專利名稱：集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及機械控制領域，具體涉及一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng) 及其控制方法。
背景技術(shù)：
集裝箱正面吊運機主要應用于集裝箱港口、碼頭、鐵路和公路中轉(zhuǎn)站、堆場等集裝 箱的裝卸、轉(zhuǎn)運及堆垛作業(yè)，其主流的電氣控制系統(tǒng)是以微控制器為核心，通過CAN總線將 發(fā)動機、變速箱、操作手柄、傳感器等聯(lián)系起來，主要通過手柄來控制吊具、大臂對應的液壓 油缸電磁比例閥的開閉及開度大小來完成相應的動作完成集裝箱的吊起，堆放動作。通過 微控制器的運算及工況查詢，可實時顯示載荷狀態(tài)、作業(yè)幅度等，并實現(xiàn)智能載荷預警、防 傾覆報警、安全保護、設備狀態(tài)監(jiān)測、故障預診斷等功能。但是目前常用的電氣控制系統(tǒng)并沒有包含極限載荷保護模塊，一旦發(fā)生過載，發(fā) 動機不能及時調(diào)整輸出功率與之相匹配，很容易導致發(fā)動機熄火。目前使用的傳統(tǒng)極限載 荷控制技術(shù)，是一種根據(jù)負載變化自動調(diào)節(jié)變量泵排量的智能電子控制系統(tǒng)，它主要實現(xiàn) 根據(jù)負載的變化自動調(diào)節(jié)變量泵的排量，達到實現(xiàn)變量泵的輸出功率與負載相匹配。為實 現(xiàn)這一目的，就要求在變量泵上增加相應的硬件系統(tǒng)控制變量泵的擺角，不僅增加了機械 制造的難度，也給人為的控制帶來不便。而在沒有實現(xiàn)發(fā)動機極限載荷的正面吊上，通常為了防止發(fā)動機熄火駕駛員通過 踩油門的方式來提高發(fā)動機的輸出功率，這樣方法不僅不準確而且造成發(fā)動機輸出功率的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種作業(yè)簡單、準確可靠的集裝箱正面 吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)及其利用該系統(tǒng)進行極限載荷控制的方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)設于控制器中，包 括用于將吊運機的電磁比例閥開度百分比、發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比和發(fā)動機 轉(zhuǎn)速的實際操作變量與已給定的定量參數(shù)進行比較分析，以控制電磁比例閥開度和發(fā)動機 轉(zhuǎn)速的極載載荷控制模塊，所述極載載荷控制模塊分別與電磁比例閥開度控制模塊和發(fā)動 機轉(zhuǎn)速控制模塊相連接；所述極載載荷控制模塊包括參數(shù)輸入模塊、電磁比例閥開度百分比判斷模塊、發(fā) 動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊和發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊；其中參數(shù)輸入模塊的輸出端與電磁比例閥開度百分比判斷模塊的輸入端相連 接；電磁比例閥開度百分比判斷模塊其中的一個輸出端與發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的輸入端相連接；電磁比例閥開度百分比判斷模塊其中的一個輸出端與電磁比例閥開度控制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模 塊的輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與電磁比例閥開度控 制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模 塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與參數(shù)輸入模塊的一 個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊的其中一個輸出端與電磁比例閥開度控制模塊的一個輸入 端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊的一個輸入端相 連接；電磁比例閥開度控制模塊的輸出端與參數(shù)輸入模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊的輸出端與參數(shù)輸入模塊的一個輸入端相連接。本發(fā)明的另一方案是提供一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制方法，包括如下 步驟步驟100 將當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值、當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最佳值 的限定值和發(fā)動機最大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速三個定量參數(shù)保存于控制器的存儲區(qū)內(nèi)；步驟101 向參數(shù)輸入模塊輸入實際電磁比例閥開度的百分比、發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、 發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比三個變量參數(shù)；步驟102 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度的百分比是否 大于實際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟103 ；如果否，進入步驟108 ；步驟103 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小 于當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟104 ；如果否，進入步驟105 ；步驟104 增大給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ；步驟105 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速是否大于等于發(fā)動機最 大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速；如果是進入步驟106 ；如果否，進入步驟107 ；步驟106 減小給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ；步驟107 輸出提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟108 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度百分比是否小 于實際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟106 ；如果否，進入步驟109 ；步驟109 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小 于當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最佳值的限定值；如果是，進入步驟110 ；如果否，進入步驟111 ；步驟110 輸出降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟111 根據(jù)步驟101采集發(fā)的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比是否大 于當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟105 ；如果否，返回步驟101。
本發(fā)明的有益效果為在控制器中增設集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)， 即可取代現(xiàn)有設備上對變量泵擺角進行控制的硬件設備，具有很極強的適用性和可觀的經(jīng) 濟性，控制系統(tǒng)作業(yè)簡單、準確可靠，避免了人為操作而出現(xiàn)的工作隱患，能在很大程度上 解決由于過載導致的發(fā)動機熄火問題所造成的工作終止，從而大大提高工作效率。


圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的模塊流程圖；圖3為本發(fā)明的控制方法流程圖。圖中1為極載載荷控制模塊；2為電磁比例閥開度控制模塊；3為發(fā)動機轉(zhuǎn)速控 制模塊；4為參數(shù)輸入模塊；5為電磁比例閥開度百分比判斷模塊；6為發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn) 速下負載百分比判斷模塊；7為發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊；
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明涉及一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，如圖1所示，控制系統(tǒng) 設于控制器中，包括用于將吊運機的電磁比例閥開度百分比、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載 百分比和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實際操作變量與已給定的定量參數(shù)進行比較分析，以控制電磁比例 閥開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的極載載荷控制模塊1，其分別與電磁比例閥開度控制模塊2和發(fā)動 機轉(zhuǎn)速控制模塊3相連接。如圖2所示，極載載荷控制模塊1具體包括參數(shù)輸入模塊4、電磁比例閥開度百 分比判斷模塊5、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊6和發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊7 ；其中參數(shù)輸入模塊4的輸出端與電磁比例閥開度百分比判斷模塊5的輸入端相連 接；電磁比例閥開度百分比判斷模塊5其中的兩個輸出端分別與發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn) 速下負載百分比判斷模塊6的一輸入端和電磁比例閥開度控制模塊2的一個輸入端相連 接；發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊6的四個輸出端分別與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 判斷模塊7的輸入端、電磁比例閥開度控制模塊2的一個輸入端、發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊3的 一個輸入端和參數(shù)輸入模塊4的一個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊7的其中兩個輸出端分別與電磁比例閥開度控制模塊2的一 個輸入端和發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊3的一個輸入端相連接；電磁比例閥開度控制模塊2的輸出端和發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊3的輸出端分別與參 數(shù)輸入模塊4的兩個輸入端相連接；本發(fā)明的另一方案是提供一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制方法，包括如下 步驟步驟100 將當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值、當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分 比最佳值的限定值和發(fā)動機最大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速三個定量參數(shù)保存于控制器的存儲 區(qū)內(nèi)；
步驟101 向參數(shù)輸入模塊4輸入實際電磁比例閥開度的百分比、發(fā)動機實際轉(zhuǎn) 速、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比三個變量參數(shù)；步驟102 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度的百分比是否 大于實際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟103 ；如果否，進入步驟108 ；
步驟103 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小 于當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟104 ；如果否，進入步驟105 ；步驟104 增大給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ；步驟105 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速是否大于等于發(fā)動機最 大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速；如果是進入步驟106 ；如果否，進入步驟107 ；步驟106 減小給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ；步驟107 輸出提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟108 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度百分比是否小 于實際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟106 ；如果否，進入步驟109 ；步驟109 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小 于當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最佳值的限定值；如果是，進入步驟110 ；如果否，進入步驟 111 ；步驟110 輸出降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟111 根據(jù)步驟101采集發(fā)的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比是 否大于當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟105 ；如果否，返回步驟 101。其中，獲得當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值、當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比 最佳值的限定值和發(fā)動機最大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速三個定量參數(shù)的方法為首先，測試發(fā) 動機的特性，找到發(fā)動機輸出最大功率對應的轉(zhuǎn)速位置，這就是發(fā)動機最大輸出功率對應 的轉(zhuǎn)速；其次，當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值是根據(jù)經(jīng)驗設定的，要保證發(fā)動機負 載到達該值時不熄火；最后，測試得到發(fā)動機空載怠速時的負載百分比，當前當前轉(zhuǎn)速下負 載百分比最佳值的限定值也是根據(jù)經(jīng)驗設定的，應該比當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限 定值要小，而大于發(fā)動機空載怠速時的負載百分比。而獲得實際電磁比例閥開度的百分比、發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下 負載百分比三個變量參數(shù)方法為實際電磁比例閥開度的百分比是通過采集電磁比例閥的 電流反饋采樣值轉(zhuǎn)換而來的；發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比都是基 于J1939協(xié)議通過采集CAN總線的數(shù)據(jù)獲得的。本發(fā)明在控制器中增設集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，即可取代現(xiàn)有設 備上對變量泵擺角進行控制的硬件設備，具有很極強的適用性和可觀的經(jīng)濟性，控制系統(tǒng) 作業(yè)簡單、準確可靠，避免了人為操作而出現(xiàn)的工作隱患，能在很大程度上解決由于過載導 致的發(fā)動機熄火問題所造成的工作終止，從而大大提高工作效率。
權(quán)利要求
集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)設于控制器中，包括用于將吊運機的電磁比例閥開度百分比、發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實際操作變量與已給定的定量參數(shù)進行比較分析，以控制電磁比例閥開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的極載載荷控制模塊，所述極載載荷控制模塊分別與電磁比例閥開度控制模塊和發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊相連接；所述極載載荷控制模塊包括參數(shù)輸入模塊、電磁比例閥開度百分比判斷模塊、發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊和發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊；其中參數(shù)輸入模塊的輸出端與電磁比例閥開度百分比判斷模塊的輸入端相連接；電磁比例閥開度百分比判斷模塊其中的一個輸出端與發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的輸入端相連接；電磁比例閥開度百分比判斷模塊其中的一個輸出端與電磁比例閥開度控制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊的輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與電磁比例閥開度控制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比判斷模塊的其中一個輸出端與參數(shù)輸入模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊的其中一個輸出端與電磁比例閥開度控制模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷模塊的其中一個輸出端與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊的一個輸入端相連接；電磁比例閥開度控制模塊的輸出端與參數(shù)輸入模塊的一個輸入端相連接；發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制模塊的輸出端與參數(shù)輸入模塊的一個輸入端相連接。
2.集裝箱正面吊運機極限載荷的控制方法，其特征在于所述方法包括步驟100 將當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值、當前轉(zhuǎn)速下負載百分比最佳值的限 定值和發(fā)動機最大輸出功率對應的轉(zhuǎn)速三個定量參數(shù)保存于控制器的存儲區(qū)內(nèi)；步驟101 向參數(shù)輸入模塊輸入實際電磁比例閥開度的百分比、發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、發(fā)動 機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比三個變量參數(shù)；步驟102 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度的百分比是否大于 實際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟103 ；如果否，進入步驟108 ；步驟103 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小于當 前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟104 ；如果否，進入步驟105 ； 步驟104 增大給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ；步驟105 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速是否大于等于發(fā)動機最大輸 出功率對應的轉(zhuǎn)速；如果是進入步驟106 ；如果否，進入步驟107 ；步驟106 減小給定電磁比例閥的開度百分比，返回步驟101 ； 步驟107 輸出提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟108 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷給定的電磁比例閥的開度百分比是否小于實 際電磁比例閥的開度百分比；如果是，進入步驟106 ；如果否，進入步驟109 ；步驟109 根據(jù)步驟101采集的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下的負載百分比是否小于當 前轉(zhuǎn)速下負載百分比最佳值的限定值；如果是，進入步驟110 ；如果否，進入步驟111 ； 步驟110 輸出降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的指令，返回步驟101 ；步驟111 根據(jù)步驟101采集發(fā)的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速下負載百分比是否大于當 前轉(zhuǎn)速下負載百分比最大限定值；如果是，進入步驟105 ；如果否，返回步驟101。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，包括用于將吊運機的電磁比例閥開度百分比、發(fā)動機當前當前轉(zhuǎn)速下負載百分比和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實際操作變量與已給定的定量參數(shù)進行比較分析，以控制電磁比例閥開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的極載載荷控制模塊。本發(fā)明還提供了極限載荷的控制方法。本發(fā)明在控制器中增設集裝箱正面吊運機極限載荷的控制系統(tǒng)，即可取代現(xiàn)有設備上對變量泵擺角進行控制的硬件設備，具有很極強的適用性和可觀的經(jīng)濟性，控制系統(tǒng)作業(yè)簡單、準確可靠，避免了人為操作而出現(xiàn)的工作隱患，能在很大程度上解決由于過載導致的發(fā)動機熄火問題所造成的工作終止，從而大大提高工作效率。
文檔編號B66C13/22GK101857175SQ201010187608
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者劉宜, 張捷, 方凱, 李傳寶, 榮大偉, 蔣小偉, 薛振見, 許濤, 錢瑋 申請人:安徽英科智控股份有限公司