一种用于工程车辆的远程安全自保护控制箱的制作方法

本实用新型涉及一种远程安全自保护控制箱，属于工程机械控制技术领域。

背景技术：

随着我国国民经济的高速发展，市场对工程车辆的需求量迅速增长，各种高空作业平台、起重机、建筑机械设备，电力工程设备，各式各样的工程车辆层出不穷，广泛地应用在工厂、车站、码头等地方。但工程车辆由于其自身体积质量大、工作环境复杂以及行驶路况恶劣等原因，其安全事故经常发生，致命伤害率极高，尤其是高空作业中使用的工程车辆，因为车辆操作台集成在作业平台上，工作人员要站在车载平台上操作车辆，而整个工程车辆的机械臂展开之后高空作业平台离开地面将近40米，这样不但降低了工作效率也带来了一定的危险性。因此随着各类电子控制系统在整车的应用上越发广泛，开发出让工作人员在地面就能安全稳定地控制工程车辆的行走、作业成了亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的问题，提供了一种用于工程车辆远程安全自保护控制箱，使工作人员能安全稳定地远程遥控工程车辆。技术方案如下：

一种用于工程车辆的远程安全自保护控制箱，包括一台遥控操作箱和多台车载控制箱，遥控操作箱上设有电源开关、广播开关、急停开关、显示通讯情况的通讯指示灯、显示供电情况的电源指示灯和两个操作手柄，箱内设置PLC控制单元和数传电台；车载控制箱与工程车辆控制系统相连接，箱上设有电源开关、通讯指示灯和电源指示灯，箱内设有PLC控制单元和数传电台；在遥控操作箱的广播开关打开后，其PLC控制单元将每个操作手柄产生的模拟信号转换为数字信号，加入车载控制箱的地址后通过数传电台进行广播，车载控制箱的数传电台接收到广播的数据后由PLC控制单元与上一次收到的数据对比，通过工程车辆控制系统控制工程车辆的动作。

进一步地，操作手柄通过不同的电压变化输出横、竖两个移动方向的模拟信号，电压最大值和最小值分别对应正向和反向的最高速度，电压中间值为车辆静止的信号。

遥控操作箱采用多芯并联铅蓄电池供电，车载控制箱采用工程车辆上的电源系统供电。

进一步地，PLC控制单元采用三菱FX-2N系列，与数传电台采用串口连接，具有更好的电磁兼容性。

进一步地，遥控操作箱和车载控制箱外壳采用金属材料，数传电台额外加装有增益天线，防止外界电磁场的干扰。

有益效果：

1)本实用新型能避免遥控装置发送或接收错误指令造成工程车辆事故，具有较高的安全性。

2)本实用新型有更好的电磁兼容性和抗干扰性。

附图说明

图1为远程安全自保护控制箱中遥控操作箱的结构示意图；

图2为远程安全自保护控制箱中车载控制箱的结构示意图；

图3为远程安全自保护控制箱中遥控操作箱的电路示意图；

图4为远程安全自保护控制箱中车载控制箱的电路示意图；

其中：1为操作手柄、2为广播开关、3为遥控操作箱的通讯指示灯、4为遥控操作箱的电源指示灯、5为急停开关、6为遥控操作箱的电源开关、7为遥控操作箱、8为车载控制箱、9为车载控制箱的通讯指示灯、10为车载控制箱的电源指示灯、11为车载控制箱的电源开关，远程安全自保护控制箱中遥控操作箱的数传电台与车载控制箱的数传电台进行通信，传输数据信号。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1和图2所示一种用于工程车辆的远程安全自保护控制箱，包括一台遥控操作箱7和多台车载控制箱8，遥控操作箱7上设有电源开关6、广播开关2、急停开关5、显示通讯情况的通讯指示灯3、显示供电情况的电源指示灯4和两个操作手柄1，箱内设置PLC控制单元和数传电台；车载控制箱8与工程车辆控制系统相连接，箱上设有电源开关11、通讯指示灯9和电源指示灯10，箱内设有PLC控制单元和数传电台；在遥控操作箱7的广播开关2打开后，其PLC控制单元将每个操作手柄1产生的模拟信号转换为数字信号，加入车载控制箱8的地址后通过数传电台进行广播，车载控制箱8的数传电台接收到广播的数据后由PLC控制单元与上一次收到的数据对比，通过工程车辆控制系统控制工程车辆的动作。

操作手柄1通过不同的电压变化输出横、竖两个移动方向的模拟信号，电压最大值和最小值分别对应正向和反向的最高速度，电压中间值为车辆静止的信号。

遥控操作箱7采用多芯并联铅蓄电池供电，车载控制箱8采用工程车辆上的电源系统供电。

PLC控制单元采用三菱FX-2N系列，与数传电台采用串口连接，具有更好的电磁兼容性。

遥控操作箱7和车载控制箱8外壳采用金属材料，数传电台额外加装有增益天线，防止外界电磁场的干扰。

遥控操作箱采用广播式通讯发送操作信息，每一次向所有车载控制箱里发送操作指令，发送主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一节点发出的信号都进行无条件复制并转发，所有节点都可以接收到所有信息，由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。

车载控制箱加入一个时效判断机制对从遥控操作箱接收到的数据进行对比判断，确定这些信号的有效性，考虑到PLC的扫描周期以及数据的发送所用的时间，车载控制箱设置一个时效周期T，如果经过时间T主机发送过来的数据同上一周期发送来的数据一样，车载控制箱则认为这一帧数据无效，从而输出一个中性的电压值给工程车辆的控制系统，将工程车辆的动作锁定，直到主机发送过来的下一帧数据产生变化时，车辆才会接受地面操作人员的命令，继续动作。例如，遥控操作手柄模拟量在某一时刻的电压值为2V，经过数模转化之后对应PLC内部的数值为2000，转换成ASCII为07D0，将此数据写入到1号车载控制箱中PLC的20号寄存器内，则该帧报文为01 06 00 14 07 D0 CA 62，其中01为车载控制箱的站地址、06为写单个保持寄存器的功能码、00 14分别为要被写入寄存器地址的高8位和低8位、07 D0分别为要被写入数据的高8位和低8位、CA 62分别为CRC校验码的低8位和高8位，车载控制箱接收到该帧数据之后如果计算得到的CRC校验码与遥控操作箱计算的不一致则放弃该帧数据，如果计算得到的CRC校验码与接收到的一致则完成一次对车载控制箱的写操作。如果无线传输受到干扰而中断，则此时1号车载控制箱中PLC的20号寄存器内的数值会一直保持不变，这样就可能出现车辆失控的情况，本实用新型的远程安全自保护控制箱如果数个扫描周期内接收遥控操作箱的数据缓存区内的数值保持不变，则直接输出一个使车辆速度为0的信号。工程车接受0-5V的模拟量对应车辆动作的速度，0V和5V分别对应正向和反向的最高速度，遥控操作手柄处于中间位置是电压为2.5V，此电压值即为使车辆静止的信号，在车载控制箱机箱内的控制单元检测到遥控操作箱发送过来的信号不满足实时性要求时，车载控制箱机箱内部电路直接输出2.5V电压值，断开急停回路。为适应使用现场高震动的环境，防止因操作手柄接线接触不良导致的车辆失控，对操作手柄的模拟量值增加一个判断机制，当操作手柄的电压值为大于0V小于0.1V时，遥控操作箱控制单元都将电压值置为0.1V，实际电压值为0V时，则认为操作手柄装置失电，车载控制箱控制机箱直接输出2.5V电压，断开急停回路。这样就防止了在通讯中断、电源中断等突发情况时工程车辆的错误动作，提高了控制的安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。