CN114442520A - 一种剪叉车功能安全控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种剪叉车功能安全控制***，包括传感器单元、安全控制器单元、执行器单元、ECU单元、执行器供电电源单元；所述传感器单元与安全控制器单元连接，传感器单元采集相应的叉车安全信息至安全控制器；执行器单元与执行器供电电源连接，给执行器供电；ECU单元与安全控制器单元连接，通过与安全控制器单元的MCU单元进行硬线相连，其输出的控制信号传输至安全控制器；执行器与安全控制器连接，安全控制器单元输出控制信号至执行器单元；执行器供电电源与安全控制器连接，安全控制器单元控制其开关。本发明功能明晰和可靠性高，测试和维护难度低。
Description
技术领域
本发明涉及领域，特别涉及一种剪叉车功能安全控制***。
背景技术
随着剪叉车的应用越来越广泛，剪叉车的安全隐患问题也开始涌现，日益突出。欧盟针对移动式升降工作平台制定了EN280标准，其中针对剪叉类型升降平台的控制器提出了需要满足的安全功能的要求明细，并规定了相应的安全等级。来最大程度地保障人员安全，降低安全事故发生的可能性。
这些安全功能和所对应的等级也是标准制定者根据实践经验及相应的风险模型评估分析(FMEDA)所得。如高风险则要求较高等级的安全完整性，来确保安全功能的可靠实现。简单来说，安全功能要求是“做什么”，安全完整性要求是“做到什么程度”。
从原理上来讲，针对每一安全功能，都需要提供相关硬件(传感器单元，控制单元和执行单元)的失效模式、影响及其诊断分析 (FMEDA)来验证该安全功能达到的标准规定的SIL等级。实际上，这些安全功能共享一套控制单元和执行单元。对于剪叉车控制中的安全控制器，从广义上来讲它由传感器、功能安全控制器和执行器组成。功能安全控制器根据输入的传感器信号如坑洞开关、压力传感器信号，判断剪叉车所处的状态，控制相应执行器。针对每一种安全功能都需要有其特定逻辑和安全状态处理机制。
目前的剪叉车控制器由ECU主控制器来控制执行器，并未特定针对这几点安全功能做出特定要求与规范，且控制以上安全功能的控制逻辑与正常操控状态下的控制逻辑耦合性较大，存在功能不明晰和可靠性差，测试和维护难度高的问题，即无法可靠地实现安全功能。
发明内容
本发明的目的是提供高可靠性的一种剪叉车功能安全控制***。
本发明的目的是这样实现的：一种剪叉车功能安全控制***，包括传感器单元、安全控制器单元、执行器单元、ECU单元、执行器供电电源单元；所述传感器单元与安全控制器单元连接，传感器单元采集相应的叉车安全信息至安全控制器；执行器单元与执行器供电电源连接，给执行器供电；ECU单元与安全控制器单元连接，通过与安全控制器单元的MCU单元进行硬线相连，其输出的控制信号传输至安全控制器；执行器与安全控制器连接，安全控制器单元输出控制信号至执行器单元；执行器供电电源与安全控制器连接，安全控制器单元控制其开关。
优选的，所述ECU单元为剪叉车主控制器。
优选的，所述安全控制器单元通过传感器单元采集剪叉车的运行情况，判断剪叉车的安全状态，并根据所判断的安全状态，结合ECU 单元传输的控制信息，最终控制执行单元的运行。
优选的，所述安全控制器单元判断逻辑如下：
假设针对执行器，若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为关信号，则无论ECU传输的信号是开还是关，最终输出的控制信号为关信号；若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为开信号，则ECU传输的信号是开信号，最终输出的控制信号就是开信号，ECU传输的信号是关信号，最终输出的控制信号就是关信号。
优选的，所述安全控制单元包括有故障检测单元；所述故障检测单元通过硬件看门狗芯片监控MCU单元运行情况，来判断MCU单元程序运行是否出现故障，若发生故障，则由硬件看门狗直接切断执行器供电电源；通过执行器的反馈信号与对应的输出信号做一致性对比来判断执行器是否正确执行对应的动作，若发生故障，则由MCU单元直接切断执行器供电电源。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、安全控制器单元可随时接收各个传感器传输的信号并对其作出判断，已完成剪叉车姿态的调整。
2、通过硬件看门狗芯片监控MCU运行情况，来判断MCU程序运行是否出现故障；
3、通过执行器的反馈信号与对应的输出信号做一致性对比来判断执行器是否正确执行对应的动作；若发生情况一故障，则由硬件看门狗直接切断执行器供电电源，若发生情况二故障，则由MCU直接切断执行器供电电源。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的实施列的流程示意图。
其中，1传感器单元，2安全控制器单元，3执行器单元，4ECU 单元，5执行器供电电源单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种剪叉车功能安全控制***，包括传感器单元、安全控制器单元、执行器单元、ECU单元、执行器供电电源单元；传感器单元与安全控制器单元连接，传感器单元采集相应的叉车安全信息至安全控制器；执行器单元与执行器供电电源连接，给执行器供电； ECU单元与安全控制器单元连接，通过与安全控制器单元的MCU单元进行硬线相连，其输出的控制信号传输至安全控制器；执行器与安全控制器连接，安全控制器单元输出控制信号至执行器单元；执行器供电电源与安全控制器连接，安全控制器单元控制其开关。
上述ECU单元为剪叉车主控制器。
上述安全控制器单元通过传感器单元采集剪叉车的运行情况，判断剪叉车的安全状态，并根据所判断的安全状态，结合ECU单元传输的控制信息，最终控制执行单元的运行。
上述安全控制器单元判断逻辑如下：
假设针对执行器，若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为关信号，则无论ECU传输的信号是开还是关，最终输出的控制信号为关信号；若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为开信号，则ECU传输的信号是开信号，最终输出的控制信号就是开信号，ECU传输的信号是关信号，最终输出的控制信号就是关信号。
上述安全控制单元包括有故障检测单元；所述故障检测单元通过硬件看门狗芯片监控MCU单元运行情况，来判断MCU单元程序运行是否出现故障，若发生故障，则由硬件看门狗直接切断执行器供电电源；通过执行器的反馈信号与对应的输出信号做一致性对比来判断执行器是否正确执行对应的动作，若发生故障，则由MCU单元直接切断执行器供电电源。
如图2所示，传感器内设置有坑洞保护开关及倾角传感器；执行器内设置有起升阀、前进阀、后退阀及电机控制器；
倾斜限制：即当剪叉车处于升起状态，若超过一定程度的倾斜，为保证安全，需要关闭除下降以外的所有动作如前进后退。
剪叉车处于升起状态时，坑洞保护开关闭合；剪叉车不处于升起状态时，坑洞保护开关打开；由坑洞保护开关获取剪叉车升起信息，剪叉车倾斜超过限制范围，倾角传感器闭合；剪叉车倾斜处于限制范围内，倾角传感器打开；
故当坑洞保护开关闭合且倾角传感器闭合时，安全控制器获取到此安全信息，判断此时剪叉车所处的安全状态，切断起升阀、前进阀、后退阀、电机控制器，不管ECU输出的控制信号是开还是关，安全控制器都输出关控制信号，切断执行器起升阀、前进阀、后退阀、电机控制器；可靠地实现倾斜限制这一安全功能，防止剪叉车升起后，因倾斜过度而造成人员的安全事故，提高剪叉车的安全性。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种剪叉车功能安全控制***，其特征在于：包括传感器单元、安全控制器单元、执行器单元、ECU单元、执行器供电电源单元；所述传感器单元与安全控制器单元连接，所示传感器单元采集相应的叉车安全信息至安全控制器；所述执行器单元与执行器供电电源连接，给执行器供电；所述ECU单元与安全控制器单元连接，通过与所述安全控制器单元的MCU单元进行硬线相连，其输出的控制信号传输至安全控制器；所述执行器与安全控制器连接，安全控制器单元输出控制信号至执行器单元；所述执行器供电电源与安全控制器连接，安全控制器单元控制其开关。
2.根据权利要求1所述的一种剪叉车功能安全控制***，其特征在于：所述ECU单元为剪叉车主控制器。
3.根据权利要求1所述的一种剪叉车功能安全控制***，其特征在于：所述安全控制器单元通过传感器单元采集剪叉车的运行情况，判断剪叉车的安全状态，并根据所判断的安全状态，结合ECU单元传输的控制信息，最终控制执行单元的运行。
4.根据权利要求1所述的一种剪叉车功能安全控制***，其特征在于：所述安全控制器单元判断逻辑如下：
假设针对执行器，若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为关信号，则无论ECU传输的信号是开还是关，最终输出的控制信号为关信号；若安全控制器MCU根据所判断的安全状态，得到的信号为开信号，则ECU传输的信号是开信号，最终输出的控制信号就是开信号，ECU传输的信号是关信号，最终输出的控制信号就是关信号。
5.根据权利要求1所述的一种剪叉车功能安全控制***，其特征在于：所述安全控制单元包括有故障检测单元；所述故障检测单元通过硬件看门狗芯片监控MCU单元运行情况，来判断MCU单元程序运行是否出现故障，若发生故障，则由硬件看门狗直接切断执行器供电电源；通过执行器的反馈信号与对应的输出信号做一致性对比来判断执行器是否正确执行对应的动作，若发生故障，则由MCU单元直接切断执行器供电电源。
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