2024年10月21日发(作者:麴紫易)
TH4013 SL型伸缩臂叉装车电控系统设计
陈文科武铁军 田贺红温琦高艳雯
中国农业机械化科学研究院 北京 100083
摘要:伸缩臂叉装车是一种新型多功能物料搬运设备,根据TH4013SL型伸缩臂叉装车电控系统的性能要
求,提出电控系统总体设计方案,对电控系统的硬件及软件进行开发设计。实际应用表明该伸缩臂叉装车电控
系统功能全面、性能可靠,具有一定的推广应用价值。
关键词:伸缩臂叉装车;电控系统;CAN总线
中图分类号:TH242 文献标识码:B 文章编号:1001—0785(2010)10—0054—03
Abstract:Telescopic handler is a new type of multi—functional materiel handling equipment.According to the perform.
ance requirements of the electric control system design of the TH4013SL type telescopic handler,this paper propose an o—
verall design scheme for the electic controlr system,and develop and design the hardware and software.The practical印一
plication shows that the electic contrrol system of the telescopic handler is provided with advanced functions and reliable
performance,thus to have certain values in promotion and application.
Keywords:telescopic handler;electric control system;CAN bus
伸缩臂叉装车是一种新型多功能物料搬运设
备,它将汽车起重机的伸缩臂式结构与传统叉车
的装卸功能有机地结合到一起,配合应用各种作
业属具,可以完成叉车、起重机、装载机、高空
1 电控系统总体构成及功能
TH4013SL型伸缩臂叉装车是典型的机电液一
体化系统。整个系统可以划分为机械部分、液压
部分、电气与控制部分,其中机械和液压部分主
要是执行机构,是整个系统的基础部分,而电气
与控制(简称电控)部分主要控制执行机构按照
操作者的指令进行相应的操作,同时能够监控系
统各个环节的工作情况,对出现的故障进行显示、
报警,并采取相应的保护措施,以免对车辆造成
严重的损坏。
TH4013SL型伸缩臂又装车的电控系统包括工
作业车等功能,具有一机多用的显著特点。
随着我国经济建设的飞速发展,国内建筑、
物流、交通等相关行业迅速发展,带动相关工程
机械和搬运机械的发展,伸缩臂叉装车的市场需求
逐渐形成,国内对伸缩臂又装车的需求量逐年增长,
市场对其精确性和稳定性等的要求也越来越高。在
液压方面,伸缩臂叉装车越来越多地采用电液比例
控制以及负荷传感技术,应用性能优异的比例多路
阀,提高操纵精度和灵敏度;在电气方面,原来简
单的逻辑控制继电器控制系统逐渐被嵌入式控制
作部分的叉装、载人、吊运等动作控制;车辆的
行走、转向、制动等基本功能;对发动机及控制
系统本身的状态检测;对系统出现的故障和危险
机中的应用[J].机械,2004,31(8):17—2.4.
[2]文方,罗锋华,孙敏.PLC控制在桥式起重机检测中
'
系统(如可编程控制器等)所取代。
距仪使控制系统的检测数据更可靠,通过软硬件
结合的方式保障了4个转向轮的同步操作,实现
了控制上的时序一致;
(3)双梁门机控制系统采用的遥控操作技术
功能强大,使用方便。
参考文献
的应用[J].机电工程,2006(3).
作
地
者:
张金英
址:
北京市海淀区北京交通大学机电学院D101室
邮 编:
100044
2010—.01—.08
收稿日期:
[1]刘小庆,范勤.基于PLC控制的变频调速在桥式起重
—---——
54・---——
《起重运输机械》 2010(10)
进行报警。通过对相应控制模块的编程,完成各
种信号的采集、传输、比较、运算、放大、输出、
显示和控制等过程。电控系统按照所实现的功能
也可以分成工作部分电控和底盘部分电控。此外
为了满足安全性的需要,电控系统还必须设计相
应的安全装置,特别是对于能够满足载人平台要
求的伸缩臂叉装车。
所设计的电控系统能够实现如下功能:驾驶
室和平台双向操作,工作动作的控制和监控,行
驶操作控制,发动机等设备状态显示,故障显示
及报警,安全保护。电控系统主要由电源、照明
及显示装置、控制器、检测装置、报警和执行装
置、操纵装置组成。
(1)电源电源主要由12 V一145 Ah铅酸蓄
电池和12 V一75 A交流发电机2部分组成。
(2)控制器控制器是可按预定目的产生控
制信息的仪器或成套装置,是伸缩臂叉装车控制
系统的核心。控制器接受来自受控对象(如水平
传感器、力矩显示器等)的测量信号和控制指令
信号,按照一定的控制规律产生控制信号推动执
行器(电磁阀、比例阀等)工作。
(3)照明及显示装置包括前后照明灯、示
宽灯、雾灯、驾驶室内外顶灯、发动机工作小时
计、燃油指示表、水温指示表、机油压力指示灯、
发动机预热指示灯、充电指示灯、液压油液位报
警指示灯、水位报警指示灯、油水分离指示灯、
手刹指示灯、行车制动指示灯、左右转向指示灯、
力矩显示装置等。
(4)检测装置伸缩臂叉装车需要多个传感
器来检测系统的各种参数,包括角度传感器、角
速度传感器、称重传感器、水平传感器、压力继
电器、发动机水温传感器、发动机机油压力传感
器、发动机预热传感器、液力变矩器油压传感器、
液力变矩器油温传感器、燃油液位传感器以及各
种接触开关、行程开关等。
(5)报警和执行装置是控制系统输出信号
的执行者,包括蜂鸣器、喇叭、警灯、电磁阀、
继电器、比例阀等。
(6)操纵装置操作人员通过操纵装置发出
控制命令,以控制伸缩臂又装车完成相应的动作。
包括驾驶室操作手柄、有线控制器操作手柄、各
种手动开关等。
《起重运输机械》 2010(10)
2系统硬件组成
电控系统选用3B6公司的HEAD—CS控制器
及力矩限制器。HEAD是专门在移动设备上应用的
基于CAN总线通信的主控制器,主要用于整机控
制,其模块可与其他元件(显示器、传感器、从控
制器)通过CAN总线或者串行RS232接口协同工
作。HEAD模块配备有存储器,包括用于存储数据
和程序的EPROM存储器或用于存储调试参数的EE—
PROM存储器。输入/输出电路有自保护功能,防止
过载和短路,电路设计适合低压状态工作,并具有
在恶劣环境工作所需的所有保护。HEAD模块符合
全面电磁兼容要求,并符合重工业环境工作标准。
由于输入输出节点较多,选用1个HEAD—CS
控制器专用的32个I/O的扩展模块,扩展模块与
主控制器之间通过CAN总线进行通信。
TH4013SL型伸缩臂叉装车的控制系统结构见
图1。伸缩臂叉装车的有线控制器通过CAN总线
与主控制器相连,叉车上所有的传感器和执行元
件直接与主控制器相连,所有动作皆由主控制器
控制。平台上的传感器直接接人有线控制器,手
柄操作命令通过CAN总线传输到主控制器后,由
主控制器发出执行命令,所需显示的信息由主控
制器通过CAN总线传送给有线控制器进行显示。
驾驶室中的操作手柄的控制命令直接输人主控制
器,主控制器控制相应的执行机构进行操作。
安全检测传感器H H 声光报警
平台操作从控制器
幽1 电控系统结构框
3系统软件设计
图2为TH4013SL型伸缩臂叉装车电控系统1
个工作周期内的总流程图。该电控系统由3个子
程序组成:驾驶室操作货叉子程序、驾驶室操作
平台子程序和平台操作子程序。在伸缩臂叉装车
操作作业的过程中,各类操作命令皆由驾驶室中
的操作手柄发出控制信号传送到控制器,控制器
根据程序进行处理后输出相应的动作指令,由对
一
55一
一
应的执行机构电磁铁来完成。 缩臂叉装车进行操作。
载人平台有无的判断是由特殊位置放置的平
台插销接近开关的通断来实现的。在伸缩臂末端
安装载人平台时需用1个插销来固定并锁紧载人
平台,否则平台无法安装并正常使用,故在车架
前端安装1个专门放置平台插销的支架,并在支
架上安装1个接近开关,一旦平台插销从支架中
取出,则接近开关输出状态发生变化,从而可判
断此刻伸缩臂叉装车处于平台操作模式。
4 结论
图2电控系统总流程图
该伸缩臂叉装车电控系统是1个较全面的控
程序执行过程:当控制器开始执行用户程序
后,首先检查输入输出端口是否正常,以及是否
满足伸缩臂叉装车正常工作条件,如果有异常状
况则会报警并结束此次循环。检测结果一切正常
后判断急停按钮是否按下,一旦急停按钮按下,
制方案,包括了驾驶室内控制、支腿的控制以及
载人平台的控制。由于采用了以HEAD—CS控制
器为核心的电气控制方案,保证了系统的正确运
行,并且抗干扰能力强。该电气控制系统处于国
内同类产品技术的领先地位,同时具有广阔的应
用前景。
参考文献
则立即停止发动机,否则判断整车的操作状态,
包括叉车状态和平台状态。2种状态的切换通过手
动按钮来选择。叉车状态就是在驾驶室中对叉车
进行操作。在叉车状态下,根据叉车的属具不同
可分为无平台和有平台2种操作模式。无平台操
作模式就是叉车的属具为货叉类的工具,主要进
行叉装作业,可以实现伸缩臂的伸缩和升降、支
腿的收放以及车架的摆动,通过调用驾驶室操作
货叉子程序来完成。有平台操作模式就是属具为
载人平台,在驾驶室中对属具为载人平台的伸缩
臂叉装车进行操作,主要完成在平台上对叉车进
[1]王志.伸缩臂又装车的现状[J].建筑机械,2008
(8):65—68.
[2]周翔,金敏,唐修俊,等.工程机械专用运动控制器
的研究与发展[J].中国机械工程,2006(9):17—
20
作
地
者:
陈文科
址:
北京德外北沙滩1号中国农业机械化科学研究
院49号信箱
邮
l00083
编:
2010—05—20
收稿日期:
行操作前的准备工作,如行走、平台使用前的定
位等。平台状态就是在平台上用有线控制器对伸
……一……一……一一。‘…~一 …一一。‘…一一一… ‘………~。‘’
!
华中最大核电装备制造基地启建
湖北省正在武汉市郊规划建设面积达30平方公里的核电产业园,力争3—5年内打造成华中地区规模最大、国
l
内一流的核电装备生产制造基地。中广核集团将参与这一基地的建设,东方电气、武船重工等与核电设备相关企
业均相继表示将入园投资。
与此同时,中广核集团、国家核电技术公司、中国船舶重工集团公司3家大型国有企业还与武汉市政府签署合
作协议,首批项目以湖北咸宁核电项目为依托,涉及核电工程建设、设备制造、产业链等环节。按照协议,由这3
家央企下属企业共同组建的湖北新能核电设备有限公司,将主要为第3代核电站工程建设配套,满足包括咸宁核电
项目在内的AP1000核电项目关键设备的资源需求。据悉,咸宁核电项目有望建设成为国家首个内陆核电示范工
l程,具备20I1年主体工程开工条件。
i 。……………………
一56一
~
《起重运输机械》 20l0(10)
2024年10月21日发(作者:麴紫易)
TH4013 SL型伸缩臂叉装车电控系统设计
陈文科武铁军 田贺红温琦高艳雯
中国农业机械化科学研究院 北京 100083
摘要:伸缩臂叉装车是一种新型多功能物料搬运设备,根据TH4013SL型伸缩臂叉装车电控系统的性能要
求,提出电控系统总体设计方案,对电控系统的硬件及软件进行开发设计。实际应用表明该伸缩臂叉装车电控
系统功能全面、性能可靠,具有一定的推广应用价值。
关键词:伸缩臂叉装车;电控系统;CAN总线
中图分类号:TH242 文献标识码:B 文章编号:1001—0785(2010)10—0054—03
Abstract:Telescopic handler is a new type of multi—functional materiel handling equipment.According to the perform.
ance requirements of the electric control system design of the TH4013SL type telescopic handler,this paper propose an o—
verall design scheme for the electic controlr system,and develop and design the hardware and software.The practical印一
plication shows that the electic contrrol system of the telescopic handler is provided with advanced functions and reliable
performance,thus to have certain values in promotion and application.
Keywords:telescopic handler;electric control system;CAN bus
伸缩臂叉装车是一种新型多功能物料搬运设
备,它将汽车起重机的伸缩臂式结构与传统叉车
的装卸功能有机地结合到一起,配合应用各种作
业属具,可以完成叉车、起重机、装载机、高空
1 电控系统总体构成及功能
TH4013SL型伸缩臂叉装车是典型的机电液一
体化系统。整个系统可以划分为机械部分、液压
部分、电气与控制部分,其中机械和液压部分主
要是执行机构,是整个系统的基础部分,而电气
与控制(简称电控)部分主要控制执行机构按照
操作者的指令进行相应的操作,同时能够监控系
统各个环节的工作情况,对出现的故障进行显示、
报警,并采取相应的保护措施,以免对车辆造成
严重的损坏。
TH4013SL型伸缩臂又装车的电控系统包括工
作业车等功能,具有一机多用的显著特点。
随着我国经济建设的飞速发展,国内建筑、
物流、交通等相关行业迅速发展,带动相关工程
机械和搬运机械的发展,伸缩臂叉装车的市场需求
逐渐形成,国内对伸缩臂又装车的需求量逐年增长,
市场对其精确性和稳定性等的要求也越来越高。在
液压方面,伸缩臂叉装车越来越多地采用电液比例
控制以及负荷传感技术,应用性能优异的比例多路
阀,提高操纵精度和灵敏度;在电气方面,原来简
单的逻辑控制继电器控制系统逐渐被嵌入式控制
作部分的叉装、载人、吊运等动作控制;车辆的
行走、转向、制动等基本功能;对发动机及控制
系统本身的状态检测;对系统出现的故障和危险
机中的应用[J].机械,2004,31(8):17—2.4.
[2]文方,罗锋华,孙敏.PLC控制在桥式起重机检测中
'
系统(如可编程控制器等)所取代。
距仪使控制系统的检测数据更可靠,通过软硬件
结合的方式保障了4个转向轮的同步操作,实现
了控制上的时序一致;
(3)双梁门机控制系统采用的遥控操作技术
功能强大,使用方便。
参考文献
的应用[J].机电工程,2006(3).
作
地
者:
张金英
址:
北京市海淀区北京交通大学机电学院D101室
邮 编:
100044
2010—.01—.08
收稿日期:
[1]刘小庆,范勤.基于PLC控制的变频调速在桥式起重
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《起重运输机械》 2010(10)
进行报警。通过对相应控制模块的编程,完成各
种信号的采集、传输、比较、运算、放大、输出、
显示和控制等过程。电控系统按照所实现的功能
也可以分成工作部分电控和底盘部分电控。此外
为了满足安全性的需要,电控系统还必须设计相
应的安全装置,特别是对于能够满足载人平台要
求的伸缩臂叉装车。
所设计的电控系统能够实现如下功能:驾驶
室和平台双向操作,工作动作的控制和监控,行
驶操作控制,发动机等设备状态显示,故障显示
及报警,安全保护。电控系统主要由电源、照明
及显示装置、控制器、检测装置、报警和执行装
置、操纵装置组成。
(1)电源电源主要由12 V一145 Ah铅酸蓄
电池和12 V一75 A交流发电机2部分组成。
(2)控制器控制器是可按预定目的产生控
制信息的仪器或成套装置,是伸缩臂叉装车控制
系统的核心。控制器接受来自受控对象(如水平
传感器、力矩显示器等)的测量信号和控制指令
信号,按照一定的控制规律产生控制信号推动执
行器(电磁阀、比例阀等)工作。
(3)照明及显示装置包括前后照明灯、示
宽灯、雾灯、驾驶室内外顶灯、发动机工作小时
计、燃油指示表、水温指示表、机油压力指示灯、
发动机预热指示灯、充电指示灯、液压油液位报
警指示灯、水位报警指示灯、油水分离指示灯、
手刹指示灯、行车制动指示灯、左右转向指示灯、
力矩显示装置等。
(4)检测装置伸缩臂叉装车需要多个传感
器来检测系统的各种参数,包括角度传感器、角
速度传感器、称重传感器、水平传感器、压力继
电器、发动机水温传感器、发动机机油压力传感
器、发动机预热传感器、液力变矩器油压传感器、
液力变矩器油温传感器、燃油液位传感器以及各
种接触开关、行程开关等。
(5)报警和执行装置是控制系统输出信号
的执行者,包括蜂鸣器、喇叭、警灯、电磁阀、
继电器、比例阀等。
(6)操纵装置操作人员通过操纵装置发出
控制命令,以控制伸缩臂又装车完成相应的动作。
包括驾驶室操作手柄、有线控制器操作手柄、各
种手动开关等。
《起重运输机械》 2010(10)
2系统硬件组成
电控系统选用3B6公司的HEAD—CS控制器
及力矩限制器。HEAD是专门在移动设备上应用的
基于CAN总线通信的主控制器,主要用于整机控
制,其模块可与其他元件(显示器、传感器、从控
制器)通过CAN总线或者串行RS232接口协同工
作。HEAD模块配备有存储器,包括用于存储数据
和程序的EPROM存储器或用于存储调试参数的EE—
PROM存储器。输入/输出电路有自保护功能,防止
过载和短路,电路设计适合低压状态工作,并具有
在恶劣环境工作所需的所有保护。HEAD模块符合
全面电磁兼容要求,并符合重工业环境工作标准。
由于输入输出节点较多,选用1个HEAD—CS
控制器专用的32个I/O的扩展模块,扩展模块与
主控制器之间通过CAN总线进行通信。
TH4013SL型伸缩臂叉装车的控制系统结构见
图1。伸缩臂叉装车的有线控制器通过CAN总线
与主控制器相连,叉车上所有的传感器和执行元
件直接与主控制器相连,所有动作皆由主控制器
控制。平台上的传感器直接接人有线控制器,手
柄操作命令通过CAN总线传输到主控制器后,由
主控制器发出执行命令,所需显示的信息由主控
制器通过CAN总线传送给有线控制器进行显示。
驾驶室中的操作手柄的控制命令直接输人主控制
器,主控制器控制相应的执行机构进行操作。
安全检测传感器H H 声光报警
平台操作从控制器
幽1 电控系统结构框
3系统软件设计
图2为TH4013SL型伸缩臂叉装车电控系统1
个工作周期内的总流程图。该电控系统由3个子
程序组成:驾驶室操作货叉子程序、驾驶室操作
平台子程序和平台操作子程序。在伸缩臂叉装车
操作作业的过程中,各类操作命令皆由驾驶室中
的操作手柄发出控制信号传送到控制器,控制器
根据程序进行处理后输出相应的动作指令,由对
一
55一
一
应的执行机构电磁铁来完成。 缩臂叉装车进行操作。
载人平台有无的判断是由特殊位置放置的平
台插销接近开关的通断来实现的。在伸缩臂末端
安装载人平台时需用1个插销来固定并锁紧载人
平台,否则平台无法安装并正常使用,故在车架
前端安装1个专门放置平台插销的支架,并在支
架上安装1个接近开关,一旦平台插销从支架中
取出,则接近开关输出状态发生变化,从而可判
断此刻伸缩臂叉装车处于平台操作模式。
4 结论
图2电控系统总流程图
该伸缩臂叉装车电控系统是1个较全面的控
程序执行过程:当控制器开始执行用户程序
后,首先检查输入输出端口是否正常,以及是否
满足伸缩臂叉装车正常工作条件,如果有异常状
况则会报警并结束此次循环。检测结果一切正常
后判断急停按钮是否按下,一旦急停按钮按下,
制方案,包括了驾驶室内控制、支腿的控制以及
载人平台的控制。由于采用了以HEAD—CS控制
器为核心的电气控制方案,保证了系统的正确运
行,并且抗干扰能力强。该电气控制系统处于国
内同类产品技术的领先地位,同时具有广阔的应
用前景。
参考文献
则立即停止发动机,否则判断整车的操作状态,
包括叉车状态和平台状态。2种状态的切换通过手
动按钮来选择。叉车状态就是在驾驶室中对叉车
进行操作。在叉车状态下,根据叉车的属具不同
可分为无平台和有平台2种操作模式。无平台操
作模式就是叉车的属具为货叉类的工具,主要进
行叉装作业,可以实现伸缩臂的伸缩和升降、支
腿的收放以及车架的摆动,通过调用驾驶室操作
货叉子程序来完成。有平台操作模式就是属具为
载人平台,在驾驶室中对属具为载人平台的伸缩
臂叉装车进行操作,主要完成在平台上对叉车进
[1]王志.伸缩臂又装车的现状[J].建筑机械,2008
(8):65—68.
[2]周翔,金敏,唐修俊,等.工程机械专用运动控制器
的研究与发展[J].中国机械工程,2006(9):17—
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作
地
者:
陈文科
址:
北京德外北沙滩1号中国农业机械化科学研究
院49号信箱
邮
l00083
编:
2010—05—20
收稿日期:
行操作前的准备工作,如行走、平台使用前的定
位等。平台状态就是在平台上用有线控制器对伸
……一……一……一一。‘…~一 …一一。‘…一一一… ‘………~。‘’
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华中最大核电装备制造基地启建
湖北省正在武汉市郊规划建设面积达30平方公里的核电产业园,力争3—5年内打造成华中地区规模最大、国
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内一流的核电装备生产制造基地。中广核集团将参与这一基地的建设,东方电气、武船重工等与核电设备相关企
业均相继表示将入园投资。
与此同时,中广核集团、国家核电技术公司、中国船舶重工集团公司3家大型国有企业还与武汉市政府签署合
作协议,首批项目以湖北咸宁核电项目为依托,涉及核电工程建设、设备制造、产业链等环节。按照协议,由这3
家央企下属企业共同组建的湖北新能核电设备有限公司,将主要为第3代核电站工程建设配套,满足包括咸宁核电
项目在内的AP1000核电项目关键设备的资源需求。据悉,咸宁核电项目有望建设成为国家首个内陆核电示范工
l程,具备20I1年主体工程开工条件。
i 。……………………
一56一
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《起重运输机械》 20l0(10)