专利名称:一种智能液压控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能液压控制系统，包括控制箱、液压力采集单元以及向控制箱供电的电源系统；上述控制箱包括主逻辑控制单元、显示单元、输入按键、手动控制按钮，上述液压力采集单元安装在油路中，其输出信号送入主逻辑控制单元，上述智能液压控制系统还包括液压控制单元用于控制液压系统的工作状态，上述液压控制单元包括电动油泵控制机构、电磁换向阀控制电路。本实用新型的有益效果在于，解决了现有液压系统控制精度不高，系统各设备保护不周全的技术问题。
【专利说明】一种智能液压控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，尤其是智能液压控制系统。
【背景技术】
[0002]目前土木工程勘察中的大部分液压系统由人工通过液压表读数作为液压系统控制的判断，然后通过手工操作开关电动油泵进行液压控制。这种控制方式对人的经验判断依赖很大、精度不高、影响液压系统性能发挥以及缺乏安全保护措施，不能减轻人的劳动强度和实现人工智能化的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能液压控制系统，解决了现有液压系统控制精度不高，系统各设备保护不周全的技术问题。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案来实现的。
[0005]一种智能液压控制系统，包括控制箱、液压力采集单元以及向控制箱供电的电源系统；上述控制箱包括主逻辑控制单元、显示单元、输入按键、手动控制按钮，上述液压力采集单元安装在油路中，其输出信号送入主逻辑控制单元，上述智能液压控制系统还包括液压控制单元用于控制液压系统的工作状态，上述液压控制单元包括电动油泵控制机构、电磁换向阀控制电路；
[0006]上述电磁换向阀控制电路包括光耦开关、场效应管、加压继电器、卸压继电器，上述光耦开关的一输入端接上述主逻辑控制单元，另一输入端接地，上述场效应管接于直流电源正极和电磁换向阀之间，其控制端与上述光耦开关输出端连接，上述加压继电器的控制信号由主逻辑控制单元控制，其用于连接地线与电磁换向阀加压接头，上述卸压继电器的控制信号由主逻辑控制单元控制，其用于连接地线与电磁换向阀卸压接头。
[0007]进一步地，上述电动油泵控制机构为电动油泵控制电路，包括RS232/RS485转换电路、变频器；上述RS232/RS485转换电路用于主逻辑控制单元和变频器进行数据交换，上述变频器用于控制电动油泵的转速，上述RS232/RS485转换电路包括RS232/RS485芯片、双向TVS管和共模磁环，上述RS232/RS485芯片输入端接主逻辑控制单元的串行通讯接口，其两个输出端接共模磁环的两个输入端，其两个输出端之间接双向TVS管；上述共模磁环的两个输出端接变频器。
[0008]进一步地，上述电动油泵控制机构为PWM跟随电路，包括光耦开关、可控硅，上述光耦开关的一输入端接主逻辑控制单元，另一输入端接地，上述可控硅接于相线和电动油泵之间，其控制端与光耦输出端连接。
[0009]进一步地，上述控制箱还包括用于电动油泵保护的电流检测单元，上述电流检测单元包括串接在电动油泵电源电路中的电流互感器、与电流互感器输出端并联的电压检测电阻以及与电压检测电阻并联的滤波电路，上述滤波电路的输出端接主逻辑控制单元，用于检测电动油泵的工作电流、过载电流和缺相，上述电流互感器为穿心式电流互感器。
[0010]进一步地，上述控制箱还包括接于电源系统前端的防雷击保护单元，上述防雷击保护单元包括共模磁环、保险管、压敏电阻、安规电容以及瞬态抑制二极管；上述共模磁环的两个输入端分别接外接电源，其两个输出端分别接电源系统的两个输入端，上述保险管串接于共模磁环的其中一个输入端，上述的压敏电阻并联在共模磁环的两个输入端之间，上述的安规电容以及瞬态抑制二极管并联在电源系统的两个输入端之间，其中安规电容一端共大地。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012]I)本实用新型通过液压力采集信号并经主逻辑控制单元(MCU)的计算以此测量值自动控值电动油泵的转速和电磁换向阀的油路方向，达到可控液压力，使液压系统的液压力控制在设定范围内，避免了液压力过低或过高，提高了液压控制系统的性能和实现了智能化控制。
[0013]2)本实用新型可对液压系统进行程序控制，变传统的人工控制方式为自动控制方式，有效降低人的劳动强度，极大地满足土木勘察工程的需求，降低了液压系统的控制难度。
[0014]3)本实用新型具有电动油泵保护功能。主逻辑控制单元(MCU)都装有一组电流传感器，在发生过载、缺相的情况下，能自动切断电动油泵电源，防止电源损坏。本实用新型具有输出短路保护、漏电保护等安全保护措施，确保液压控制过程中人身及设备的安全。
[0015]4)本实用新型具有完整的手动控制功能，可以用手动控制按钮(N2)控制电磁换向阀的油路方向和电动油泵的启动/停止。
[0016]5)本实用新型带有RS485通信接口，可以连接计算机读取主逻辑控制单元MCU的工作过程记录，包括液压系统工作时的液压力、设置记录、故障时间及次数等。
[0017]6)本实用新型根据土木工程勘察工地现场电压特殊，增加传感器防雷、供电电源和输出防雷保护。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型系统框图；
[0019]图2是油泵变频器控制电路原理图；
[0020]图3是油泵变频器控制电路中RS485通信电路示意图；
[0021]图4是电动油泵PWM控制电路原理图；
[0022]图5是电路油泵PWM控制电路中PWM跟随电路示意图；
[0023]图6是电流检测单元示意图；
[0024]图7是防雷击保护电路单元示意图；
[0025]图8是电磁换向阀控制电路示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0027]参见图1，本实用新型智能液压控制系统，包括控制箱、液压力采集单元3以及向控制箱供电的电源系统2;控制箱包括主逻辑控制单元1、显示单元5、操作按键8、手动控制按钮9和液压控制单元4、防雷击保护单元7，液压力采集单元3安装在油路中，其输出信号送入主逻辑控制单元I ;液压控制单元4用于控制液压系统的工作状态；液压控制单元4包括电动油泵控制电路、电磁换向阀控制电路41。显示单元采用LCD显示。
[0028]电动油泵控制电路可以有多种选择:
[0029]如果电动油泵电动机是变频电机，则可以采用变频器控制方式，参见图2，电动油泵控制电路包括RS232/RS485转换电路42、变频器43 ;主逻辑控制单元I输出串行信号到RS232/RS485转换电路42，RS232/RS485转换电路42用于主逻辑控制单元I和变频器43进行数据交换，变频器43用于控制电动油泵430的转速。
[0030]参见图3，RS232/RS485转换电路43包括RS232/RS485芯片U3、双向TVS管Tl和共模磁环Gl ；RS232/RS485芯片U3输入端接主逻辑控制单元I的串行通讯接口，其两个输出端接共模磁环Gl的两个输入端，其两个输出端之间接双向TVS管Tl ;共模磁环Gl的两个输出端接变频器43。图3中RS232/RS485芯片U3具体为MAX485芯片，其输入端接主逻辑控制单元I的串行通讯接口，用于和变频器43进行数据交换，其输出端接变频器43，共模磁环Gl用于滤波除共模干扰，双向TVS管Tl用于保护和钳位变频器输入信号，防止有大电流和高电压干扰信号对通讯口的影响。RS485通信电路还用于主逻辑控制单元与计算机通信。
[0031]如果电动油泵电动机是普通电机，可以采用PWM控制方式。参见图4和图5，电动油泵控制电路为PWM跟随电路44，PWM跟随电路44控制电动油泵440，PWM跟随电路44包括光耦开关441、可控硅442，光耦开关441的一输入端接主逻辑控制单元1，另一输入端接地，所述可控硅442接于相线和电动油泵之间，其控制端与光耦输出端连接。
[0032]参见图8，电磁换向阀控制电路41包括光耦开关411、场效应管412、加压继电器413、卸压继电器414，光耦开关411的一输入端接主逻辑控制单元I，另一输入端接地；场效应管412接于直流电源正极DC24和电磁换向阀415之间，其控制端与光耦开关411输出端连接；加压继电器413的控制信号由主逻辑控制单元I控制，其用于连接地线与电磁换向阀415加压接头；卸压继电器414的控制信号由主逻辑控制单元I控制，其用于连接地线与电磁换向阀415卸压接头。
[0033]电磁换向阀控制电路的控制方式有两种，分别是继电器自整定输出和PID调节输出。继电器自整定输出由继电器工作来整定液压系统的临界状态；PID调节输出由PID参数整定方法整定PID值来进行微制调节；具体根据用户设置的液压力差值允许值和PID参数值，由主逻辑控制单元I进行计算判断确定控制方式，来控制电磁换向阀的方向。
[0034]参见图6，设置电流检测单元可对电动油泵进行保护，其包括串接在电动油泵电源电路中多个的电流互感器L1、与电流互感器LI输出端并联的电压检测电阻Rl以及与电压检测电阻Rl并联的滤波单元U4，滤波电路的输出端接主逻辑控制单元1，用于检测电动油泵的工作电流、过载电流和缺相；电流互感器LI为穿心式电流互感器。在发生缺相和过载的情况下，能自动切断电动油泵电源，防止设备损坏。主逻辑控制单元比较工作电流设置值和实际的最大工作电流，如果实际工作电流大于该设置值，则切断电动油泵电源，达到有效保护电机的目的。主逻辑控制单元根据三相电流的比较和计算，判断电机缺相情况，如果持续监测到其中两相电流差值超过允电流差值时，则切断电动油泵电源。
[0035]参见图7，防雷击保护保护7接于电源系统前端的防雷击保护单元，其包括共模磁环G2、保险管F1、压敏电阻RV1、安规电容C1、C2以及瞬态抑制二极管D2 ;共模磁环G2的两个输入端分别接外接电源85-380VAC，其两个输出端分别接电源系统2的两个输入端，保险管Fl串接于共模磁环G2的其中一个输入端，压敏电阻RVl并联在共模磁环G2的两个输入端之间，安规电容Cl、C2以及瞬态抑制二极管D2并联在电源系统2的两个输入端之间，其中安规电容C1、C2—端共大地。共模磁环滤除电源波动尖峰；当电压超出范围时，压敏电阻和瞬态抑制二极管导通钳位，保险管保险丝快速熔断进行电路保护；瞬态抑制二极管采用单极性，提高响应速度，增强高压电路的保护；安规电容防止电子设备漏电或机壳带电危及人身安全及生命。防雷击保护保护在一定程度上可以防止干扰、雷电等瞬间产生高压对电源系统造成影响和漏电危机的人身安全。
[0036]本实用新型设置了按键和存储单元6，其中存储单元6用于记录液压系统工作时的液压力、参数设置、故障时间和次数等；通过液压力的记录可以绘制工程实验的各种曲线图。
[0037]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种智能液压控制系统，包括控制箱、液压力采集单元以及向控制箱供电的电源系统；所述控制箱包括主逻辑控制单元、显示单元、输入按键、手动控制按钮，所述液压力采集单元安装在油路中，其输出信号送入主逻辑控制单元，所述智能液压控制系统还包括液压控制单元用于控制液压系统的工作状态，其特征在于，所述液压控制单元包括电动油泵控制机构、电磁换向阀控制电路； 所述电磁换向阀控制电路包括光耦开关、场效应管、加压继电器、卸压继电器，所述光耦开关的一输入端接所述主逻辑控制单元，另一输入端接地，所述场效应管接于直流电源正极和电磁换向阀之间，其控制端与所述光耦开关输出端连接，所述加压继电器的控制信号由主逻辑控制单元控制，其用于连接地线与电磁换向阀加压接头，所述卸压继电器的控制信号由主逻辑控制单元控制，其用于连接地线与电磁换向阀卸压接头。2.根据权利要求1所述的智能液压控制系统，其特征在于，所述电动油泵控制机构为电动油泵控制电路，包括RS232/RS485转换电路、变频器；所述RS232/RS485转换电路用于主逻辑控制单元和变频器进行数据交换，所述变频器用于控制电动油泵的转速，所述RS232/RS485转换电路包括RS232/RS485芯片、双向TVS管和共模磁环，所述RS232/RS485芯片输入端接主逻辑控制单元的串行通讯接口，其两个输出端接共模磁环的两个输入端，其两个输出端之间接双向TVS管；所述共模磁环的两个输出端接变频器。3.根据权利要求1所述的智能液压控制系统，其特征在于，所述电动油泵控制机构为PWM跟随电路，包括光耦开关、可控硅，所述光耦开关的一输入端接主逻辑控制单元，另一输入端接地，所述可控硅接于相线和电动油泵之间，其控制端与光耦输出端连接。4.根据权利要求1-3任一所述的智能液压控制系统，其特征在于，所述控制箱还包括用于电动油泵保护的电流检测单元，所述电流检测单元包括串接在电动油泵电源电路中的电流互感器、与电流互感器输出端并联的电压检测电阻以及与电压检测电阻并联的滤波电路，所述滤波电路的输出端接主逻辑控制单元，用于检测电动油泵的工作电流、过载电流和缺相，所述电流互感器为穿心式电流互感器。5.根据权利要求1-3任一所述的智能液压控制系统，其特征在于，所述控制箱还包括接于电源系统前端的防雷击保护单元，所述防雷击保护单元包括共模磁环、保险管、压敏电阻、安规电容以及瞬态抑制二极管；所述共模磁环的两个输入端分别接外接电源，其两个输出端分别接电源系统的两个输入端，所述保险管串接于共模磁环的其中一个输入端，所述的压敏电阻并联在共模磁环的两个输入端之间，所述的安规电容以及瞬态抑制二极管并联在电源系统的两个输入端之间，其中安规电容一端共大地。
【文档编号】F15B21-08GK204267431SQ201420683251
【发明者】万富, 曹光暄, 王国昌, 廖旭涛, 于鹏, 徐文华, 常月, 胡亮亮, 李刚 [申请人]安徽省城建设计研究院