基於plc控制的智能型安全帶系統及其控制方法
2023-05-28 05:32:06 4
基於plc控制的智能型安全帶系統及其控制方法
【專利摘要】本發明公開一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統及其控制方法，設有主站層、與主站層連接的從站層、與從站層電路連接的安全帶控制層，以及座椅機械部分：其中，通過設置在座椅上的傳感器檢測座椅上是否有乘客；通過設置在座椅上的電機，分別控制座椅上的扶手和推桿的機械運動，以使連接安全帶的鎖舌與鎖扣能夠接觸或分離；通過設置在座椅上的電磁閥，分別控制鎖舌和推桿的安全鎖定。本發明採用PLC作為主站，單片機作為從站控制安全帶的智能系上與解開，不需人為操作，可以提高安全帶的使用率，提高乘客的安全性，減少車禍時的傷亡率。
【專利說明】基於PLC控制的智能型安全帶系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車輛的安全帶系統，具體涉及一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]在客車運輸中，客車乘客座椅上安裝安全帶的依然不多，難以保證乘客的安全。傳統方式是由人工繫上安全帶，很多乘客不會自覺去系，使安全帶失去其效果。另外，客車在行駛過程中，有些乘客不服從司機管理隨意離開座椅並在客車內走動，這樣會干擾司機正常駕駛，也增加乘客受傷害的機率。尤其在路況不好的情況下，在客車出事時沒有繫上安全帶會增加乘客受傷機率，有可能造成重大交通事故。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統及其控制方法，提高安全帶的使用效率和提高乘客的安全性。
[0004]為了達到上述目的，本發明的一個技術方案是提供一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特點是，該客車智能型安全帶系統包含座椅機械部分，對座椅機械部分的運動進行控制的安全帶控制層，電路連接以控制所述安全帶控制層的從站層，以及通訊連接以控制所述從站層的主站層；
所述座椅機械部分進一步包含:
座椅的扶手，由安全帶控制層的第一電機驅動，來將與安全帶連接的鎖舌送至能夠與鎖扣接觸的位置以繫上安全帶，或者將所述鎖舌送至能夠與鎖扣分離的位置以解開安全帶;
所述座椅設置的推桿，由安全帶控制層的第二電機驅動，將固定在推桿上的鎖扣送至能夠與鎖舌接觸的位置以繫上安全帶，或者在鎖舌與鎖扣分離以解開安全帶後將所述推桿送到推桿鎖定位置。
[0005]可選地，所述扶手進一步包含:
與座椅固定連接的扶手固定部分，其中設置有所述第一電機；以及，
扶手可動部分，其在第一狀態和第三狀態時與所述扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手，第一狀態時的所述扶手可動部分將所述鎖舌卡住，第三狀態時的所述扶手可動部分與所述鎖舌分開；
在所述第一電機的驅動下，該扶手可動部分還移動至第二狀態將鎖舌送至能夠與鎖扣接觸的位置以繫上安全帶，或者移動至第四狀態使該扶手可動部分與鎖定在鎖扣上的鎖舌接觸以便解開安全帶。
[0006]可選地，所述扶手固定部分與第一狀態和第三狀態時的所述扶手可動部分位於座椅第一側，所述推桿與第二狀態時的所述扶手可動部分位於座椅第二側；座椅第一側是乘客左手側或右手側的其中一側，座椅第二側是乘客左手側或右手側的其中另一側。[0007]可選地，所述安全帶控制層還設置有第一電磁閥，驅動圓棒伸出並卡在推桿上設置的圓口內來將位於推桿鎖定位置的推桿鎖定。
[0008]可選地，所述安全帶控制層還設置有第二電磁閥，將與鎖扣接觸的鎖舌鎖定在鎖扣中。
[0009]可選地，安全帶控制層還在座椅上安裝有通訊連接從站層的傳感器，來檢測座椅上是否有乘客。
[0010]可選地，所述座椅設置有通訊連接從站層的按鈕，來向主站層發送解開安全帶的請求信號。
[0011]可選地，所述的主站層包含可編程邏輯控制器和觸控螢幕，該主站可編程邏輯控制器通過總線連接從站層；所述的從站層包含若干個從站，每個從站包含有從站單片機，該從站單片機通過總線連接至主站層，還電路連接並控制所述安全帶控制層設置的一組傳感器、電機和電磁閥。
[0012]本發明的另一個技術方案是提供一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的控制方法，其特點是，該控制方法包含以下步驟:
步驟1、主站層判斷車門是否關閉，若是關門跳轉到步驟2，若沒關門則繼續檢測車門狀態；
步驟2、主站層通過串行通訊聯繫從站層，從站層通過傳感器檢測座椅上是否有乘客，若有乘客，跳轉到步驟3，若無乘客，傳感器持續檢測座椅上是否有乘客；當從站層向主站層發出解開安全帶的請求，並得到主站層的允許後，或者當主站層直接向從站層發出解開安全帶的命令後，跳轉到步驟4 ；
步驟3、從站層控制有乘客的座椅自動繫上安全帶，包括:
驅動扶手可動部分來移動與安全帶連接的鎖舌，以及驅動推桿來移動鎖扣，直至鎖舌與鎖扣移動到兩者相互接觸的位直後，將鎖舌鎖定在鎖扣中以繫上安全帶；繫上安全帶後，再驅動扶手可動部分移動使其與鎖舌分離，直至該扶手可動部分與扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手；
步驟4、從站層控制有乘客的座椅自動解開安全帶，包括:
驅動扶手可動部分移動至能夠接觸並卡住鎖舌的位置，解除對鎖舌的鎖定，進而驅動扶手可動部分移動以使鎖舌與鎖扣分離以解開安全帶，直至卡住鎖扣的扶手可動部分與扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手。
[0013]可選地，繫上安全帶後，還驅動推桿移動至推桿鎖定位置，使電磁閥驅動的圓棒伸入至該推桿上的圓口內將該推桿鎖定；
解開安全帶前，使電磁閥驅動的圓棒與推桿上的圓口分離以解鎖推桿，並驅動推桿來移動鎖定在鎖扣上的鎖舌，將鎖舌送至能夠與扶手可動部分接觸的位置。
[0014]本發明基于于PLC控制的客車智能型安全帶系統及和現有客車安全帶技術相比，其優點在於，本發明採用PLC作為主站層和總控制，控制所有座椅的安全帶使用，單片機作為從站層，對各個座椅分別控制，便於操作，提高安全帶的使用效率，有利於司機對乘客情況的了解，大大提高乘客的安全性，減少車禍時的傷亡率。
【專利附圖】
【附圖說明】[0015]圖1為本發明基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的系統架構圖；
圖2為本發明基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的原理框圖；
圖3為本發明基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的座椅示意圖；
圖4為本發明基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的座椅中推桿的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖，進一步說明本發明的具體實施例。
[0017]如圖1所示，本發明公開一種基於可編程邏輯控制器(PLC)控制的智能型安全帶系統。該安全帶系統包含主站層1、與主站層通訊連接的從站層2、與從站層2電路連接的安全帶控制層3。
[0018]主站層I包含觸控螢幕12，以及電路連接該觸控螢幕12的主站可編程邏輯控制器11，該主站可編程邏輯控制器11通過總線連接從站層2。
[0019]從站層2包含若干個從站，每個從站包含有從站單片機21，該從站單片機21通過總線連接至主站層1，並且電路連接並控制安全帶控制層3下對應的一組器件:傳感器31、第一電機32、第二電機33、第一電磁閥34和第二電磁閥35。
[0020]安全帶控制層3中設有與從站層2中的若干個從站單片機21相對應的若干組器件，每組器件包含:傳感器31、第一電機32、第二電機33、第一電磁閥34和第二電磁閥35。
[0021]本實施例中，該安全帶系統的主站層I用來監控與管理整個安全帶RS-485網絡的情況，實現對車內所有座椅的安全帶系統的控制，主站層I的觸控螢幕12經由主站可編程邏輯控制器11、從站單片機21、安全帶控制層3對客車座椅機械部分的運動進行控制。
[0022]如圖3所示為每個座椅的客車座椅機械部分，在座椅第一側設有扶手42，在座椅第二側設有鐵製、直條型的推桿49。本例中座椅第一側是乘客的右手側，座椅第二側是乘客的左手側。
[0023]安全帶46為三點式，第一點固定在座椅第一側的側翼上部41處，第二點45固定在座椅第一側的側翼下部44處，安全帶46的第三點則連接於一個鎖舌50處。鎖舌50的一種狀態是連接在座椅第一側扶手的上半部分前端54上，扶手的上半部分前端54有一定的伸縮性，可以卡著鎖舌50 ;該鎖舌50的另一種狀態，則是帶著安全帶46的第三點一起從座椅第一側移動至座椅第二側，並將該鎖舌50連接至推桿49第一端設置的鎖扣50上。
[0024]安全帶系統的傳感器31可以設置在座椅的靠背(或坐墊等其他位置)，用於對該座椅上是否有乘客乘坐進行檢測；一般在車門關閉時，該傳感器31就對座椅進行檢測，當檢測到此座椅有乘客時，從站層2就控制該座椅上的安全帶46安全繫上。
[0025]當安全帶46需要安全系上時，從站層2發出控制信號，控制位於扶手42中的第一電機32運行，使扶手的上半部分47向內朝著座椅第二側進行旋轉，期間保持扶手的下半部分43不動。本例中扶手位於座椅第一側，因而此時扶手的上半部分47是逆時針旋轉
90:。
[0026]從站層2發出控制信號，第二電機33上設置的齒輪56旋轉並與推桿49上的齒型軌道55嚙合(圖4)，根據控制使推桿49的第一端向上運動。即是說，該推桿49上靠近第二電機33的第二端連接於座椅第二側的側翼下部作為支點，而推桿49上遠離第二電機33的第一端翹起。通過設置作用於推桿49的固定器53，可以對推桿49上下運動時的位置進行固定。
[0027]推桿49第一端向上運動時，能夠使固定在推桿49第一端上的鎖扣51恰好與卡在扶手的上半部分前端54的鎖舌50結合。鎖舌50和鎖扣51結合後，從站層2發出控制信號，控制位於鎖扣51裡的第二電磁閥35鎖死鎖舌50。
[0028]從站層2發出控制信號，控制扶手42裡的第一電機32運行，使扶手的上半部分47向外朝著座椅第一側旋轉(例如圖中位於座椅第一側的扶手此時是順時針運動9(f)回到原處，使扶手的上半部分前端54與鎖舌50相互分離，將鎖舌50與安全帶46的第三點留在鎖扣51位置。扶手的下半部分43保持不動，與轉回到原處的扶手上半部分47組合形成扶手42的倒「U」型結構。
[0029]從站層2發出控制信號，控制第二電機33的齒輪46旋轉並作用於推桿49上的齒型軌道55，使推桿49第一端向下運動，直到推桿49上設置的一個圓口 52與位於座椅第二側側翼下部的第一電磁閥34正對時，推桿49停止運動，進而由從站層2發出控制信號，驅使第一電磁閥34處推出一個圓棒57來將圓口 52鎖住，以鎖定推桿49的位置。至此，安全帶46安全系上的操作完成。
[0030]在車輛運行期間，乘客按扶手42上的按鈕48時，通過從站層2向主站層I發出請求，得到主站層I允許安全帶46解開的信號後，可以解開該乘客座椅上的安全帶46 ;此時，可以在主站層I提醒司機小心行駛。或者，還可以在客車安全到達目的地後，由主站層I主動向各個從站層2發出控制信號，使從站層2控制傳感器31停止檢測，主站層I還向從站層2發出允許安全帶46解開的信號，允許所有有乘客的座椅自動解開安全帶46。
[0031]當安全帶46需要安全解開時，從站層2發出控制信號，控制第一電磁閥34控制圓棒57離開圓口 52，控制信號控制第二電機33的齒輪56作用於推桿49上的齒型軌道55，使推桿49第一端向上運動。同時，從站層2也發出控制信號，保持扶手的下半部分43不動，而控制扶手42中的第一電機32運行，帶動扶手的上半部分47向內朝著座椅第二側旋轉，例如是逆時針旋轉90:。直到推桿49第一端鎖扣51上的鎖舌50能夠卡在扶手的上半部分前端54處時，停止推桿49與扶手上半部分47各自的上述運動。
[0032]從站層2發出控制信號，控制位於鎖扣51裡的第二電磁閥35不再鎖住鎖舌50。
[0033]從站層2發出控制信號，控制第二電機33的齒輪56旋轉並作用於推桿49上的齒型軌道55，使推桿49第一端向下運動，直到到推桿49上的圓口 52與第一電磁閥34正對時，推桿49停止運動。
[0034]同時，從站層2也發出控制信號，控制第一電機32運行，使扶手的上半部分47向外朝著座椅第一側旋轉,例如是順時針運動使扶手的上半部分47與保持不動的扶手的下半部分43組合，恢復扶手42的倒「U」型結構，此時鎖舌50及安全帶的第三點位於扶手的上半部分前端54。至此，安全帶46安全解開的操作完成。
[0035]配合參見圖1、圖2、圖3所示，本發明基於一種基於可編程邏輯控制器(PLC)控制的客車智能型安全帶系統的控制方法，包含以下步驟:
步驟1、主站層I判斷車門是打開還是關閉，若是車門關閉，跳轉到步驟2 ;若是車門打開，持續檢測車門狀態。
[0036]步驟2、主站層I對從站層2發出工作命令，從站層2對傳感器31發出控制信號，由傳感器31檢測座椅上是否有乘客，若有乘客，跳轉到步驟3，若無乘客，傳感器31持續檢測座椅；若是扶手47上的按鈕48被按下時，從站層2向主站層I發出請求，並得到主站層I允許打開安全帶46的控制信號後，或主站層I直接向從站層2發出安全帶46解開的信號後，將跳轉到步驟4。
[0037]步驟3、從站層2向各電機及電磁閥發出相應的控制信號，來將安全帶繫上，其中包括:
控制位於扶手42中的第一電機32運行，使座椅第一側的扶手上半部分47向內朝著座椅第二側運動(例如逆時針旋轉9(f);同時，還控制第二電機33的齒輪55旋轉並通過推桿49上的齒型軌道55，使推桿49的第一端向上運動；直到原先卡在扶手的上半部分前端54的鎖舌50，結合至推桿49第一端上的鎖扣51處，停止推桿49和扶手上半部分47各自的運動，從而使安全帶46的第三點隨著鎖舌50 —起從座椅第一側轉移到座椅第二側。
[0038]鎖舌50和鎖扣51結合後，從站層2發出控制信號，控制位於鎖扣51裡的第二電磁閥35鎖死鎖舌50，同時還控制第一電機32運行，使扶手上半部分47向外朝著座椅第一側運動(例如是順時針運動90:),使鎖舌50離開扶手的上半部分前端54。轉回原處的扶手上半部分47與保持不動的扶手下半部分43組合形成扶手42的倒「U」型結構。
[0039]從站層2還進一步發出控制信號，控制第二電機33的齒輪56通過推桿49上的齒型軌道55，使推桿49的第一端向下運動，在推桿49上的圓口 52與第一電磁閥34正對時，推桿49停止運動，從站層2發出信號控制第一電磁閥34推出圓棒57鎖住圓口 52。固定器53對推桿49上下運動時的位置進行控制。
[0040]步驟4、從站層2向各電機及電磁閥發出相應的控制信號，來將安全帶解開，其中包括:
控制第一電磁閥34推出圓棒57離開推桿49上的圓口 52，控制第二電機33的齒輪56通過推桿49上的齒型軌道55使推桿49第一端向上運動，使鎖舌50可以卡到扶手的上半部分前端54上的位置。從站層2還同時發出控制信號，控制扶手42中的第一電機32運行，使扶手上半部分47向內朝著座椅第二側運動(例如是逆時針運動運動到鎖舌50能夠
卡在扶手的上半部分前端54。從站層2發出控制信號，控制位於鎖扣51裡的第二電磁閥35不再鎖住鎖舌50。
[0041]從站層2還進一步發出控制信號，控制第二電機33的齒輪56通過推桿49上的齒型軌道55使推桿49第一端向下運動，直到推桿49上的圓口 52與第一電磁閥34正對時，推桿49停止運動。從站層2還控制第一電機32運行，使扶手上半部分47向外朝著座椅第
一側運動(例如是順時針運動90:)，與不動的扶手的下半部分43組合成扶手42的倒「U」型結構，此時的鎖舌50帶著安全帶46的第三點轉移到扶手的上半部分前端54，從而將安全帶解開。
[0042]多座椅控制可依照上述單座椅控制方法類推。
[0043]可以理解到，在其他的應用示例中，如果將扶手與推桿的位置互換，則扶手各階段中的旋轉方向都會與上述示例中相反。而在另外的應用示例中，可以將推桿的鎖定位置設在座椅側翼的豎直方向，而在需要繫上安全帶時使這種推桿的第一端向下運動來與扶手上半部分的位置相匹配。[0044] 儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，該客車智能型安全帶系統包含座椅機械部分，對座椅機械部分的運動進行控制的安全帶控制層，電路連接以控制所述安全帶控制層的從站層，以及通訊連接以控制所述從站層的主站層； 所述座椅機械部分進一步包含: 座椅的扶手，由安全帶控制層的第一電機驅動，來將與安全帶連接的鎖舌送至能夠與鎖扣接觸的位置以繫上安全帶，或者將所述鎖舌送至能夠與鎖扣分離的位置以解開安全帶; 所述座椅設置的推桿，由安全帶控制層的第二電機驅動，將固定在推桿上的鎖扣送至能夠與鎖舌接觸的位置以繫上安全帶，或者在鎖舌與鎖扣分離以解開安全帶後將所述推桿送到推桿鎖定位置。
2.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述扶手進一步包含: 與座椅固定連接的扶手固定部分，其中設置有所述第一電機；以及， 扶手可動部分，其在第一狀態和第三狀態時與所述扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手，第一狀態時的所述扶手可動部分將所述鎖舌卡住，第三狀態時的所述扶手可動部分與所述鎖舌分開； 在所述第一電機的驅動下，該扶手可動部分還移動至第二狀態將鎖舌送至能夠與鎖扣接觸的位置以繫上安全帶 ，或者移動至第四狀態使該扶手可動部分與鎖定在鎖扣上的鎖舌接觸以便解開安全帶。
3.如權利要求2所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述扶手固定部分與第一狀態和第三狀態時的所述扶手可動部分位於座椅第一側，所述推桿與第二狀態和第四狀態時的所述扶手可動部分位於座椅第二側；座椅第一側是乘客左手側或右手側的其中一側，座椅第二側是乘客左手側或右手側的其中另一側。
4.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述安全帶控制層還設置有第一電磁閥，驅動圓棒伸出並卡在推桿上設置的圓口內來將位於推桿鎖定位置的推桿鎖定。
5.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述安全帶控制層還設置有第二電磁閥，將與鎖扣接觸的鎖舌鎖定在鎖扣中。
6.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，安全帶控制層還在座椅上安裝有通訊連接從站層的傳感器，來檢測座椅上是否有乘客。
7.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述座椅設置有通訊連接從站層的按鈕，來向主站層發送解開安全帶的請求信號。
8.如權利要求1所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統，其特徵在於，所述的主站層包含可編程邏輯控制器和觸控螢幕，該主站可編程邏輯控制器通過總線連接從站層；所述的從站層包含若干個從站，每個從站包含有從站單片機，該從站單片機通過總線連接至主站層，還電路連接並控制所述安全帶控制層設置的一組傳感器、電機和電磁閥。
9.一種如權利要求1至7中任意一項權利要求所述的基於PLC控制的客車智能型安全帶系統的控制方法，其特徵在於，該控制方法包含以下步驟: 步驟1、主站層判斷車門是否關閉，若是關門跳轉到步驟2，若沒關門則繼續檢測車門狀態； 步驟2、主站層通過串行通訊聯繫從站層，從站層通過傳感器檢測座椅上是否有乘客，若有乘客，跳轉到步驟3，若無乘客，傳感器持續檢測座椅上是否有乘客；當從站層向主站層發出解開安全帶的請求，並得到主站層的允許後，或者當主站層直接向從站層發出解開安全帶的命令後，跳轉到步驟4 ； 步驟3、從站層控制有乘客的座椅自動繫上安全帶，包括: 驅動扶手可動部分來移動與安全帶連接的鎖舌，以及驅動推桿來移動鎖扣，直至鎖舌與鎖扣移動到兩者相互接觸的位直後，將鎖舌鎖定在鎖扣中以繫上安全帶；繫上安全帶後，再驅動扶手可動部分移動使其與鎖舌分離，直至該扶手可動部分與扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手； 步驟4、從站層控制有乘客的座椅自動解開安全帶，包括: 驅動扶手可動部分移動至能夠接觸並卡住鎖舌的位置，解除對鎖舌的鎖定，進而驅動扶手可動部分移動以使鎖舌與鎖扣分離以解開安全帶，直至卡住鎖扣的扶手可動部分與扶手固定部分組合形成倒「U」型的扶手。
10.如權利要求9所述的控制方法，其特徵在於， 繫上安全帶後，還驅動推桿移動至推桿鎖定位置，使電磁閥驅動的圓棒伸入至該推桿上的圓口內將該推桿鎖定； 解開安全帶前，使電磁閥驅動的圓棒與推桿上的圓口分離以解鎖推桿，並驅動推桿來移動鎖定在鎖扣上的鎖舌，將鎖舌送至能夠與扶手可動部分接觸的位置。
【文檔編號】B60R22/02GK103935317SQ201410101047
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】張永奎, 袁敏, 張帥 申請人:上海海事大學