自由下放卷揚自動連續夯沖控制系統及方法與流程

本發明涉及機電液一體化控制領域，更具體地，涉及一種基礎工程裝備自由下放卷揚自動連續夯沖控制系統及方法。

背景技術：

在基礎施工領域，基礎工程裝備通過卷揚吊載工裝裝置進行連續夯擊加固地基或連續沖抓成孔作業，主要有兩種實現方式：1.卷揚提升工作裝置至一定高度后，通過脫鉤裝置將工作裝置與鋼絲繩分離，工作裝置自由落體夯擊或沖抓；2.利用帶自由下放功能的卷揚提升工作裝置至一定高度，卷揚離合、剎車打開，重力作用下工作裝置拖拽鋼絲繩一同快速下放，進行夯擊或沖抓作業。

上述方式1需要人工復位脫鉤器、掛工作裝置，導致施工不連續、效率較低，工人操作強度大，施工安全性差。該種方式趨于淘汰。方式2利用裝配帶自由下放功能卷揚的樁架或起重機等作為主機，利用卷揚的自由下放功能實現工作裝置與鋼絲繩不分離夯沖作業。如圖1所示，操作手操作帶自由下放功能的卷揚1動作，通過鋼絲繩4經過渡滑輪2和鵝頭3(即頂部滑輪組部件)吊載工作裝置5至一定高度，再操作帶自由下放功能的卷揚1處于自由下放狀態，在重力作用下工作裝置5拖拽鋼絲繩4一同快速下放，進行工作裝置或沖抓作業。工作裝置落地后，操作手控制帶自由下放功能的卷揚1剎車制動，防止鋼絲繩亂繩。再控制卷揚1處于正常狀態上提，依次往復循環作業。相對方式1大大提高施工效率和靈活性，降低施工成本，目前已廣泛應用。但是存在兩個顯著問題：1、上述操作指令全部由操作手給出，工作裝置落地瞬間，如果操作手剎車制動不及時，慣性作用導致鋼絲繩過放亂繩。如果剎車制動過早，工作裝置還沒有完全落地則會導致鋼絲繩崩斷或機身傾覆；2、夯沖作業中特別是夯擊加固地基工程，對夯錘重量、夯擊高度和夯擊能均有明確要求，僅僅依靠操作手的主觀判斷難以保證施工質量要求；2.連續夯沖作業時，操作手手動循環操作，工作強度大。

經檢索發現，申請號201320630437.4授權公告號CN203475410U的中國實用新型專利公開了一種全自動重夯機，采用卷揚機提升夯錘，在離合器控制電路中并聯有時間繼電器，通過時間控制提錘高度，在一定程度上提高了施工效率，然而采用時間控制夯錘動作，難以精確化控制，會出現鋼絲繩過放亂繩等問題，并且其模式單一，難以適應不同的施工要求。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種自由下放卷揚自動連續夯沖控制系統及方法，具有手動控制，以及定次數定高度自動夯沖、定貫入度定高度自動夯沖、定次數定高度差自動夯沖、定貫入度定高度差五種控制模式，可滿足不同的工程施工需求；自動連續夯沖作業時，能有效防止鋼絲繩過放和過載，保證工作裝置自由下放落地后再制動，防止鋼絲繩崩斷；有效提高了機械的安全性能與施工效率和質量，降低工人勞動強度。

本發明的技術方案如下：

一種自由下放卷揚自動連續夯沖控制系統，包括深度檢測裝置、拉力傳感器、壓力開關、人機交互界面、卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥、卷揚離合器控制電磁閥、卷揚控制電磁閥和控制器；所述拉力傳感器、深度檢測裝置、壓力開關、人機交互模塊的輸出端均與控制器的信號輸入端相連；所述控制器的信號輸出端與卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥、卷揚離合器控制電磁閥和卷揚控制電磁閥的控制端相連；

人機交互界面用于選擇控制器的控制模式及輸入相應的控制參數；其中控制模式包括手動控制、定次數定高度自動夯沖、定貫入度定高度自動夯沖、定次數定高度差自動夯沖、定貫入度定高度差五種，可滿足不同的工程施工需求；

控制器根據人機交互界面的輸入信號，再基于拉力傳感器、深度檢測裝置和壓力開關的輸入信號，控制卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥、卷揚離合器控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，按選擇的控制模式控制卷揚工作。

控制器基于深度檢測裝置，實現相對地面恒定高度提升工作裝置和離樁恒定高度提升工作裝置；同時基于深度檢測裝置，檢測單次夯沖貫入度，實現定貫入度夯沖，防止無效施工，降低施工成本；

控制器基于拉力傳感器，在工作裝置上提時，防止鋼絲繩過載和空載；在工作裝置下放時，防止提早制動導致鋼絲繩過載斷裂，同時防止工作裝置釋放完畢時鋼絲繩過放亂繩；

控制器基于壓力開關監測卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥至卷揚滾筒制動油缸控制口之間的壓力，使得卷揚滾筒制動油缸制動時，控制卷揚離合器控制閥的控制信號方起作用，防止誤操作。如圖2所示，控制器的輸入為拉力傳感器信號、深度檢測裝置信號、壓力開關信號、模式選擇信號、夯沖次數M、夯沖總貫入度h_參、工作裝置提升距地面高度H、工作裝置每次提升距樁的相對高度量ΔH、工作裝置實際重量G_實際，貫入度參考值X，輸出為卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥Y4信號，卷揚離合器控制電磁閥Y3信號，卷揚控制電磁閥Y1、Y2信號，警報信號。

一種自由下放卷揚自動連續夯沖控制方法，包括以下步驟：

步驟1、通過人機交互界面選擇控制器的控制模式，并輸入控制參數；其中控制模式包括手動控制、定次數定高度自動夯沖、定貫入度定高度自動夯沖、定次數定高度差自動夯沖、定貫入度定高度差五種；

步驟2、控制器根據人機交互界面的輸入信號，再基于拉力傳感器、深度檢測裝置和壓力開關的輸入信號，控制卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥、卷揚離合器控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，按選擇的控制模式控制卷揚工作。

所述手動控制模式的控制方法為：控制信號由操作者給出，操作卷揚進行上提下放、夯沖等作業，相關控制方法為現有技術，在此不做描述。

所述定次數定高度自動夯沖模式的控制方法為：

步驟1、通過人機交互界面選擇定次數定高度自動夯沖模式，輸入夯沖次數M、工作裝置提升距地面高度H，貫入度參考值X，工作裝置實際重量G_實際、鋼絲繩最大承受拉力G_max；設置當前夯擊次數i＝0；

步驟2、控制器檢測起夯信號，檢測到起夯信號時進行下一步；

步驟3、判斷當前夯擊次數i是否超過設定的夯沖次數M，超過則結束，沒有超過則令i＝i+1，并繼續進行下一步；

步驟4、輸出控制信號至卷揚離合器控制電磁閥、卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動停止、卷揚控制電磁閥打開，卷揚滾筒在液壓馬達驅動下提升工作裝置；通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，據此判斷是否離地；在工作裝置剛開始離地時，判斷當前鋼絲繩拉力G是否小于鋼絲繩最大承受拉力G_max且大于工作裝置實際重量G_實際的a倍，如果是則繼續運行，同時通過深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h；否則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；

步驟5、通過深度檢測裝置監測工作裝置的離地高度，當工作裝置提升至離地高度為H時，輸出控制信號，使卷揚控制電磁閥中位、卷揚滾筒制動油缸制動、卷揚離合器分離；

步驟6、輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動停止，重力作用下工作裝置拖拽鋼絲繩一同快速下放；判斷鋼絲繩拉力G是否小于工作裝置實際重量G_實際的b倍(0.2)，如果小于說明工作裝置已經觸樁夯擊完畢，輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動，防止鋼絲繩過放；

步驟7、通過深度檢測裝置檢測并保存當前工作裝置離地高度h'；將h‐h'即為當次夯沖貫入度；判斷h‐h'是否大于X，如果小于或等于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下再循環夯沖N次，如果h‐h'仍小于或等于X，則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；如果大于X則繼續往下運行，循環至步驟3。

所述定貫入度定高度自動夯沖模式的控制方法為：

步驟1、通過人機交互界面選擇定貫入度定高度自動夯沖模式，輸入總貫入度h_參、貫入度參考值X，工作裝置提升距地面高度H，工作裝置實際重量G_實際、鋼絲繩最大承受拉力G_max；

步驟2、檢測起夯信號，檢測到起夯信號時進行下一步；

步驟3、判斷當前貫入度h_總是否超過設定的總貫入度h_參，超過則結束，沒有超過則繼續進行下一步；

步驟4、輸出控制信號至卷揚離合器控制電磁閥、卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動停止、卷揚控制電磁閥打開，卷揚滾筒在液壓馬達驅動下上提工作裝置；通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷是否離地；在工作裝置剛開始離地時，判斷當前鋼絲繩拉力G是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于工作裝置實際重量G_實際的a倍(20％的誤差空間)，如果是則繼續運行，同時通過深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h；否則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；

步驟5、通過深度檢測裝置監測工作裝置的離地高度，當工作裝置提升至離地高度為H時，輸出控制信號，使卷揚控制電磁閥中位、卷揚滾筒制動油缸制動、卷揚離合器分離；

步驟6、輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動停止，重力作用下工作裝置拖拽鋼絲繩一同快速下放；判斷鋼絲繩拉力G是否小于工作裝置實際重量G_實際的b倍，如果小于說明工作裝置已經觸樁夯擊完畢，輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動，防止鋼絲繩過放；

步驟7、通過深度檢測裝置檢測并保存當前工作裝置離地高度h'；將h‐h'即為當次夯沖貫入度；判斷h‐h'是否大于X，如果小于或等于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下再循環夯沖N次，如果h‐h'仍小于或等于X，則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；如果大于X則令h_總＝h_總+(h‐h')，繼續往下運行，循環至步驟3。

模式四：定次數定高度差自動夯沖模式的控制方法為：

步驟1、通過人機交互界面選擇定次數定高度差自動夯沖模式，輸入夯沖次數M，工作裝置每次提升距樁的相對高度量ΔH，貫入度參考值X，工作裝置實際重量G_實際、鋼絲繩最大承受拉力；設置當前夯擊次數i＝0；

步驟2、檢測起夯信號，檢測到起夯信號時進行下一步；

步驟3、判斷當前夯擊次數i是否超過設定的夯沖次數M，超過則結束，沒有超過則令i＝i+1，并繼續進行下一步；

步驟4、輸出控制信號至卷揚離合器控制電磁閥、卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動停止、卷揚控制電磁閥打開，卷揚滾筒在液壓馬達驅動下上提工作裝置；通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷是否離地；在工作裝置剛開始離地時，判斷當前鋼絲繩拉力G是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于工作裝置實際重量G_實際的a倍，如果是則繼續運行，同時通過深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h；否則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；

步驟5、通過深度檢測裝置監測工作裝置的提升高度，當工作裝置提升至離樁ΔH時，輸出控制信號，使卷揚控制電磁閥中位，卷揚滾筒制動油缸制動、卷揚離合器分離；

步驟6、輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動停止，重力作用下工作裝置拖拽鋼絲繩一同快速下放；判斷鋼絲繩拉力G是否小于工作裝置實際重量G_實際的b倍，如果小于說明工作裝置已經觸樁夯擊完畢，輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動，防止鋼絲繩過放；

步驟7、深度檢測裝置檢測并保存當前工作裝置離地的高度h'；將h‐h'即為當次夯沖貫入度；判斷h‐h'是否大于X，如果小于或等于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下再循環夯沖N次，如果h‐h'仍小于或等于X，則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；如果大于X則繼續往下運行，循環至步驟3；

模式五：定貫入度定高度差自動夯沖模式的控制方法為：

步驟1、通過人機交互界面選擇定貫入度定高度自動夯沖模式，輸入總貫入度h_參，工作裝置每次提升距樁的相對高度量ΔH，貫入度參考值X，工作裝置實際重量G_實際、鋼絲繩最大承受拉力；

步驟2、檢測起夯信號，檢測到起夯信號時進行下一步；

步驟3、判斷當前貫入度h_總是否超過設定的總貫入度h_參，超過則結束，沒有超過則繼續進行下一步；

步驟4、輸出控制信號至卷揚離合器控制電磁閥、卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥和卷揚控制電磁閥，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動停止、卷揚控制電磁閥打開，卷揚滾筒在液壓馬達驅動下上提工作裝置；通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷是否離地；在工作裝置剛開始離地時，鋼絲繩判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于工作裝置實際重量G_實際的a倍，如果不滿足則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報；如果滿足條件則繼續運行，同時通過深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h；

步驟5、通過深度檢測裝置監測工作裝置的提升高度，當工作裝置提升至離樁ΔH時，輸出控制信號，使卷揚控制電磁閥中位，卷揚滾筒制動油缸制動、卷揚離合器分離；

步驟6、輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動停止，重力作用下工作裝置拖拽鋼絲繩一同快速下放；判斷鋼絲繩拉力G是否小于工作裝置實際重量G_實際的b倍，如果小于說明工作裝置已經觸樁夯擊完畢，輸出控制信號，使卷揚滾筒制動油缸制動，防止鋼絲繩過放；

步驟7、深度檢測裝置檢測并保存當前工作裝置離地的高度h'；將h‐h'即為當次夯沖貫入度；判斷h‐h'是否大于X，如果小于或等于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下再循環夯沖N次，如果h‐h'仍小于或等于X，則輸出控制信號，使卷揚離合器閉合、卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報，結束；如果大于X則令h_總＝h_總+(h‐h')，繼續往下運行，循環至步驟3。

本發明在自動模式下，一旦夯沖完畢或工作異常導致作業結束，均會發出警報信號。

自動控制模式中的參數a、b根據經驗設定，根據測試和實際使用情況變化。作為一種實施方式，所述a取值為0.8，保留20％的誤差空間，所述b取值為0.2。

有益效果：

本發明創新性的通過電液聯合控制設計了自由下放卷揚自動連續夯沖邏輯控制方法，其優勢在于：1.能實現手動夯沖和自動夯沖，自動夯減輕人工勞動強度。2.自動夯方式下有4種模式可選，滿足不同工程施工需求。3.利用檢測鋼絲繩的拉力判斷控制卷揚剎車制動，可以有效解決工作裝置下落時鋼絲繩過放或提早制動導致鋼絲繩過載斷裂的問題。

附圖說明

圖1是夯沖機械示意簡圖。

圖2是本發明的自動連續夯沖控制信號示意圖。

圖3是本發明的自動連續夯沖控制流程圖。

圖4是本發明的自由下放卷揚液壓控制系統圖。

附圖標記說明：

1為卷揚，2為滑輪，3為鵝頭，4為鋼絲繩，5為工作裝置，6為卷揚總成，7為壓力開關，8為卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥，9為卷揚離合器控制電磁閥，10為卷揚控制電磁閥。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步地詳細說明。

如圖2所示，本發明的自由下放卷揚自動連續夯沖控制系統(電液控制系統)，包括壓力開關7，卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥8(Y4)，卷揚離合器控制電磁閥9(Y3)，卷揚控制電磁閥10(Y1、Y2)，帶自由下放功能的卷揚總成6組成。所述卷揚總成1包括液壓馬達、控制輔助閥塊、滾筒、離合器和卷揚滾筒制動油缸。利用深度檢測裝置和拉力傳感器發出控制信號。

本發明具體程序控制思路如圖3所示，包括以下控制模式：

模式一：手動控制模式。

附圖4為一種自由下放卷揚液壓控制系統圖，主要包括帶自由下放功能的卷揚6，壓力開關7，卷揚滾筒制動油缸控制電磁閥，卷揚離合器控制電磁閥，卷揚控制電磁閥。夯沖作業時操作步驟一般為：

操作手給出信號卷揚離合器閉合(Y3失電，E'口泄油)、卷揚滾筒制動油缸制動停止(Y4失電，F'口泄油)狀態下，卷揚控制電磁閥工作(Y1得電)，壓力油經A口進入卷揚驅動提升工作裝置。

提至要求高度，操作手給出信號卷揚控制電磁閥回中位(Y1失電)，卷揚滾筒制動油缸制動(Y4得電，壓力油進入F'口)，卷揚離合器分離(Y3得電，壓力油進入E'口)。

操作手給出信號卷揚滾筒制動油缸制動停止(Y4失電，F'口泄油)，工作裝置連同鋼絲繩自由下放，工作裝置落地后控制卷揚滾筒制動油缸制動(Y4得電，壓力油進入F'口)。

卷揚離合器閉合(Y3失電，E'口泄油)、卷揚滾筒制動油缸制動停止(Y4失電，F'口泄油)。如此循環連續作業。

模式二：定次數定高度自動夯沖模式。

1.選擇定次數定高度自動夯沖模式，控制器程序初始化，清除上次操作參數保留值。

2.操作手在用戶界面輸入參數：輸入夯沖次數M、工作裝置提升距地面的高度H，貫入度參考輸入值X，當前所掛工作裝置重量G_實際。完成參數輸入，點擊界面開始按鈕，發出控制信號。

3.判斷當前是否為定次數模式，并判斷當前夯擊次數是否超過設定值M，沒超過繼續運行，超過則結束運行。

4.Y3失電，E'口泄油，卷揚離合器閉合，Y4失電，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。卷揚在液壓馬達帶動下開始轉動，鋼絲繩開始拉直繃緊，工作裝置將要提升。

5.通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于實際輸入重量G_實際的0.8倍(20％的誤差空間)，如果不滿足則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果滿足條件則繼續運行下一步，深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h。

6.判斷當前是否為定高度模式，定高度模式下，通過深度檢測裝置檢測提升高度到離地H。

7.電信號使卷揚控制電磁閥10回中位(Y1失電)，Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，Y3得電，壓力油進入E'口，卷揚離合器分離。

8.工作裝置穩定后，Y4失電換向，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止，工作裝置落下釋放勢能。同時拉力檢測裝置實時檢測鋼絲繩拉力，當鋼絲繩拉力小于0.2倍的實際重量時，說明工作裝置已經觸底夯沖完畢，發出電信號控制Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，鋼絲繩停止下放。

9.深度檢測裝置檢測并保存工作裝置離地的高度h'。將h‐h'即為當次夯沖貫入度。判斷貫入度是否大于X，如果小于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下在循環夯沖N次，N次內如果h‐h'仍小于X，則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果大于X則繼續往下運行，循環至第3步。完成一次循環施工。

模式三：定貫入度定高度自動夯沖模式。

1.選擇定貫入度定高度自動夯沖模式，控制器程序初始化，清除上次操作參數保留值。

2.操作手在用戶界面輸入參數：輸入樁入土總貫入度h_參、工作裝置提升距地面的高度H，貫入度參考輸入值X，當前所掛工作裝置重量G_實際。完成參數輸入，點擊界面開始按鈕，發出起夯信號。

3.判斷當前是否為定貫入度模式，并判斷當前總貫入度是否超過設定值h_參，沒超過繼續運行，超過則結束運行。

4.Y3失電，E'口泄油，卷揚離合器閉合，Y4失電，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。卷揚在液壓馬達帶動下開始轉動，鋼絲繩開始拉直繃緊，工作裝置將要提升。

5.通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于實際輸入重量G_實際的0.8倍(20％的誤差空間)，如果不滿足則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果滿足條件則繼續運行下一步，深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h。

6.判斷當前是否為判斷當前為定高度模式，定高度模式下，通過深度檢測裝置檢測提升高度到離地H。

7.電信號使卷揚控制電磁閥10回中位(Y1失電)，Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，Y3得電，壓力油進入E'口，卷揚離合器分離。

8.工作裝置穩定后，Y4失電換向，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止，工作裝置落下釋放勢能。同時拉力檢測裝置實時檢測鋼絲繩拉力，當鋼絲繩拉力小于0.2倍的實際重量時，說明工作裝置已經觸底夯沖完畢，發出電信號控制Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，鋼絲繩停止下放。

9.深度檢測裝置檢測并保存工作裝置離地的高度h'。將h‐h'即為當次夯沖貫入度。判斷貫入度是否大于X，如果小于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下在循環夯沖N次，N次內如果h‐h'仍小于X，則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果大于X則繼續往下運行，循環至第3步。完成一次循環。

模式四：定次數定高度差自動夯沖模式。

1.選擇定次數定高度差自動夯沖模式，控制器程序初始化，清除上次操作參數保留值。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。

2.操作手在用戶界面輸入參數：輸入夯沖次數M、工作裝置每次提升距樁的相對高度量ΔH，貫入度參考輸入值X，當前所掛工作裝置重量G_實際。完成參數輸入，點擊界面開始按鈕，發出起夯信號。

3.判斷當前是否為定次數模式，并判斷當前夯擊次數是否超過設定值M，沒超過繼續運行，超過則結束運行。

4.Y3失電，E'口泄油，卷揚離合器閉合，Y4失電，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。卷揚在液壓馬達帶動下開始轉動，鋼絲繩開始拉直繃緊，工作裝置將要提升。

5.通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于實際輸入重量G_實際的0.8倍(20％的誤差空間)，如果不滿足則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果滿足條件則繼續運行下一步，深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h。

6.判斷當前是否為判斷當前為定高度差模式，定高度差模式下，通過深度檢測裝置檢測提升高度到離樁ΔH。

7.電信號使卷揚控制電磁閥10回中位(Y1失電)，Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，Y3得電，壓力油進入E'口，卷揚離合器分離。

8.工作裝置穩定后，Y4失電換向，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止，工作裝置落下釋放勢能。同時拉力檢測裝置實時檢測鋼絲繩拉力，當鋼絲繩拉力小于0.2倍的實際重量時，說明工作裝置已經觸底夯沖完畢，發出電信號控制Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，鋼絲繩停止下放。

9.深度檢測裝置檢測并保存工作裝置離地的高度h'。將h‐h'即為當次夯沖貫入度。判斷貫入度是否大于X，如果小于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下在循環夯沖N次，N次內如果h‐h'仍小于X，則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果大于X則繼續往下運行，循環至第3步。完成一次循環。

模式五：定貫入度定高度差自動夯沖模式。

1.選擇定貫入度定高度差自動夯沖模式，控制器程序初始化，清除上次操作參數保留值。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。

2.操作手在用戶界面輸入參數：輸入樁入土總貫入度h_參、工作裝置每次提升距樁的相對高度量ΔH，貫入度參考輸入值X，當前所掛工作裝置重量G_實際。完成參數輸入，點擊界面開始按鈕，發出起夯信號。

3.判斷當前是否為定貫入度模式，再繼續判斷當前貫入度是否超過設定貫入度h_參，超過則結束，沒有超過則繼續運行。

4.Y3失電，E'口泄油，卷揚離合器閉合，Y4失電，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止。卷揚控制電磁閥10左位工作(Y1得電)，壓力油經A口驅動液壓馬達。卷揚在液壓馬達帶動下開始轉動，鋼絲繩開始拉直繃緊，工作裝置將要提升。

5.通過拉力傳感器檢測鋼絲繩拉力G，判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于實際輸入重量G_實際的0.8倍(20％的誤差空間)，如果不滿足則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果滿足條件則繼續運行下一步，深度檢測裝置檢測并保存工作裝置剛開始離地時的高度h。

6.判斷當前是否為判斷當前為定高度差模式，定高度差模式下，以樁為參照，通過深度檢測裝置檢測提升高度到離樁ΔH。

7.電信號使卷揚控制電磁閥10回中位(Y1失電)，Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，Y3得電，壓力油進入E'口，卷揚離合器分離。

8.工作裝置穩定后，Y4失電換向，F'口泄油，卷揚滾筒制動油缸制動停止，工作裝置落下釋放勢能。同時拉力檢測裝置實時檢測鋼絲繩拉力，當鋼絲繩拉力小于0.2倍的實際重量時，說明工作裝置已經觸底夯沖完畢，發出電信號控制Y4得電，壓力油進入F'口，卷揚滾筒制動油缸制動，鋼絲繩停止下放。

9.深度檢測裝置檢測并保存工作裝置離地的高度h'。將h‐h'即為當次夯沖貫入度。判斷貫入度是否大于X，如果小于X則有可能此高度下夯沖難以繼續或者夯沖過程中遇到石塊等偶然原因，在此種情況下在循環夯沖N次，N次內如果h‐h'仍小于X，則發出電信號，Y3和Y4得電，卷揚離合器關閉，卷揚滾筒制動油缸制動，并發出警報。如果大于X則繼續往下運行，循環至第3步。完成一次循環。

壓力開關起安全保護作用，在夯沖作業時，必須在卷揚滾筒制動油缸制動(Y4得電，壓力油進入F'口)狀態下，Y3信號方起作用。

此外，自由下放卷揚結構和控制原理有多種，本發明邏輯控制方法均適用。如自由下放卷揚有內置碟片式離合+外抱式卷筒油缸制動、外置機械式內張離合+外抱式卷筒油缸制動、內置雙作用碟片式離合器等多種形式，該邏輯控制方法均適用于上述形式卷揚控制。所述具體實施方案僅是結合附圖4內置碟片式離合+外抱式卷筒油缸制動形式自由下放卷揚的詳細描述。且該方式控制元件可有多種方案，如剎車控制電磁閥，離合器控制電磁，卷揚控制電磁閥也可是液壓先導換向閥或機械換向閥。

定次數定高度自動夯沖、定貫入度定高度自動夯沖、定次數定高度差自動夯沖、定貫入度定高度差自動夯沖模式下，步驟5中“判斷當前拉力是否小于鋼絲繩最大承受拉力且大于實際輸入重量G_實際的0.8倍(20％的誤差空間)”，該處0.8倍僅是經驗參數，根據測試和實際使用情況變化。步驟8中“當鋼絲繩拉力小于0.2倍的實際重量時”，該處0.2倍僅是經驗參數，根據測試和實際使用情況變化。