CN114483685A - 一种应急控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应急控制系统，包括：第一位置传感器，用于检测第一执行件的位置；第二位置传感器，用于检测第二执行件的位置；第一阀，用于标定动力源对第一执行件的驱动；第二阀，用于调节动力源对第二执行件的驱动；切换阀的输入分别连接第一阀和第二阀，输出分别连接第一执行件和第二执行件；切换阀依据第一位置传感器第二位置传感器的检测差值进行第一状态与第二状态之间的切换；切换阀处于第一状态时，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；切换阀处于第二状态时，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。该方案在位置传感器出现故障时可应急启动设备。

Description

一种应急控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及多缸驱动控制系统，特别涉及一种应急控制系统和控制方法。

背景技术

在多缸控制系统中，经常需要多缸同步动作驱动设备。现有技术中一种方案是：采用三通阀来同步提供动力源，保证多缸获得相同的压力从而保证设备运动的同步性。另外一种解决方案是：多条支路，每条支路设置阀，结合位置传感器，以位置同步为标准来调节阀的输出，从而保证设备运行的同步性。

在一些应用领域使用第二种方案解决同步性更为合理，但是第二种方案的缺陷是：位置传感器为电子元件，容易出现故障。为了保证设备安全，通常在设定控制程序时，判断出位置传感器出现故障则让设备停机等待检修维护。然而，在一些应用场合，需要设备紧急启动。例如：排水领域，出现暴雨情况，为了保证城市安全需要紧急泄洪，如果不能及时启动相关设备将会造成城市内涝。

发明内容

为解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种应急控制系统。

具体的，一种应急控制系统，包括：

第一位置传感器，用于检测第一执行件的位置；

第二位置传感器，用于检测第二执行件的位置；

第一阀，用于标定动力源对第一执行件的驱动；

第二阀，用于调节动力源对第二执行件的驱动；

切换阀，所述切换阀的输入分别连接第一阀和第二阀，所述切换阀的输出分别连接第一执行件和第二执行件；所述切换阀依据能否获得所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的检测差值进行第一状态与第二状态之间的切换；切换阀处于第一状态时，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；切换阀处于第二状态时，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

在上述方案中的两路位置传感器分别监测第一执行件、第二执行件的位置；两路两通分别为第一执行件、第二执行件提供动力；将第一阀作为参考定量，开口一定，速度一定，该支路为第一执行件提供的驱动力一定；将第二阀作为调节变量，该支路为第二执行件提供的驱动力是变量，根据第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值调节第二阀的动力源输出，即该支路的输出力是随位置差异变化而变化，使得两路位置的差值最终为零或者差值达到设定范围内，从而使得第二执行件与第一执行件在运动过程中保持位置的同步性。在该方案中，以位置的同步为最终标准，调节驱动力，克服不同阻力的影响，最终达到控制系统的同步性。考虑到位置传感器为电子元件，尤其是在环境恶劣的工况下更容易损坏。当位置传感器出现故障时，会以切断动力源的输出来保证设备的安全性。但是切断输出系统处于停机状态而无法启动，在一些应用场景是不被接受的。考虑到这一影响。本发明的应急控制系统中增加切换阀，使得系统在两种状态之间可切换。当一条输出支路被切断时，切换阀从两路两通切换到三通状态，另一条支路依然可以提供动力源通过切换阀分流后再分别驱动第一执行件和第二执行件，从而达到应急的目的。

可选的，切换阀还包括第三状态；切换阀依据能否获得所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的检测差值进行第一状态与第三状态之间的切换；切换阀处于第三状态时，第一执行件和第二执行件都不能获得动力源。在这一可选的的方案中的切换阀增加第三状态，使得第一状态与第二状态之间的切换存在一个过渡，第三状态作为一个中间状态，使得设备运行更加安全。

可选的，本发明的应急控制系统还包括应急指令触发单元。应急指令触发单元，用于在不能获得第一位置传感器与第二位置传感器的检测差值时，触发所述切换阀从第三状态切换至第二状态的应急指令。本发明的应急控制系统中的三通状态不宜作为一种频繁使用状态，因为当两路两通切换到三通状态时，第一阀所在的支路通过切换阀分流后的动力源提供给第一执行件和第二执行件是相同的压力，这样就不能克服不同阻力而无法解决同步性问题。因此，三通状态只能做为应急方案，即在位置传感器出现故障时，能够临时启动系统运行。在应急系统中增加应急指令触发单元更为稳妥，应急指令触发单元可以是在触摸屏、键盘或者制动开关中单独设置的专用于触发应急指令的。避免在位置传感器出现故障时，远程或者自动的频繁启动应急状态。

可选的，所述应急控制系统是液压控制系统、气压控制系统、混合控制系统中的一种。应急控制系统可以采用流体和气体作为动力源，例如油、压缩空气。或者同时采用了流体和气体作为不同驱动支路的动力源。

可选的，所述应急控制系统是应用于排水领域的控制系统。所述排水领域的控制系统是下开式堰门控制系统、上开式闸门控制系统、旋转式堰门控制系统、冲洗门控制系统中的一种。

本发明的另一个方面，提供一种控制方法，基于第一个方面所述的应急控制系统，该控制方法包括如下步骤：

在执行驱动指令时，

若可获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第一状态，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；

若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第二状态，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

可选的，若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，所述控制方法还包括：判断第一位置传感器和/或第二位置传感器出现故障，并发送报警信号。

本发明的提供一种控制方法，还可以包括如下步骤：

在执行驱动指令时，

若可获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第一状态，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；

若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀先处于第三状态，第一执行件和第二执行件都不能获得动力源；再次执行驱动指令，则切换阀处于第二状态，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

可选的，若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，所述方法还包括：设定所述再次驱动指令是由应急指令触发单元触发的应急指令。

附图说明

图1，下开式堰门控制系统的一种实施方式原理图；

图2，本发明应急控制系统的一种实施方式原理图。

附图标记：

F1-第一阀，F2-第二阀，F3-切换阀；

K1-第一开关，K2-第二开关；

M1-第一油缸，M2-第二油缸。

具体实施方式

排水领域常用的控制系统有：下开式堰门控制系统、上开式闸门控制系统、旋转式堰门控制系统、冲洗门控制系统。下开式堰门、上开式闸门、旋转式堰门是应用于排水领域实现流道的开启、关闭的设备。冲洗门是应用于排水领域实现流道冲洗的设备。在一些河坝、箱涵、调蓄池中排口较宽，过流宽度甚至超过4米，通常至少采用两缸分别驱动这些设备的活动门的两端。为了保证活动门运动的顺畅，不发生严重卡顿，需要活动门两端能够同步运动。受安装或者工况的影响，活动门两侧的摩擦阻力不同，或者设备运行一段时间后垃圾缠绕、颗粒物阻塞造成活动门两侧的活动阻力不均，采用三通阀来同步提供动力源的方式可行性不佳。采用多条支路，每条支路设置阀，结合位置传感器，以位置同步为标准来调节阀的输出，这一方案更适用于排水领域，这一方案中必须通过获得位置信息来调节输出达到设备运行的同步性，但是位置传感器为电子元件，而排水领域的环境恶劣，极易腐蚀电子元件。为了设备运行安全起见，通常在设定的控制程序中，如果判断出位置传感器存在故障，则会设定设备停机等待检修维护。但遇上城市出现暴雨情况，如果不能及时启动相关设备将会造成城市内涝，为了保证城市安全又必须紧急启动设备进行泄洪，待行洪后再对设备进行检修维护。

下面以排水领域为例结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示是下开式堰门控制系统的一种实施方式原理图。

图示中，第一阀F1与第一开关K1连接为第一油缸M1提供进油量，从而驱动第一油缸。第二阀F2与第二开关K2连接为第二油缸M2提供进油量。在排水领域的控制系统中，第一油缸、第二油缸设置在活动门的两侧，最终带动活动门运动。其中第一阀的开口一定，进油量一定，速度一定，作为定量；第二阀的开口可调，进油量可调，速度可调。活动门两侧还分别设置两路位置传感器，用于检测活动门的两侧是否保持同步运动。为了保证活动门两侧的同步性，控制中心获得两路位置传感器的位置信号，计算差值，从而调节第二阀的输出，使得差值为零或者控制在一定的范围内，从而使得活动门能够同步运动。

当两路位置传感器中任意一路出现故障，控制中心无法获得位置差值，为保证设备安全，通常需要切断第二开关K2，使得设备停机，保证设备安全，在设备完成检修、元件更换后才让其正常运行。但是应用在排水领域，暴雨造成城市内涝，设备检修、返厂更换零件耗时过长必然会影响城市安全，因此需要紧急打开活动门进行泄洪，在保证城市安全后再对设备进行检修。

为此本实施例提供了一种应急处理方案，如图2所示是本发明应急控制系统的一种实施方式原理图。在实施例一的基础上，应急控制系统中接入切换阀F3。在这一实施例中，切换阀F3提供三种切换状态，第一状态，切换阀F3处于两路两通状态；第二状态，切换阀F3处于三通状态；第三状态，切换换F3处于不通状态。本实施例中，切换阀F3的输入分别连接对第一阀F1和第二阀F2，切换阀F3的输出分别连接第一油缸M1和第二油缸M2。一般情况下，切换阀F3处于两路两通状态，第一阀F1所在的支路驱动第一油缸M1，第二阀F2所在的支路驱动第二油缸M2。位置传感器出现故障时，系统判断出故障，使得切换阀F3处于不通状态，从而保护设备。当需要紧急泄洪又来不急检修故障时，使得切换阀F3切换到三通状态，第一阀F1所在的支路，油路经过切换阀F3分流后驱动第一油缸M1和第二油缸M2，从而应急启动设备。本应急方案不需要改变原控制系统的结构，只需要在原来的油路上接入一个切换阀即可，对于已有的控制系统进行整改特别容易。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

最后所应说明的是，本专利申请文本中所使用的术语“第一”、“第二”不表示顺序，意在区别具有相同或者相似属性的部件。术语“流体”不限于常规使用于液压系统中的“油”；术语“气体”不限于气动系统中的“压缩空气”，凡是能够作为控制系统的动力源，不管是以流体形式作为工作介质还是气体形式作为工作介质，都在本专利的保护范围内。本专利申请文本中的“第一阀”应当广义的理解为可以获得对标参数的功能元件，第二阀应当广义的理解为可以进行调控获得可变参数的功能元件，第一阀、第二阀可以是同一种阀也可以是不同的阀。本专利申请文本中的“执行件”包括但不限于油缸、气缸等元件。本专利申请文本中的“应急指令触发单元”包括但不限于触摸屏、键盘、制动按钮等触发的应急指令。应当注意的是本申请的方案不仅仅局限于两缸控制系统，而是至少两缸控制系统。应当理解为本发明的应急控制系统中至少包括两个位置传感器、两个执行件。当超过两个位置传感器或者两个执行件也落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种应急控制系统，其特征在于，包括：

第一位置传感器，用于检测第一执行件的位置；

第二位置传感器，用于检测第二执行件的位置；

第一阀，用于标定动力源对第一执行件的驱动；

第二阀，用于调节动力源对第二执行件的驱动；

切换阀，所述切换阀的输入分别连接第一阀和第二阀，所述切换阀的输出分别连接第一执行件和第二执行件；所述切换阀依据能否获得所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的检测差值进行第一状态与第二状态之间的切换；切换阀处于第一状态时，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；切换阀处于第二状态时，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

2.如权利要求1所述的一种应急控制系统，其特征在于：所述切换阀还包括第三状态；所述切换阀依据能否获得所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的检测差值进行第一状态与第三状态之间的切换；切换阀处于第三状态时，第一执行件和第二执行件都不能获得动力源。

3.如权利要求2所述的一种应急控制系统，其特征在于，还包括：

应急指令触发单元，用于在不能获得第一位置传感器与第二位置传感器的检测差值时，触发所述切换阀从第三状态切换至第二状态的应急指令。

4.如权利要求1所述的一种应急控制系统，其特征在于：所述应急控制系统是液压控制系统、气压控制系统、混合控制系统中的一种。

5.如权利要求1所述的一种应急控制系统，其特征在于：所述应急控制系统是应用于排水领域的控制系统。

6.如权利要求5所述的一种应急控制系统，其特征在于：所述排水领域的控制系统是下开式堰门控制系统、上开式闸门控制系统、旋转式堰门控制系统、冲洗门控制系统中的一种。

7.一种控制方法，基于如权利要求1或4或5或6所述的应急控制系统，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

在执行驱动指令时，

若可获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第一状态，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；

若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第二状态，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

8.如权利要求7所述的一种控制方法，其特征在于，若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，所述方法还包括：

判断第一位置传感器和/或第二位置传感器出现故障，并发送报警信号。

9.一种控制方法，基于如权利要求2至6任意一项所述的应急控制系统，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

在执行驱动指令时，

若可获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀处于第一状态，动力源通过第一阀、切换阀驱动第一执行件动作，并通过第二阀、切换阀驱动第二执行件动作；

若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，则使得切换阀先处于第三状态，第一执行件和第二执行件都不能获得动力源；再次执行驱动指令，则切换阀处于第二状态，动力源通过第一阀并通过切换阀分流后驱动第一执行件动作和第二执行件动作。

10.如权利要求9所述的一种控制方法，其特征在于：若不能获得第二位置传感器与第一位置传感器的检测差值，所述方法还包括：设定所述再次驱动指令是由应急指令触发单元触发的应急指令。

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