the hydraulic control unit is provided with a PLC control unit and a detection unit, the detection unit is used for detecting pressure parameters of the hydraulic control unit in real time, the simulation input end of the PLC control unit is connected with the detection unit, and the PLC control unit adopts a PID control method to adjust the working state of the hydraulic control unit according to the input detection parameters of the detection unit. The invention adopts hydraulic control to improve the applicability of equipment, and adopts a PID control method to realize intelligent centralized control by combining with a PLC control unit, thereby improving the emergency efficiency and reducing the danger of drainage operation.)

一种基于排涝车的液压电控集成控制装置

技术领域

本发明属于特种车领域,具体涉及一种基于排涝车的液压电控集成控制装置 。

背景技术

随汽车市场的不断发展,特种专用车的种类也在不断增多,消防救援车种类也在日益更新,涵盖各种救援场景,其中排涝车是消防救援车的一种,洪水抢险作为消防抢险难度系数较大的抢险种类,为最大程度保障救援人员人身安全, 排涝车在近几年得到快速发展。

现有的排涝车,包括车身和排水泵组,一般排涝车为货车或卡车,在车厢或后斗内设置有排水泵组, 作业时将排涝车开赴排水位置,将水带置于水中,通过给排水泵组供电,完成排涝作业,从而避免人工下水作业;

但现有的排涝车在使用中仍存在一些问题,首先排涝车其本质还是燃油汽车或新能源汽车,其排水泵组的驱动依靠燃油发动机或电动机产生的电能,二者无法长期在有水的环境中特别是部分浸入水中的场景下作业,在现场环境复杂的情况下严重限制了现有排涝车的排水性能,其次现有排涝车至少需要两名以上工作人员配合作业,由于排涝作业及其危险,其作业危险系数较大。

发明内容

本发明为解决上述问题,提供了一种基于排涝车的液压电控集成控制装置,设置有排涝用的小车及排涝泵组,小车带动排涝泵组至排水位置,小车和涝泵组均采用液压控制提高了设备适用性,结合PLC控制单元采用PID控制方法实现智能化集中控制,提高了抢险的效率,减轻了排涝作业的危险。

为了实现上述目的,本发明的技术方案是:

一种基于排涝车的液压电控集成控制装置,包括排涝车、油管绞盘和水带绞盘,所述排涝车包括用于运输的大车和设置于大车内部用于现场排水的小车及排水泵组;

排涝车设置有液压控制单元,所述液压控制单元连接小车、排水泵组、油管绞盘和水带绞盘,液压控制单元用于驱动排涝车完成排涝作业,液压控制单元设置有PLC控制单元和检测单元,所述检测单元用于实时检测液压控制单元的压力参数,所述PLC控制单元的模拟输入端连接检测单元,PLC控制单元根据检测单元输入检测参数采用PID控制方法调节液压控制单元工作状态;

所述大车包括发动机及发动机控制模块,所述发动机控制模块与PLC控制单元通过CAN总线通信连接,发动机控制模块用于通过控制发动机转速为排水泵组提供动能。

进一步地,所述液压控制单元包括排水泵驱动模块,所述排水泵驱动模块包括液压泵出口阀组和控制油路,所述排水泵组包括两个单向变量液压泵;

所述单向变量液压泵连接液压泵出口阀组,单向变量液压泵的另一侧连接液压油箱,所述控制油路用于调节单向变量液压泵的压力参数,

所述排水泵驱动模块设置有取力器,所述取力器另一端与发动机连接。

进一步地,所述液压控制单元包括小车阀组,所述小车阀组用于驱动小车自主移动,并使排水泵组处于排水位置;

所述小车为履带式小车,小车包括左行马达和右行马达,所述左行马达和右行马达均与小车阀组连接;

所述小车设置有平推机构和举升机构,所述平推机构用于排水泵组在水平方向上移动,所述举升机构用于带动排水泵组翻转使排水泵组入水口浸入水面;

所述平推机构设置有平推油缸,所述举升机构设置有举升油缸,所述平推油缸和举升油缸均与小车阀组连接,所述小车阀组包括多个四通电液伺服阀,所述四通电液伺服阀分别连接油箱、左行马达、右行马达、平推油缸和举升油缸,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元。

进一步地,所述油管绞盘设置于大车内部,油管绞盘用于使油管伸,使油管展随小车移动为小车及排水泵组供油,油管绞盘包括双向马达;

所述液压控制单元包括油管铰接盘阀组,所述油管铰接盘阀组连接双向马达,所述油管铰接盘阀组包括四通电液伺服阀、换向阀,双向马达经换向阀连接四通电液伺服阀接入液压油箱,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元。

进一步地,所述大车尾部设置有尾门,所述尾门与大车铰接,尾门上设置有用于驱动尾门开合的尾门油缸;

所述大车设置有多个水带绞盘,所述水带绞盘用于带动水带随小车移动,水带绞盘设置有第二双向马达;

大车的侧部设置卷门,所述卷门位置设置有用于带动水带绞盘及水带出水端下移的水带绞盘落地机构,所述水带绞盘落地机构包括落地油缸,

所述液压控制单元包括水带绞盘换向阀组,所述水带绞盘换向阀组包括换向阀和四通电液伺服阀;

尾门油缸和落地油缸连接换向阀经双液控单向阀连接四通电液伺服阀,多个所述第二双向马达之间并列连接同一所述换向阀,并经换向阀连接四通电液伺服阀;

尾门油缸、落地油缸和第二双向马达经所述四通电液伺服阀连接液压油箱,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元。

进一步地,所述检测单元包括多个压力传感器,多个所述压力传感器分设于液压泵出口阀组位置及液压油箱出口位置,压力传感器的输出端与PLC控制单元的模拟输出端连接。

进一步地,所述PLC控制单元包括PLC控制器、变频器和上位机,PLC控制器与发动机控制模块通过CAN总线通信连接,PLC控制器的数字输出端连接变频器,所述PLC控制器通过变频器连接所述小车阀组、油管铰接盘阀组、水带绞盘换向阀组的所述四通电液伺服阀。

进一步地,所述上位机包括PC机、按键模块和遥控模块,所述PC机与PLC控制器通信连接,PC机用于设定PLC控制器内部程序;

PC机通信连接按键模块,所述按键模块用于传输外部控制指令,所述按键模块包括MUC芯片和按键组,所述MUC芯片设置有通信模块,所述通信模块为USB串口、RS232串口、WIFI模块、蓝牙模块的一种或多种组合,MUC芯片通过通信模块与PC机通信连接,所述通信模块的IO口连接按键组。

进一步地,所述遥控模块包括触屏工控机,所述触屏工控机通过WIFI模块、蓝牙模块、射频模块的一种或多种组合与PC机通信连接,遥控模块用于远程对PC机发送外部控制指令。

通过上述技术方案,本发明的有益效果为:

1.本发明采用液压控制,排涝车包括用于运输的大车和设置于大车内部用于现场排水的小车及排水泵组,作业时大车运输小车及排水泵组至排水点附近,由小车承载排水泵组移动至排水位置,避免大车(燃油车、新能源车)入水损坏,整个作业过程中小车及排水泵组由液压驱动,作业安全。

排涝车设置有液压控制单元,所述液压控制单元连接小车、排水泵组、油管绞盘和水带绞盘,液压控制单元用于驱动排涝车完成排涝作业。

通过将小车、排水泵组、油管绞盘和水带绞盘分别控制可实现多种动作组合,使用灵活可与现场环境匹配。

2.本发明的液压控制单元设置有PLC控制单元和检测单元,所述检测单元用于实时检测液压控制单元的压力参数,所述PLC控制单元的模拟输入端连接检测单元,PLC控制单元根据检测单元输入检测参数采用PID控制方法调节液压控制单元工作状态;

作业时,工作人员操作简便,液压控制单元的内部油压实现根据工作指令自动调节,在排涝作业时,除工作指令外无需人工操作,大大简化了排涝车作业的工作流程,提高了作业安全性及作业效率。

附图说明

图1是本发明一种基于排涝车的液压电控集成控制装置的系统原理图;

图2是本发明一种基于排涝车的液压电控集成控制装置的液压原理图;

附图标号:1为PLC控制单元,2为单向变量液压泵,3为液压泵出口阀组,4为控制油路,6为左行马达,7为右行马达,8为小车阀组,9为平推油缸,10为举升油缸,11为双向马达,12为油管铰接盘阀组,13为尾门油缸,14为第二双向马达,15为落地油缸,16为压力传感器,17为水带绞盘换向阀组,18为MUC芯片,19为按键组,20为通信模块,21为触屏工控机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明:

实施例1

如图1~2所示,本发明提出一种基于排涝车的液压电控集成控制装置,包括排涝车、油管绞盘和水带绞盘,所述排涝车包括用于运输的大车和设置于大车内部用于现场排水的小车及排水泵组;

排涝车设置有液压控制单元,所述液压控制单元连接小车、排水泵组、油管绞盘和水带绞盘,液压控制单元用于驱动排涝车完成排涝作业,液压控制单元设置有PLC控制单元1和检测单元,所述检测单元用于实时检测液压控制单元的压力参数,所述PLC控制单元1的模拟输入端连接检测单元,PLC控制单元1根据检测单元输入检测参数采用PID控制方法调节液压控制单元工作状态;

所述大车包括发动机及发动机控制模块,所述发动机控制模块与PLC控制单元1通过CAN总线通信连接,发动机控制模块用于通过控制发动机转速为排水泵组提供动能。

本发明为避免排涝车入水损坏,以及体型过大无法与排涝环境相匹配的问题,设置小车承载排水泵组至排水位置,同时小车和排水泵组均采用液压控制,不受排涝环境的约束作业安全可靠,为了提高排涝作业的效率,降低排涝作业的强度,并使排涝作业的流程简洁设置PLC控制单元1,实现排涝流程的智能调节。

实施例2

基于上述实施例对液压控制模块进行优化,如图1所示具体的:

所述液压控制单元包括排水泵驱动模块,所述排水泵驱动模块包括液压泵出口阀组3和控制油路4,所述排水泵组包括两个单向变量液压泵2;

所述单向变量液压泵2连接液压泵出口阀组3,单向变量液压泵2的另一侧连接液压油箱,所述控制油路4用于调节单向变量液压泵2的压力参数,

所述排水泵驱动模块设置有取力器,所述取力器另一端与发动机连接。

作为一种可实施方式,所述液压控制单元包括小车阀组8,所述小车阀组8用于驱动小车自主移动,并使排水泵组处于排水位置;

所述小车为履带式小车,小车包括左行马达6和右行马达7,所述左行马达6和右行马达7均与小车阀组8连接;

所述小车设置有平推机构和举升机构,所述平推机构用于排水泵组在水平方向上移动,所述举升机构用于带动排水泵组翻转使排水泵组入水口浸入水面;

所述平推机构设置有平推油缸9,所述举升机构设置有举升油缸10,所述平推油缸9和举升油缸10均与小车阀组8连接,所述小车阀组8包括多个四通电液伺服阀,所述四通电液伺服阀分别连接油箱、左行马达6、右行马达7、平推油缸9和举升油缸10,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元1。

在本实施例中,所述左行马达6和右行马达7均采用双向马达。

作为一种可实施方式,所述油管绞盘设置于大车内部,油管绞盘用于使油管伸,使油管展随小车移动为小车及排水泵组供油,油管绞盘包括双向马达11;

所述液压控制单元包括油管铰接盘阀组12,所述油管铰接盘阀组12连接双向马达11,所述油管铰接盘阀组12包括四通电液伺服阀、换向阀,双向马达11经换向阀连接四通电液伺服阀接入液压油箱,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元1。

作为一种可实施方式,所述大车尾部设置有尾门,所述尾门与大车铰接,尾门上设置有用于驱动尾门开合的尾门油缸13;

所述大车设置有多个水带绞盘,所述水带绞盘用于带动水带随小车移动,水带绞盘设置有第二双向马达14;

大车的侧部设置卷门,所述卷门位置设置有用于带动水带绞盘及水带出水端下移的水带绞盘落地机构,所述水带绞盘落地机构包括落地油缸15,

所述液压控制单元包括水带绞盘换向阀组17,所述水带绞盘换向阀组17包括换向阀和四通电液伺服阀;

尾门油缸13和落地油缸15连接换向阀经双液控单向阀连接四通电液伺服阀,多个所述第二双向马达14之间并列连接同一所述换向阀,并经换向阀连接四通电液伺服阀;

尾门油缸13、落地油缸15和第二双向马达14经所述四通电液伺服阀连接液压油箱,四通电液伺服阀的电气控制端连接PLC控制单元1。

在本实施例中,所述四通电液伺服阀的插头采用IP67防水插头。

实施例3

基于上述实施例对PLC控制单元1和检测单元进行优化,如图1-2所示:

所述检测单元包括多个压力传感器16,多个所述压力传感器分设于液压泵出口阀组3位置及液压油箱出口位置,压力传感器16的输出端与PLC控制单元1的模拟输出端连接。

作为一种可实施方式,所述PLC控制单元1包括PLC控制器、变频器和上位机,PLC控制器与发动机控制模块通过CAN总线通信连接,PLC控制器的数字输出端连接变频器,所述PLC控制器通过变频器连接所述小车阀组8、油管铰接盘阀组12、水带绞盘换向阀组17的所述四通电液伺服阀。

作为一种可实施方式,所述上位机包括PC机、按键模块和遥控模块,所述PC机与PLC控制器通信连接,PC机用于设定PLC控制器内部程序;

PC机通信连接按键模块,所述按键模块用于传输外部控制指令,所述按键模块包括MUC芯片18和按键组19,所述MUC芯片18设置有通信模块20,所述通信模块20为USB串口、RS232串口、WIFI模块、蓝牙模块的一种或多种组合,MUC芯片18通过通信模块20与PC机通信连接,所述通信模块20的IO口连接按键组19。

作为一种可实施方式,所述遥控模块包括触屏工控机21,所述触屏工控机21通过WIFI模块、蓝牙模块、射频模块的一种或多种组合与PC机通信连接,遥控模块用于远程对PC机发送外部控制指令。

结合上述多个实施例对排涝作业进行说明:

第一步,将大车停放在排涝点附近合适位置,接着打开电源使PLC控制单元1处于上电状态,并启动发动机,通过发动机控制模块查看发动机转速参数,PLC控制单元1按照PC机设置程序指令首先使水带绞盘换向阀组17对应尾门油缸13的一路四通电液伺服阀通电,尾门油缸13受液压影响动作,推动尾门下落与车体形成锐角;

第二步,PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使小车阀组8对应左行马达6和右行马达7两路的四通电液伺服阀通电,小车开始移动;

同时PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使油管铰接盘阀组12的四通电液伺服阀通电,使双向马达11受液压影响转动,此时油管铰接盘工作,油管将随小车移动同步伸长;

同时PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使水带绞盘换向阀组17连接第二双向马达14多路上的四通电液伺服阀使其通电工作,此时水带绞盘工作,水带将随小车移动同步伸长;

最终小车与大车分离到达排水点。

在第二步中工作人员通过按键模块或遥控模块发送指令至PC机,PC机将指令发送至PLC控制器,PLC控制器执行指令使用变频器调节四通电液伺服阀,从而对应油路的压力调节小车移动速度,通过调节左行马达6和右行马达7的差速改变移动方向。

对应的,压力传感器16实时检测油路压力对PLC控制器进行反馈,PLC控制器采用PID控制方式使第二双向马达14、双向马达11以及左行马达6和右行马达7的转速相互匹配。

第三步,PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使小车阀组8对应平推油缸9和举升油缸10的四通电液伺服阀作业,平推油缸9动作将排水泵组外推至平推油缸9极限位置,接着举升油缸10作业将排水泵组翻转一定角度α,所述角度α范围为30~45°,此时排水泵组的排水口位于水下;

之后,PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使水带绞盘换向阀组17对应落地油缸15的四通电液伺服阀作业,落地油缸15工作将水带另一端设置于地面。

第四步,PLC控制单元1按照PC机设置程序指令使液压泵出口阀组3工作,此时发动机提供取力器为排水泵组提供动能,单向变量液压泵2开始排水作业;

期间,通过按键模块或遥控模块使PC机与发动机控制模块通信,通过发动机控制模块调节发动机转速经控制油路4调节单向变量液压泵2排水功率。

在完成排涝任务后,通过将上述步骤进行反向操作,使小车及排水泵组复位,完成排涝作业。

以上所述之实施例,只是本发明的较佳实施例而已,并非限制本发明的实施范围,故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括于本发明申请专利范围内。

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