工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)和工程機(jī)械的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)和工程機(jī)械。該工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)臺安全控制器和下車安全輸入/輸出模塊，其中，下車安全輸入/輸出模塊通過第一安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接；安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。本實(shí)用新型通過采用支持安全通信總線協(xié)議的安全控制器、安全輸入/輸出模塊，使安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過同一根通信總線電纜傳輸，從而簡化了線路，節(jié)省了成本。
【專利說明】
工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)和工程機(jī)械
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械安全控制領(lǐng)域，特別涉及一種工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)和工程機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]高空作業(yè)平臺是用來運(yùn)送人員、工具和材料到指定位置作業(yè)的設(shè)備，由可控工作平臺、伸展機(jī)構(gòu)和底盤組成的多功能特種工程車輛，底盤為定型道路車輛，并由駕駛員操縱其移動的為高空作業(yè)車，而采用自行式底盤的則為自行式高空作業(yè)平臺。高空作業(yè)平臺應(yīng)用范圍極廣，已被應(yīng)用于電力、消防、交通、建筑物外墻裝潢與清洗、園林維護(hù)、通訊設(shè)備維護(hù)和維修等多種行業(yè)和場所。由于高空作業(yè)平臺是用來載人高空作業(yè)的，所以必須滿足載人高空作業(yè)的“高安全性”要求。
[0003]高空作業(yè)車的控制系統(tǒng)一般由控制器、傳感器、執(zhí)行器和通信系統(tǒng)組成。隨著高空作業(yè)自動化和智能化的發(fā)展，控制系統(tǒng)中的部件越來越多，傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)的布線方式會導(dǎo)致導(dǎo)線數(shù)量成倍增加，線束越來越龐大。復(fù)雜和凌亂的線束，增加了控制系統(tǒng)的故障率，降低了高空作業(yè)車的可靠性。此外，高空作業(yè)車上、下車之間線路通過滑環(huán)連接。過多線束增加滑環(huán)電刷的數(shù)量，從而增加成本。為了簡化線路，現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)中。由于CAN(ControIIer Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線信號線數(shù)量少、傳輸速率快、組網(wǎng)自由、擴(kuò)張性強(qiáng)、可靠性高、成本相對較低，因此在高空作業(yè)車控制系統(tǒng)中，成為主要的現(xiàn)場總線。
[0004]但是，由于現(xiàn)場總線會受到干擾、硬件故障等因素造成安全信息傳輸錯誤，造成安全功能失效。即使應(yīng)用了 CANopen高層協(xié)議后，也難以滿足安全信息傳輸可靠性的要求。為了解決功能失效帶來的危險，歐美國家開始了功能安全技術(shù)應(yīng)用。在歐盟高空作業(yè)平臺標(biāo)準(zhǔn)EN280: 2013中，明確指出控制系統(tǒng)需要滿足功能安全要求，并且安全性能等級要求最高為PLd。因此，對于傳輸安全相關(guān)信息的數(shù)據(jù)通信總線也有功能安全要求。如果使用“安全繼電器”或“安全可編程邏輯控制器(PLC)”的硬接線的低級控制狀態(tài)，可以滿足功能安全要求，但是安裝和維護(hù)的成本都很高，且重新配置系統(tǒng)比較麻煩，靈活性比較差。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下一些缺點(diǎn):
[0006](I)絕大部分的高空作業(yè)車控制系統(tǒng)所采用的信息傳輸總線不符合安全總線的要求。
[0007](2)采用冗余CAN總線的方式雖然能夠滿足功能安全要求，但這也使得控制系統(tǒng)的線路變得復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)成本增加。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]鑒于以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)和工程機(jī)械，可以使用同一根安全通信總線傳輸安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供一種工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺安全控制器和下車安全輸入/輸出模塊，其中:
[0010]下車安全輸入/輸出模塊通過第一安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接；
[0011]安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0012]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第一電氣元件，其中:
[0013]第一電氣元件通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊連接；
[0014]第一電氣元件為安全相關(guān)元件，第一電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息；
[0015]第一電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0016]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第二電氣元件，其中:
[0017]第二電氣元件通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊連接；
[0018]第二電氣元件為非安全相關(guān)元件，第二電氣元件的信號屬于非安全相關(guān)信息；
[0019]第二電氣元件的信號按照通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0020]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第三電氣元件，其中:
[0021 ]第三電氣元件通過第一安全通信總線與下車安全輸入/輸出模塊連接。
[0022]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第四電氣元件，其中:
[0023]第四電氣元件通過第二安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接；
[0024]第四電氣元件為安全相關(guān)元件，第四電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息；
[0025]第四電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0026]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第五電氣元件，其中:
[0027]第五電氣元件通過信號線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接。
[0028]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括平臺安全輸入/輸出模塊，其中:
[0029]平臺安全輸入/輸出模塊通過第二安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接；
[0030]安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0031]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第六電氣元件，其中:
[0032]第六電氣元件通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊連接；
[0033]第六電氣元件為安全相關(guān)元件，第六電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息；
[0034]第六電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0035]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第七電氣元件，其中:
[0036]第七電氣元件通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊連接；
[0037]第七電氣元件為非安全相關(guān)元件，第七電氣元件的信號屬于非安全相關(guān)信息；
[0038]第七電氣元件的信號按照通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。
[0039]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第八電氣元件，其中:
[0040]第八電氣元件通過第二安全通信總線與平臺安全輸入/輸出模塊連接。
[0041]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種工程機(jī)械，包括如上述任一實(shí)施例所述的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)。
[0042]本實(shí)用新型通過采用支持安全通信總線協(xié)議的安全控制器、安全輸入/輸出模塊，使安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過同一根通信總線電纜傳輸，從而簡化了線路，節(jié)省了成本。
【附圖說明】
[0043]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044]圖1為本實(shí)用新型工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)一個實(shí)施例的示意圖。
[0045]圖2為本實(shí)用新型工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)一個具體實(shí)施例的示意圖。
[0046]圖3為圖2的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)的電氣元件在工程機(jī)械上的安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對至少一個示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0048]除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0049]同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。
[0050]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。
[0051]在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。
[0052]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0053]圖1為本實(shí)用新型工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)一個實(shí)施例的示意圖。如圖1所示，所述工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺安全控制器18和下車安全輸入/輸出(I/O)模塊12，其中:
[0054]下車安全輸入/輸出模塊12通過第一安全通信總線17與轉(zhuǎn)臺安全控制器18連接。
[0055]安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過同一根安全通信電纜(第一安全通信總線17)進(jìn)行傳輸。
[0056]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，第一安全通信總線17采用基于CANopenSafety協(xié)議安全總線作為數(shù)據(jù)通信總線。CANopen Safety協(xié)議是CiA組織基于CANopen協(xié)議制訂的一種安全總線協(xié)議，并已成為歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 50325-5:2010oCANopen Safety協(xié)議允許安全相關(guān)通信使用CANopen通信網(wǎng)絡(luò)，即在CANopen的同一個網(wǎng)段上運(yùn)行安全相關(guān)和非安全的通信數(shù)據(jù)。
[0057]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，第一安全通信總線17為上、下車通信CAN總線電纜。
[0058]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，下車安全輸入/輸出模塊12可以選用安全性能等級達(dá)到PLd的安全I(xiàn)/O模塊;轉(zhuǎn)臺安全控制器18可以選用安全性能等級達(dá)到PLd的安全控制器。
[0059]基于本實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)，采用基于CANopenSafety協(xié)議安全總線作為數(shù)據(jù)通信總線，從而解決了使用單一 CAN總線不符合EN280:2013對高空作業(yè)車控制系統(tǒng)功能安全要求的問題。由于本實(shí)用新型中安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過同一個CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而簡化了線路，節(jié)省了成本。并且，本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有基于CAN總線的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本一致，容易兼容。
[0060]本實(shí)用新型的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)是工程機(jī)械整個控制系統(tǒng)的一部分，用于防止系統(tǒng)發(fā)生危險的情況，可以是獨(dú)立的專用系統(tǒng)，也可以與基本控制系統(tǒng)集成在一起。
[0061]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述工程機(jī)械可以為移動式起重機(jī)、隨車起重機(jī)、伸縮臂叉裝機(jī)、高空作業(yè)車等工程機(jī)械。
[0062]本實(shí)用新型的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)可以保障工程機(jī)械等受控設(shè)備的功能安全，其中，功能安全指的是與工程機(jī)械和工程機(jī)械控制系統(tǒng)有關(guān)的整體安全的組成部分，它取決于電氣/電子/可編程電子(E/E/PE)安全相關(guān)系統(tǒng)和外部風(fēng)險降低設(shè)施功能的正確行使。
[0063]下面結(jié)合圖2和圖3實(shí)施例對本實(shí)用新型圖1所示的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)的各個部件進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0064]圖2為本實(shí)用新型工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)一個具體實(shí)施例的示意圖。圖2實(shí)施例中的工程機(jī)械具體為高空作業(yè)車。圖3為圖2的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)的電氣元件在工程機(jī)械上的安裝示意圖。
[0065]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第一電氣元件100，其中:第一電氣元件100通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊12的輸入端口或輸出端口連接。第一電氣元件100為安全相關(guān)元件，第一電氣元件100的信號屬于安全相關(guān)信息。第一電氣元件100的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線17進(jìn)行傳輸。
[0066]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第一電氣元件100具體可以包括下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、支腿狀態(tài)檢測傳感器11和回收位置檢測傳感器10。下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、支腿狀態(tài)檢測傳感器11和回收位置檢測傳感器10分別與下車安全輸入/輸出模塊12的輸入端口連接。下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、支腿狀態(tài)檢測傳感器11和回收位置檢測傳感器10的信號屬于安全相關(guān)信號，需要按照CANopen Safety協(xié)議通過第一安全通信總線(上、下車通信CAN總線電纜)17與轉(zhuǎn)臺安全控制器18進(jìn)行傳輸。如圖3所示，支腿狀態(tài)檢測傳感器11固定于支腿29上?；厥瘴恢脵z測傳感器10固定于底盤31上。
[0067]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第二電氣元件200，其中:第二電氣元件200通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊12的輸入端口或輸出端口連接;第二電氣元件200為非安全相關(guān)元件，第二電氣元件200的信號屬于非安全相關(guān)信息;第二電氣元件200的信號按照通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線17進(jìn)行傳輸。
[0068]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第二電氣元件200具體可以包括下車控制箱搖桿14、下車控制箱按鈕15和下車電磁閥組13，其中:下車控制箱搖桿14、下車控制箱按鈕15通過信號線連接到下車安全輸入/輸出模塊12的輸入端口連接。下車電磁閥組13通過信號線連接到下車安全輸入/輸出模塊12的輸出端口，下車電磁閥組13由轉(zhuǎn)臺安全控制器18通過第一安全通信總線17傳輸?shù)目刂浦噶羁刂?轉(zhuǎn)臺安全控制器18可以通過控制下車電磁閥組13，實(shí)現(xiàn)來控制如圖3所示的支腿29的伸縮。
[0069]在本實(shí)用新型一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)臺安全控制器18可以用于獲取下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、下車控制箱搖桿14和下車控制箱按鈕15的輸入信號，以及支腿狀態(tài)檢測傳感器11和回收位置檢測傳感器10的實(shí)時采集數(shù)據(jù);根據(jù)步驟11獲取的輸入信號和實(shí)時采集數(shù)據(jù)，確定第一控制指令;并將第一控制指令發(fā)送給下車電磁閥組13，以便下車電磁閥組13根據(jù)第一控制指令控制支腿29的伸縮。
[0070]由此本實(shí)用新型上述工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)可以通過用戶輸入信號以及支腿狀態(tài)檢測傳感器和回收位置檢測傳感器的實(shí)時采集信號控制支腿的伸縮。
[0071]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第三電氣元件300，其中:第三電氣元件300通過第一安全通信總線17與下車安全輸入/輸出模塊12連接。
[0072]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第三電氣元件300具體可以為下車控制箱顯示器16，下車控制箱顯示器16通過第一安全通信總線17與下車安全輸入/輸出模塊12連接。下車控制箱顯示器16用于顯示由下車安全輸入/輸出模塊12發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，例如下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、下車控制箱搖桿14和下車控制箱按鈕15的輸入信號;支腿狀態(tài)檢測傳感器11和回收位置檢測傳感器10的實(shí)時采集數(shù)據(jù);或者轉(zhuǎn)臺安全控制器18發(fā)送給下車電磁閥組13的控制指令。
[0073]在本實(shí)用新型圖3所示的具體實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括下車控制箱30，其中，所述下車控制箱30可以由下車安全輸入/輸出模塊12、下車控制箱搖桿14、下車控制箱按鈕15、下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8和下車控制箱顯示器16組成。如圖3所示，所述下車控制箱30安裝在底盤31，與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的下車控制箱位置一致。
[0074]由此，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中第一電氣元件100的安全相關(guān)信息和第二電氣元件200的非安全相關(guān)信息均可以通過同一根安全通信電纜(第一安全通信總線17)進(jìn)行傳輸。安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息既可以在第一電氣元件100、第二電氣元件200與轉(zhuǎn)臺安全控制器18之間傳輸;安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息還可以傳輸?shù)较萝嚳刂葡滹@示器16進(jìn)行顯示。
[0075]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第四電氣元件400，其中:第四電氣元件400通過第二安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器18連接。第四電氣元件400為安全相關(guān)元件，第四電氣元件400的信號屬于安全相關(guān)信息。第四電氣元件400的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線20進(jìn)行傳輸。
[0076]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第四電氣元件400具體可以包括轉(zhuǎn)臺角度傳感器7、伸展機(jī)構(gòu)傾角傳感器5與伸展機(jī)構(gòu)長度傳感器6。轉(zhuǎn)臺角度傳感器7、伸展機(jī)構(gòu)傾角傳感器5和伸展機(jī)構(gòu)長度傳感器6發(fā)送的信息均屬于安全相關(guān)信息，因此，三個傳感器均采用支持CANopen Safety協(xié)議的CAN通信接口，通過第二安全通信總線20(SP上車通信CAN總線電纜)與轉(zhuǎn)臺安全控制器18進(jìn)行通信。
[0077]如圖3所示，轉(zhuǎn)臺安全控制器18固定在轉(zhuǎn)臺27的底座上，與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺控制器位置一致。轉(zhuǎn)臺角度傳感器7安裝在與轉(zhuǎn)臺27驅(qū)動齒輪嚙合的測角齒輪上，測量轉(zhuǎn)臺27的旋轉(zhuǎn)角度。伸展機(jī)構(gòu)傾角傳感器5與伸展機(jī)構(gòu)長度傳感器6固定于伸展機(jī)構(gòu)26的固定臂上，用于測量伸展機(jī)構(gòu)26的變幅角度和伸展長度。以上三種傳感器采用PLd等級的傳感器組成位置檢測系統(tǒng)，檢測工作平臺的位置，防止其超出安全作業(yè)空間。三個傳感器的安裝位置與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的長度傳感器、傾角傳感器和轉(zhuǎn)臺角度傳感器位置一致。由于三個傳感器位置分散，所以使用CAN總線連接，可以簡化線路。
[0078]在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，可以使用PLd等級的長度角度二合一傳感器替代圖2和圖3實(shí)施例中采用的PLd等級的長度傳感器和角度傳感器，來實(shí)現(xiàn)工作平臺位置檢測功能。
[0079]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第五電氣元件500，其中:第五電氣元件500通過信號線與轉(zhuǎn)臺安全控制器18連接。在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第五電氣元件500具體可以為轉(zhuǎn)臺電磁閥組19，轉(zhuǎn)臺電磁閥組19用于根據(jù)轉(zhuǎn)臺安全控制器18發(fā)送的控制指令，控制轉(zhuǎn)臺馬達(dá)、變幅油缸、伸縮油缸和調(diào)平油缸。
[0080]在本實(shí)用新型一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)臺安全控制器18還可以用于獲取下車急停按鈕9、模式選擇開關(guān)8、下車控制箱搖桿14和下車控制箱按鈕15的輸入信號，以及轉(zhuǎn)臺角度傳感器
7、伸展機(jī)構(gòu)傾角傳感器5與伸展機(jī)構(gòu)長度傳感器6的實(shí)時采集數(shù)據(jù);根據(jù)步驟21獲取的輸入信號和實(shí)時采集數(shù)據(jù)，確定第二控制指令；以及將第二控制指令發(fā)送給轉(zhuǎn)臺電磁閥組19，以便轉(zhuǎn)臺電磁閥組19根據(jù)第二控制指令控制轉(zhuǎn)臺馬達(dá)、變幅油缸、伸縮油缸和調(diào)平油缸的操作，進(jìn)而控制對轉(zhuǎn)臺27和伸展機(jī)構(gòu)26的動作。
[0081]由此本實(shí)用新型上述工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)可以通過用戶輸入信號以及轉(zhuǎn)臺角度傳感器7、伸展機(jī)構(gòu)傾角傳感器5與伸展機(jī)構(gòu)長度傳感器6的實(shí)時采集信號實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)臺27和伸展機(jī)構(gòu)26的控制。
[0082]對于高空作業(yè)車等工程機(jī)械，圖1所示的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括平臺安全輸入/輸出模塊I，其中:平臺安全輸入/輸出模塊I通過第二安全通信總線20與轉(zhuǎn)臺安全控制器18連接。安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過第二安全通信總線20進(jìn)行傳輸。平臺安全輸入/輸出模塊I采用PLd等級的模塊。
[0083]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第六電氣元件600，其中:第六電氣元件600通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊I的輸入端口或輸出端口連接。第六電氣元件600為安全相關(guān)元件，第六電氣元件600的信號屬于安全相關(guān)信息。第六電氣元件600的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線20進(jìn)行傳輸。
[0084]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第六電氣元件600可以包括平臺急停按鈕2、平臺傾角傳感器3和平臺載荷傳感器4，其中:平臺急停按鈕2、平臺傾角傳感器3和平臺載荷傳感器4通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊I的輸入端口連接。如圖3所示，平臺傾角傳感器3、平臺載荷傳感器4安裝在平臺32上。平臺傾角傳感器3、平臺載荷傳感器4選用PLd等級的傳感器。平臺傾角傳感器3、平臺載荷傳感器4和平臺急停按鈕2的信號是安全相關(guān)信號，需要按照CANopen Safety協(xié)議第二安全通信總線20與轉(zhuǎn)臺安全控制器18進(jìn)行傳輸。
[0085]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第七電氣元件700，其中:第七電氣元件700通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊I連接。第七電氣元件700為非安全相關(guān)元件，第七電氣元件700的信號屬于非安全相關(guān)信息。第七電氣元件700的信號按照諸如CANopen協(xié)議的通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線20進(jìn)行傳輸。
[0086]在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第七電氣元件700可以包括平臺控制箱搖桿23、平臺控制箱按鈕24和電機(jī)控制接觸器22，其中:平臺控制箱搖桿23、平臺控制箱按鈕24通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊I的輸入端口連接。電機(jī)控制接觸器22通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊I的輸出端口連接，電機(jī)控制接觸器22根據(jù)轉(zhuǎn)臺安全控制器18通過第二安全通信總線20傳輸?shù)目刂浦噶羁刂乒ぷ髌脚_32的擺動。平臺安全輸入/輸出模塊I用于采集輸入端口的信息，并將其通過CAN總線傳輸?shù)睫D(zhuǎn)臺安全控制器18;以及接收轉(zhuǎn)臺安全控制器18通過CAN總線傳輸?shù)目刂浦噶?，并將所述控制指令發(fā)送給電機(jī)控制接觸器22。
[0087]在本實(shí)用新型一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)臺安全控制器18還可以用于獲取平臺控制箱搖桿23、平臺控制箱按鈕24、平臺急停按鈕2的輸入信號，以及平臺傾角傳感器3和平臺載荷傳感器4的實(shí)時采集數(shù)據(jù);根據(jù)步驟31獲取的輸入信號和實(shí)時采集數(shù)據(jù)，確定第三控制指令；以及步驟33，將第三控制指令發(fā)送給電機(jī)控制接觸器22，以便電機(jī)控制接觸器22根據(jù)第三控制指令控制控制工作平臺32的擺動。
[0088]由此本實(shí)用新型上述工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)可以通過用戶輸入信號以及平臺傾角傳感器3和平臺載荷傳感器4的實(shí)時采集信號控制工作平臺32的擺動。
[0089]在本實(shí)用新型圖1所示的實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括第八電氣元件800，其中:第八電氣元件800通過第二安全通信總線20與平臺安全輸入/輸出模塊I連接。在本實(shí)用新型圖2所示的具體實(shí)施例中，圖1實(shí)施例中的第八電氣元件800可以為平臺控制箱顯示屏21。平臺控制箱顯示屏21可以顯示由平臺安全輸入/輸出模塊I發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，例如平臺控制箱搖桿23、平臺控制箱按鈕24、平臺急停按鈕2的輸入信號;平臺傾角傳感器3和平臺載荷傳感器4的實(shí)時采集數(shù)據(jù);或者轉(zhuǎn)臺安全控制器18發(fā)送給電機(jī)控制接觸器22的控制指令。
[0090]在本實(shí)用新型圖3所示的具體實(shí)施例中，工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)還可以包括平臺控制箱25，其中，平臺控制箱25可以由平臺安全輸入/輸出模塊1、平臺急停按鈕2、平臺控制箱搖桿23、平臺控制箱按鈕24、平臺控制箱顯示屏21組成。如圖3所示，平臺控制箱25固定于工作平臺32上，與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的平臺控制箱位置一致，方便工作人員操作。
[0091]本實(shí)用新型上述實(shí)施例中平臺安全輸入/輸出模塊1、轉(zhuǎn)臺安全控制器18和下車安全輸入/輸出模塊12均采用PLd等級的模塊，其接口和外形與標(biāo)準(zhǔn)I/O模塊相同，但其硬件結(jié)構(gòu)采用冗余設(shè)計或?qū)崟r檢測，使其可靠性更高。
[0092]本實(shí)用新型上述實(shí)施例中平臺安全輸入/輸出模塊1、轉(zhuǎn)臺安全控制器18和下車安全輸入/輸出模塊12均支持CANopen協(xié)議和CANopen Safety協(xié)議，因此安全相關(guān)信息和基本信息均可通過同一CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸，即各部件只需占用一個CAN通信接口，且第二安全通信總線20和第一安全通信總線17只需要一根CAN總線電纜，而不需要冗余配置。因此，本實(shí)用新型的CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，具有很高的兼容性。第二安全通信總線20和第一安全通信總線17在車體上的布線方式與現(xiàn)有高空作業(yè)車控制系統(tǒng)的CAN總線電纜布線方式一致。
[0093]本實(shí)用新型上述實(shí)施例的第一安全通信總線和第二安全通信總線是一種安全總線，其中安全總線為實(shí)現(xiàn)安全相關(guān)控制系統(tǒng)安全信息可靠通訊的安全相關(guān)傳輸系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能安全的重要組成部分。
[0094]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種工程機(jī)械，包括如上述任一實(shí)施例所述的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)。
[0095]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述工程機(jī)械可以為移動式起重機(jī)、隨車起重機(jī)、伸縮臂叉裝機(jī)、高空作業(yè)車等工程機(jī)械。
[0096]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，如圖3所示，所述工程機(jī)械還可以包括駕駛室28。
[0097]本實(shí)用新型上述實(shí)施例的工程機(jī)械包括基于CAN總線的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)，因而使得工程機(jī)械符合EN280:2013安全相關(guān)系統(tǒng)功能安全要求;使安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息可以通過同一單根CAN總線電纜傳輸，從而簡化了線路，節(jié)省了成本;本實(shí)用新型的CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與現(xiàn)有工程機(jī)械控制系統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，CAN總線電纜布線方式和控制器、I/O模塊、傳感器的安裝位置與現(xiàn)有系統(tǒng)基本一致，因此具有很高的兼容性，從而降低了改造成本。
[0098]至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了本實(shí)用新型。為了避免遮蔽本實(shí)用新型的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。
[0099]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0100]本實(shí)用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【主權(quán)項】
1.一種工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)臺安全控制器和下車安全輸入/輸出模塊，其中: 下車安全輸入/輸出模塊通過第一安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接； 安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一電氣元件，其中: 第一電氣元件通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊連接； 第一電氣元件為安全相關(guān)元件，第一電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息； 第一電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二電氣元件，其中: 第二電氣元件通過信號線與下車安全輸入/輸出模塊連接； 第二電氣元件為非安全相關(guān)元件，第二電氣元件的信號屬于非安全相關(guān)信息； 第二電氣元件的信號按照通信總線協(xié)議通過第一安全通信總線進(jìn)行傳輸。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三電氣元件，其中: 第三電氣元件通過第一安全通信總線與下車安全輸入/輸出模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第四電氣元件，其中: 第四電氣元件通過第二安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接； 第四電氣元件為安全相關(guān)元件，第四電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息； 第四電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第五電氣元件，其中: 第五電氣元件通過信號線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括平臺安全輸入/輸出模塊，其中: 平臺安全輸入/輸出模塊通過第二安全通信總線與轉(zhuǎn)臺安全控制器連接； 安全相關(guān)信息和非安全相關(guān)信息通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第六電氣元件，其中: 第六電氣元件通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊連接； 第六電氣元件為安全相關(guān)元件，第六電氣元件的信號屬于安全相關(guān)信息； 第六電氣元件的信號按照安全通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第七電氣元件，其中: 第七電氣元件通過信號線與平臺安全輸入/輸出模塊連接； 第七電氣元件為非安全相關(guān)元件，第七電氣元件的信號屬于非安全相關(guān)信息； 第七電氣元件的信號按照通信總線協(xié)議通過第二安全通信總線進(jìn)行傳輸。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第八電氣元件，其中: 第八電氣元件通過第二安全通信總線與平臺安全輸入/輸出模塊連接。11.一種工程機(jī)械，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-10中任一項所述的工程機(jī)械安全控制系統(tǒng)。
【文檔編號】G05B19/04GK205540056SQ201620280983
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】劉建, 蔡彧, 蔣書斌
【申請人】徐工集團(tuán)工程機(jī)械有限公司