一种臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统

摘要

本发明公开了一种臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统，按照常规设置展开作业过程中，获取监测数据；根据获取的监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下上限a1、b1、预安全阈值下上限a2、b2及安全阈值下上限a3、b3进行比较，得到判断比较结果；a3＜a2＜a1＜b1＜b2＜b3；根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀。引入了预安全模式概念，在安全相关控制系统符合PLd前提下，能够通过此模式兼顾整车操控性，同时裁剪冗余的监测部件和阀类部件，简化液压系统结构，降低成本。

权利要求

1.一种臂式高空作业平台安全功能控制方法，其特征在于，包括：

按照常规设置展开作业过程中，获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下限a1、上限b1、预安全阈值下限a2、上限b2及安全阈值下限a3、上限b3进行比较，得到判断比较结果；

预设执行机构的第一动作方向的正常阈值下限为a1，安全阈值下限为a3；第一动作方向的预安全阈值下限为a2，预设执行机构的第二动作方向的正常阈值上限为b1，安全阈值上限为b3；第二动作方向的预安全阈值上限为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2＜b3；

根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀；

根据比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置，包括：

响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向；

根据比较结果，发出指令控制切断主阀，包括：

响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

2.根据权利要求1所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，其特征在于，每个执行机构对应设置一个三位四通阀，用于控制执行机构的动作方向。

3.一种臂式高空作业平台安全功能控制装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于：获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

比较判断模块，用于：根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下限a1、上限b1、预安全阈值下限a2、上限b2，安全阈值下限a3、上限b3进行比较，得到判断比较结果；其中，预设执行机构的第一动作方向的正常阈值下限为a1，安全阈值下限为a3，第一动作方向的预安全阈值下限为a2；预设执行机构的第二动作方向的正常阈值上限为b1，安全阈值上限为b3；第二动作方向的预安全阈值上限为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2＜b3；

输出控制模块，用于：根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀，包括：响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向；

或，响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

4.一种臂式高空作业平台安全功能控制系统，其特征在于，包括权利要求3所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置，所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1或2所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法。

5.根据权利要求4所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，其特征在于，还包括：数据监测模块，用于采集车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据，并发送给控制装置；

执行机构，包括用于执行对应动作的工作油缸，每个工作油缸分别设置一个三位四通阀，用于通过约束三位四通阀的位置，控制工作油缸的动作方向。

6.根据权利要求5所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，其特征在于，所述数据监测模块包括负载传感器、倾角传感器、行程开关和压强计，负责监测平台负载、臂架倾斜角、伸缩臂行程及液压系统压力。

7.一种臂式高空作业平台机械，其特征在于，包括权利要求4-6任一项所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统。

说明书

一种臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及工程机械控制技术领域，具体涉及一种臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统。

背景技术

[0002] 高空作业平台服务于各个国家的多种行业，在欧盟国际高端市场流通则需具备CE安全认证资格，必须符合CE安全这一技术规范，并以性能等级PLr作为评估产品控制系统安全能力的指标，性能等级高的产品在欧盟市场将更具竞争力，相对的，安全能力越高，与之配套的零部件规格越高，价格也更加昂贵，安全相关控制系统架构采用三类架构时还需设置冗余通道，配套零部件数量翻倍，不仅增加成本投入，也会使整个控制系统更加复杂。

[0003] 现有臂式高空作业平台机械的安全模式均在安全控制程序中设计，均可实现安全控制子系统达到PLd水平，但却存在以下缺点：

[0004] （1）在执行机构位置使控制系统安全功能达到PLd水平，需每个执行机构均具备冗余架构和安全相关的监测元件及阀件，实现单独控制，而执行机构的数量越多，整个控制系统越复杂且成本越高。

[0005] （2）在主阀位置使控制系统安全功能达到PLd水平，若安全模式触发，主阀将被切断，整个液压系统动力源消失，上装完全被锁定，大大降低了可操控性。

发明内容

[0006] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统，通过预安全模式，及时调整使控制在安全作业范围内。

[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

[0008] 一种臂式高空作业平台安全功能控制方法，包括：

[0009] 按照常规设置展开作业过程中，获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

[0010] 根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下上限a1、b1、预安全阈值下上限a2、b2及安全阈值下上限a3、b3进行比较，得到判断比较结果；

[0011] 预设执行机构的第一动作方向的正常阈值为a1，安全阈值为a3；第一动作方向的预安全阈值为a2，

[0012] 预设执行机构的第二动作方向的正常阈值为b1，安全阈值为b3；第二动作方向的预安全阈值为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2 ＜b3；

[0013] 根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀。

[0014] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，根据比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置，包括：

[0015] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

[0016] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向。

[0017] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，根据比较结果，发出指令控制切断主阀，包括：

[0018] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

[0019] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

[0020] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，每个执行机构对应设置一个三位四通阀，用于控制执行机构的动作方向。

[0021] 另一方面，还提供一种臂式高空作业平台安全功能控制装置，包括：

[0022] 数据获取模块，用于：获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

[0023] 比较判断模块，用于：根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下上限a1、b1、预安全阈值下上限a2、b2，安全阈值下上限a3、b3进行比较，得到判断比较结果；其中，预设执行机构的第一动作方向的正常阈值为a1，安全阈值为a3，第一动作方向的预安全阈值为a2；预设执行机构的第二动作方向的正常阈值为b1，安全阈值为b3；第二动作方向的预安全阈值为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2 ＜b3；

[0024] 输出控制模块，用于：根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀。

[0025] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置，输出控制模块，用于：根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀，包括：

[0026] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

[0027] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向；

[0028] 或，响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

[0029] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

[0030] 根据本发明的另一方面，提供一种臂式高空作业平台安全功能控制系统，包括所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置，所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法。

[0031] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，还包括：

[0032] 数据监测模块，用于采集车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据，并发送给控制装置；

[0033] 执行机构，包括用于执行对应动作的工作油缸，每个工作油缸分别设置一个三位四通阀，用于通过约束三位四通阀的位置，控制工作油缸的动作方向。

[0034] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，所述数据监测模块包括负载传感器、倾角传感器、行程开关和压强计，负责监测平台负载、臂架倾斜角、伸缩臂行程及液压系统压力。

[0035] 根据本发明的另一方面，提供一种臂式高空作业平台机械，包括所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统。

[0036] 有益效果：本发明提供的臂式高空作业平台安全功能控制方法及控制系统，满足臂式高空作业平台控制系统安全相关部件达到PLd水平，且同时保障整车可操控性并裁剪安全相关部件，降低成本，预安全模式在非安全控制程序中设计，并且触发优先级高于安全模式，预安全模式触发后，屏蔽执行机构非安全动作方向，保留安全动作方向，提高整车可操控性，且预安全模式发生改写，无需重新进行IEC 61508标准SIL2安全级别合规认证；安全模式在安全控制程序中设计，安全模式触发后，通过切断主阀屏蔽上装所有动作，保障操控安全，并附有紧急营救功能，实现臂式高空作业平台控制系统安全相关部件达到PLd水平，相比在每个执行机构位置进行PLd设计，裁剪了大量部件，降低了成本。

[0037] （1）引入了预安全模式概念，在安全相关控制系统符合PLd前提下，能够通过此模式保留臂式高空作业平台执行机构的安全动作，提高了整车可操控性。

[0038] （2）与在执行机构位置设计控制系统安全功能架构相比，引入预安全模式的液压系统结构简单，提高了整车可操控性的同时，裁剪了冗余的监测部件和阀件，降低了成本。

[0039] （3）安全控制程序与非安全控制程序分开，预安全模式在非安全控制程序中设计，进行改写无需重新进行IEC 61508标准SIL2安全级别合规认证。

附图说明

[0040] 图1为本发明一实施例臂式高空作业平台安全功能控制方法流程图；

[0041] 图2为本发明一实施例控制系统的框图。

具体实施方式

[0042] 下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

[0043] 实施例1

[0044] 一种臂式高空作业平台安全功能控制方法，包括：

[0045] 按照常规设置展开作业过程中，获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

[0046] 根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下上限a1、b1、预安全阈值下上限a2、b2及安全阈值下上限a3、b3进行比较，得到判断比较结果；

[0047] 预设执行机构的第一动作方向的正常阈值为a1，安全阈值为a3；第一动作方向的预安全阈值为a2，

[0048] 预设执行机构的第二动作方向的正常阈值为b1，安全阈值为b3；第二动作方向的预安全阈值为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2 ＜b3；

[0049] 根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀。

[0050] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，根据比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置，包括：

[0051] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

[0052] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向。

[0053] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，根据比较结果，发出指令控制切断主阀，包括：

[0054] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

[0055] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

[0056] 所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法，每个执行机构对应设置一个三位四通阀，用于控制执行机构的动作方向。

[0057] 实施例2

[0058] 一种臂式高空作业平台安全功能控制装置，包括：

[0059] 数据获取模块，用于：获取车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据；

[0060] 比较判断模块，用于：根据获取的直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩监测数据，判断对应执行机构的动作方向，并与对应预设的正常阈值下上限（a1、b1）、预安全阈值下上限（a2、b2），安全阈值下上限（a3、b3）进行比较，得到判断比较结果；其中，预设执行机构的第一动作方向的正常阈值为a1，安全阈值为a3，第一动作方向的预安全阈值为a2；预设执行机构的第二动作方向的正常阈值为b1，安全阈值为b3；第二动作方向的预安全阈值为b2；a3＜a2＜a1＜b1＜b2 ＜b3；

[0061] 输出控制模块，用于：根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀。

[0062] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置，输出控制模块，用于：根据判断比较结果，发出指令控制对应执行机构三位四通阀的位置或切断主阀，包括：

[0063] 响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a3＜a≤a2；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第一动作方向，且保留第二动作方向；

[0064] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b2≤b＜b3；发出指令控制约束执行机构对应的三位四通阀的位置，屏蔽第二动作方向，且保留第一动作方向；

[0065] 或，响应于执行机构处于第一动作方向，且监测数据a位于a≤a3；发出指令控制切断主阀，进入安全模式；

[0066] 或，响应于执行机构处于第二动作方向，且监测数据b位于b3≤b；发出指令控制切断主阀，进入安全模式。

[0067] 实施例3

[0068] 一种臂式高空作业平台安全功能控制系统，包括所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置，所述的臂式高空作业平台安全功能控制装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行所述的臂式高空作业平台安全功能控制方法。

[0069] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，还包括：

[0070] 数据监测模块，用于采集车轮转向、回转、直臂/伸缩臂变幅、伸缩臂伸缩、悬臂升降、平台回转、平台调平监测数据，并发送给控制装置；

[0071] 执行机构，包括用于执行对应动作的工作油缸，每个工作油缸分别设置一个三位四通阀，用于通过约束三位四通阀的位置，控制工作油缸的动作方向。

[0072] 在一些实施例中，所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统，所述数据监测模块包括负载传感器、倾角传感器、行程开关和压强计，负责监测平台负载、臂架倾斜角、伸缩臂行程及液压系统压力。

[0073] 在一些实施例中，如图2所示，控制系统相关硬件包括供电系统、传感器监测系统、液压系统及整车控制系统，

[0074] 供电系统为其他系统供电。

[0075] 传感器监测系统包括负载传感器、倾角传感器、行程开关和压强计，负责监测平台负载、臂架倾斜角、伸缩臂行程及液压系统压力。

[0076] 液压系统包括液压泵、液压阀、管路、油缸，是整个高空作业平台上装的动力系统及执行机构。

[0077] 整车控制系统通过控制液压系统执行相关动作，并利用传感器监测数据进行实时安全监测及控制。

[0078] 如图1所示，控制方法的具体工作流程（以直臂式高空作业平台示例，但本发明不限于直臂式）：

[0079] 1.在安全控制程序中设计安全模式，安全模式包含数个安全功能，每个安全功能均存在特定触发条件及相应的限制操作，安全模式相关部件按照PLd水平在主阀位置进行配置。

[0080] 2.在非安全控制程序中设计预安全模式，并设定相同的触发条件，设定阈值应被安全模式所设阈值包含，即预安全模式优先触发，预安全模式相关部件仅需一个三位四通阀，且无安全等级要求，无需冗余架构，无需达到PLd水平。

[0081] 3.操控人员操控高空作业平台作业时，出现误操作后（以位置控制安全功能作为示例），控制系统通过传感器监测数据判定触发，整车控制器判定从正常模式进入预安全模式，预安全模式下，约束直臂和伸缩臂执行机构三位四通阀的位置，屏蔽直臂和伸缩臂非安全动作方向，保留安全动作方向，其他机构动作正常并持续生效。

[0082] 4.预安全模式触发后，操控人员可操控直臂或伸缩臂朝安全方向动作，脱离预安全模式。

[0083] 5.由于存在预安全模式，所以安全模式一般不会触发，整车的可操控性提高，当安全模式的触发条件满足或者预安全模式失效时，会进入安全模式。

[0084] 6.安全模式触发后，整车主阀被切断，液压系统动力源消失，仅保留行走功能，为保障工作人员安全需进行紧急营救。

[0085] 7.人工处理恢复到正常工作模式。

[0086] 在一些实施例中，还提供一种臂式高空作业平台机械，包括所述的臂式高空作业平台安全功能控制系统。

[0087] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0088] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0089] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0090] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。