一种组合式凿岩台车控制系统
技术领域
本发明涉及凿岩台车技术领域，具体涉及一种组合式凿岩台车控制系统。
背景技术
凿岩台车是钻爆法施工的主要设备之一，最近几年,随着国家对钻爆施工安全的要求不断提高，以及国内外厂商智能施工工艺、自动控制技术和网络通信技术的应用越来越成熟，凿岩台车开始向着智能化和信息化方向发展。不过，随着凿岩台车功能的不断升级，其控制系统变得越来越复杂，出现故障后的维修难度加大，容易出现因为一个小故障影响整个控制系统运行，导致整个凿岩台车无法正常使用，影响施工进度的情况。现有的凿岩台车控制系统将凿岩台车基本控制和智能化运算作为一个整体进行设计，在软件和硬件上相互之间的联系较为紧密，为满足整车需求，往往选择一台高性能运算主机作为整车控制的核心，该主机的性能和可靠性直接决定了整个控制系统的性能和可靠性，这种结构会产生以下问题：一是由于整个控制系统是一个各种功能相互关联的整体，各部分之间的连接关系复杂，容易出现一个小部分出现问题，导致整个系统无法正常运行的情况；二是整个控制系统设置一个核心控制单元，进行整车控制的运算，运算负荷较大，一旦该控制单元出现问题，整车无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式凿岩台车控制系统，以解决现有技术存在控制系统容易瘫痪的问题。
为实现上述目的，本发明的一种组合式凿岩台车控制系统，包括控制单元和运算单元，所述控制单元包括车体控制单元、操作单元和至少一个钻臂控制单元；所述运算单元包括整车运算单元和至少一个钻臂运算单元；所述控制单元与所述运算单元通过通迅总线进行连接；所述钻臂运算单元和所述钻臂控制单元共同对钻臂进行控制；所述操作单元用于提供钻臂工作模式。
进一步地，所述工作模式包括手动、半自动和全自动。
进一步地，所述车体控制单元包括车体控制器、电控液压泵、电控液压阀I、传感器I，所述电控液压泵、电控液压阀与所述车体控制器电连接。
进一步地，所述钻臂控制单元包括钻臂控制器、电控液压阀II、传感器II，所述电控液压阀、所述传感器与所述钻臂控制器电连接。
进一步地，所述钻臂运算单元包括运算主机、角度传感器和长度传感器，所述角度传感器、所述长度传感器与所述运算主机电连接。
进一步地，所述操作单元包括操作控制器、显示器、操作手柄、按键开关。
本发明的技术效果是：通过设置多个控制单元和多个运算单元，车体控制单元与钻臂控制单元独立工作，钻臂控制单元与钻臂运算单元共同负责钻臂的动作控制，当其中一个钻臂因钻臂控制单元或钻臂运算单元出问题时，不影响其它钻臂的工作，且存在问题的钻臂可以转为手动模式继续工作，这种分散式的设计方式，避免了现有技术中一个小问题导致全机不能工作的问题。另外，多个控制器及多个运算器可以将一个核心控制器的工作分开运行，可以有效减少核心控制器的工作负荷，使凿岩台车的整体控制系统可以轻松运行。
附图说明
图1是控制系统总体框图；
图2是操作单元控制框图；
图3是车体控制单元控制框图；
图4是钻臂控制单元控制框图；
图5是钻臂运算单元控制框图
图6是控制系统手动控制流程图；
图7是控制系统半自动控制流程图；
图8是控制系统全自动控制流程图；
图中，1-控制单元，101-操作单元，101-1-操作控制器，101-2-显示器，101-3-操作手柄，101-4-按键开关，102-车体控制单元，102-1-车体控制器，102-2-电控液压泵,102-3-电控液压阀I,102-4-传感器I,103-钻臂控制单元，103-1-钻臂控制器，103-2-电控液压阀II，103-3-传感器II，2-运算单元，201-整车运算单元，202-钻臂运算单元，202-1-钻臂运算主机，202-2-角度传感器，202-3-长度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为控制系统的总体图，从图中可以看出，组合式凿岩台车的控制系统分成两部分，一部分控制单元1，另一部分是运算单元2，其中，控制单元1包括三个分块，分别是操作单元101，车体控制单元102，钻臂控制单元103。运算单元2包括两个分块，分别是整车运算元201和钻臂运算单元。这里面操作单元101主要用于选择工作模式、给出钻臂运动指令和凿岩指令，并进行整车状态信息的显示以及系统参数设置。钻臂控制单元103主要是控制钻臂的动作，而车体控制单元102主要是控制除钻臂之外的凿岩台车的其它部件的工作。整车运算单元201是进行整车自动控制的核心控制单元，能够根据钻孔目标设定值自动给各钻臂分配钻孔任务，并在钻孔施工过程中实时检测各钻臂的实际钻孔进度，进行相互对比，并实时调整任务的分配，实现整个钻孔施工的最优控制。钻臂运算单元202主要是与钻臂控制单元103配合，对钻臂的动作进行控制。本实施例中，凿岩台车上设有三个钻臂，因此，每个钻臂均配置有一个钻臂控制单元103和一个钻臂运算单元202。上述的控制单元1与运算单元2通过通迅总线进行指令发送。
具体地，如图2所示，为操作单元101的控制框图，操作单元包括操作控制器101-1、显示器101-2、操作手柄101-3、按键开关101-4。其中显示器101-2、操作手柄101-3和按键开关101-4可以根据实际需要进行增加。操作控制器101-1设置有凿岩台车关于钻臂动作的三种工作模式，分别为手动、半自动和全自动。
具体地，如图3所示，为车体控制单元102的控制框图，车体控制器102-1根据接收到的不同控制指令，给出不同的控制输出到电控液压泵102-2和电控液压阀I102-3上，并利用传感器I102-4检测到的信号，形成稳定的闭环控制回路，保证控制精准稳定。其中电控液压泵102-2、电控液压阀I102-3和传感器I102-4可以根据整车实际配置进行增加或减少。
具体地，如图4所示，为钻臂控制单元103的控制框图，钻臂控制单元103包括钻臂控制器103-1、电控液压阀II103-2、传感器II103-3，电控液压阀II103-2、传感器II103-3与钻臂控制器103-1电连接。钻臂控制器103-1根据接收到的钻臂运动和凿岩控制指令，给出不同的控制输出到某一部分的电控液压阀II103-2上，分别控制钻臂俯仰、摆动、伸缩、推进器旋转、摆动、倾斜和补偿等关节的运动，使得钻臂快速运动到需要的位置，然后再给出不同的控制输出到另一部分的电控液压阀II103-2上，控制凿岩机的冲击、回转和推进动作，并利用传感器II103-3检测到的信号，对凿岩机的冲击、回转和推进进行闭环调节，达到最优凿岩效果。其中电控液压阀II103-2和传感器II103-3可以根据钻臂运动关节数量和凿岩机的实际需要进行增加或减少。
具体地，如图5所示，为钻臂运算单元202的控制框图，钻臂运算单元202包括运算主机202-1、角度传感器202-2和长度传感器202-3，角度传感器202-2、长度传感器202-3与运算主机202-1电连接。钻臂运算主机202-1根据整车运算单元201给出的凿岩设定值，结合角度传感器202-2和长度传感器202-3检测到的钻臂各关节的实际数据，进行分析计算，然后将控制指令经过通讯总线发送给钻臂控制单元103，实现钻臂的运动。钻臂运动到位后，钻臂控制单元103控制凿岩机开始凿岩，从而实现半自动和全自动控制等智能控制功能，其中角度传感器202-2和长度传感器202-3可以根据钻臂运动关节数量进行增加或减少。
本控制系统通过将控制及运算分开，在控制中设置车体控制单元102和钻臂控制单元103，使对钻臂的控制和其它设备的工作分开，对工作风险进行化解，防止凿岩台车因一个小的部件导致整个控制系统不能工作。在凿岩台车的工作中，以钻臂的钻孔工作最为重要，在这部分，每一个钻臂设置了一个钻臂控制单元103和一个钻臂运算单元202，对钻臂的所有动作进行控制。当一个钻臂的钻臂控制单元103或钻臂运算单元202出问题，不会影响到其它钻臂的工作，比如其它钻臂的半自动或全自动工作。而且，受影响的钻臂可以通过操作人员在操作单元101中的操作控制器101-1中将工作模式设为手动。这样，受影响的钻臂可以继续工作。
从图6、图7、图8中可以看出，首先是操作人员要根据现场情况进行工作模式的选择。
以图6的手动模式作流程图，来分析一下整个控制系统的控制走向，当在操作单元101中按动手动操作时，操作单元101会发出指令给钻臂控制单元103和钻臂运算单元202，钻臂控制单元103对凿岩机进行定位控制及力度控制，钻臂运算单元202的钻臂运算主机202-1实时采集角度传感器202-2和长度传感器202-3发来的数据，对钻臂的运动轨迹进行计算。然后将钻臂控制单元103的控制信息及钻臂运算单元202的计算信息同时回传到操作单元的显示器101-2上进行显示。图7与图8中，钻臂控制单元103需要有钻臂运算单元202发出指令。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。
