CN102890487A

CN102890487A - 多控制器电控***

Info

Publication number: CN102890487A
Application number: CN2012103572319A
Authority: CN
Inventors: 尹满义; 黄玉松; 吉其明
Original assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Current assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明公开了一种多控制器电控***，用于控制工程机械，至少包括第一控制器和第二控制器；所述第一控制器与所述第二控制器通过数据总线相连接；并且，所述第一控制器与所述第二控制器用于根据预定设置，分别接收所述工程机械的检测信号，并在对所述检测信号进行处理后，根据预置分工，发出控制信号，所述控制信号用于对所述工程机械进行控制。本发明降低了大型工程机械控制***的成本，提高控制***的稳定性与可靠性。

Description

多控制器电控***

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种多控制器电控***。

背景技术

伴随工程机械信息化、智能化的发展，在工程机械设备上安装的电子检测元件及执行元件越来越多，相应的电控***所承担的任务也日益繁重。例如，在一百吨以上的大型挖掘机上，需要检测的液压信号一般就有十多个，这些信号经过控制器的运算处理后再通过控制器的输出口控制各种执行元件，其中包括电比例阀、电磁阀等。

这种具有单一控制器的大型电控***具有如下缺陷：一是该种大型控制器市场上很少，产品不成熟且价格非常高；二是把所有的控制任务放在一块控制器上会导致控制***可靠性下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多控制器电控***，以降低大型工程机械的控制成本，提高控制***的稳定性。

本发明提供了一种多控制器电控***，用于控制工程机械，至少包括第一控制器和第二控制器；所述第一控制器与所述第二控制器通过数据总线相连接；并且，所述第一控制器与所述第二控制器用于根据预定设置，分别接收所述工程机械的检测信号，并在对所述检测信号进行处理后，根据预置分工，发出控制信号，所述控制信号用于对所述工程机械进行控制。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述第一控制器的信号输入端与所述工程机械的、用于检测模拟信号的传感器相连接。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述用于检测模拟信号的传感器包括：所述工程机械中先导压力传感器、各个主泵压力传感器以及发动机的油门旋钮传感器。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述第二控制器的信号输入端与所述工程机械的、用于检测开关信号的传感器相连接。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述用于检测开关信号的传感器相连接包括：机油压力传感器、水位过高/低传感器、滑梯收起/打开传感器。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述第一控制器的信号输出端与所述工程机械中，驱动信号为高电平信号的被控对象所对应的电磁阀的输入端相连接。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述驱动信号为高电平信号的被控对象所对应的电磁阀包括：先导电磁阀、行走高低速电磁阀，以及二次升压电磁阀。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述第二控制器的信号输出端与所述工程机械中，驱动信号为可调脉宽信号或线性模拟信号的被控对象相连接。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述驱动信号为可调脉宽信号的被控对象为工程机械主泵的各个比例电磁阀；以及，所述驱动信号为线性模拟信号的被控对象为工程机械发动机。

进一步地，上述多控制器电控***中，所述第一控制器和/或第二控制器还设置有故障检测单元。

本发明中设置至少两个控制器，并对工程机械设备需要采集的信号进行分类，将分好类的信号分别“委派”给不同的控制器，然后，所有的控制器通过数据总线可以进行采集所获取的数据及分析加工后获取的“二次数据”之间的共享，并依据这些数据，再次根据“控制对象”的不同分工，输出不同的控制信号，实现对工程机械的全面控制。由于将“数据采集”和“对象控制”进行分工部署，因此，若某个控制器出现故障，直接更换这个控制器即可，而不必将现有技术中的大型控制器全部换掉，因此，在降低成本的同时，也提高了***的可靠性和稳定性。另一方面，由于采用至少两个传感器集成现有技术中的“大型控制器”，相比于直接购买，也可以降低成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明多控制器电控***实施例的结构示意图；

图2为本发明多控制器电控***另一实施例的工作原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明公开了一种多控制器电控***，该电控***用于控制挖掘机，至少包括第一控制器和第二控制器；第一控制器与第二控制器通过数据总线相连接；并且，第一控制器与第二控制器用于根据预定设置，分别接收工程机械的检测信号，并在对检测信号进行处理后，根据预置分工，发出控制信号，控制信号用于对工程机械进行控制。

本实施例多控制器电控***中设置两个控制器，在对工程机械设备需要采集的信号进行分类后，将分好类的检测信号分别“委派”给不同的控制器，然后，所有的控制器通过数据总线可以进行采集所获取的数据及分析加工后获取的“二次数据”之间的共享，并依据这些数据，再次根据“控制对象”的不同分工，输出不同的控制信号，实现对工程机械的全面控制。

由于将“数据采集”和“对象控制”进行分工部署，因此，若某个控制器出现故障，直接更换这个控制器即可，而不必将现有技术中的大型控制器全部换掉，因此，在降低成本的同时，也提高了***的可靠性和稳定性。另一方面，由于采用至少两个传感器集成现有技术中的“大型控制器”，相比于直接购买，也可以降低成本。

需要说明的是，虽然在本实施例中，只设置有两个控制器来共同实现对工程机械的控制，但是，本发明并不局限于两个控制器。本发明的思路在于，采用多于一个的控制器来“分担”数据采集，以及发送控制信号给不同被控对象的工作。至于，采用两个控制器或是更多的控制器，是需要根据工程机械设备实际需要来确定的。本发明对此不做限定。

并且，本实施例是以挖掘机为例进行说明的，事实上，其他工程机械设备也是适用的。本发明对此不做限定。

下面，参照图2，对本发明多控制器电控***的一个实施例做更加详细的说明。

本实施例以200吨大型液压挖掘机为研究对象。通过对机器配置和工况的深入了解，该机器为大型挖掘机控制需求繁多的代表，如200吨挖掘机上需要采集的模拟量有21路，开关量输入有19路，开关量输出有10路，PWM输出有5路。需要完成的控制任务包括对4个主泵的控制，对发动机的控制，CAN总线通信以及其他逻辑电路的控制。

因此，本实施例采用多个成熟的中型或小型控制器构成一个电控***，每个控制器承担不同的任务；通过硬件和软件的设计，实现各个控制器完全互换，杜绝了由于多个控制器的存在而造成混乱的问题。

本实施例包括第一控制器和第二控制器；第一控制器与第二控制器通过数据总线CAN相连接；并且，第一控制器与第二控制器用于根据预定设置，分别接收工程机械的检测信号，并在对检测信号进行处理后，根据预置分工，发出控制信号，控制信号用于对工程机械进行控制。

其中，第一控制器用于采集模拟量信号。具体而言，第一控制器的信号输入端与挖掘机用于检测模拟信号的传感器相连接。例如，第一控制器的信号输入端与工程机械中先导压力传感器、各个主泵压力传感器以及发动机的油门旋钮传感器。这里只是示例性的说明，其他检测模拟信号的传感器也可以连接在第一控制器上。

第二控制器用于采集开关量信号。具体而言，第二控制器的信号输出端与工程机械的、用于检测开关信号的传感器相连接。例如，第二控制器的信号输入端与机油压力传感器、水位过高/低传感器、滑梯收起/打开传感器相连接。这里只是示例性的说明，其他检测开关信号的传感器也可以连接在第二控制器上。

另一方面，就控制对象的分工而言，第一控制器的信号输出端与挖掘机中，驱动信号为高电平信号的被控对象所对应的电磁阀的输入端相连接。例如，第一控制器的信号输出端可以与先导电磁阀、行走高低速电磁阀，以及二次升压电磁阀相连接。这里只是示例性的说明，其他驱动信号为高电平信号的被控对象也可以通过电磁阀与第一控制器的输出端相连接。

第二控制器的信号输出端与挖掘机中，驱动信号为可调脉宽信号或线性模拟信号的被控对象相连接。例如，第二控制器的信号输出端可与挖掘机主泵的各个比例电磁阀、电动机相连接。

换句话说，从图2可以看出，

1）挖掘机主泵的控制功能：

通过第一控制器采集先导控制压力和主泵压力变化，进行逻辑运算，通过第二控制器控制4个主泵比例电磁阀电流，控制发动机和主泵功率进行有效匹配，当发动机功率不足时，优先考虑保证主要工作阀（带行走阀联）功率。即功率分配时，将供主要动作的泵功率比例阀调整最大，非主要动作的其他泵功率减小。

2)发动机控制功能：

通过第一控制器采集油门旋钮档位电压，判断当前档位，第二控制器输出0到5V的线性电压对发动机进行转速调节，当第二控制器采集到发动机当前转速已达到程序中设定的目标转速时，即第二控制器停止电压输出，发动机运转在当前档位设定转速。同时发动机具有自动怠速控制：当操纵杆回中位5秒后，发动机自动进入1300转/分低速运转，从而可减小液压***的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状态

并且，本实施例中采用CAN2.0总线实现第一控制器和第二控制器之间的数据交换与共享。例如，主要运行参数和逻辑运算由第一控制器/第二控制器进行采集处理后，此两个控制器之间数据通过优先级处理，将最终需要显示的数据通过CAN2.0通信发送至显示屏（未示出）进行显示。当然，其他总线协议也可以，本发明对此不做限定。

此外，为了进一步的提高控制性能，在第一控制器和/或第二控制器还设置有故障检测单元。

下面对故障检测单元的工作原理做进一步地说明。

第一控制器和第二控制器在上电后，通过设置于其中的故障诊断单元，以及第一控制器与第二控制器所采集的模拟信号和开关量信号，判断发动机和液压***的运行状况。当检测到运行参数超出正常值后，第一控制器或第二控制器认定挖掘机工作在非正常状态，其中一个控制器会对发动机和主泵进行相应的保护措施。一般而言，出现的故障可以包括如下几种情况：一定时间内（例如15秒）机油压力无显示、机油压力过低、水温>105度、空滤阻塞以及发动机飞车（大于2500rpm）。例如，5秒无机油压力无显示时，采取停机的措施；机油压力过低时，停机的同时，发出蜂鸣警告信号；水温>105度时，发出蜂鸣警告信号；空滤阻塞时，发出蜂鸣警告信号；发动机飞车时，

故障诊断单元还可以具有液压油温保护功能：液压油箱装有油温传感器，当温度达到设定的温度值时，***将通过改变主泵功率比例阀电流降低发动机负荷，过热保护功能启动后，首先发动机功率将被减少30%，如果温度输入信号的断开时间超过1分钟，发动机功率将被减少60%。驾驶员可利用剩余的功率将挖掘机驶离作业面以便进行维护，排除故障。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多控制器电控***，用于控制工程机械，其特征在于，至少包括：

第一控制器和第二控制器；

所述第一控制器与所述第二控制器通过数据总线相连接；并且

所述第一控制器与所述第二控制器用于根据预定设置，分别接收所述工程机械的检测信号，并在对所述检测信号进行处理后，根据预置分工，发出控制信号，所述控制信号用于对所述工程机械进行控制。

2.根据权利要求1所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述第一控制器的信号输入端与所述工程机械的、用于检测模拟信号的传感器相连接。

3.根据权利要求2所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述用于检测模拟信号的传感器包括：所述工程机械中先导压力传感器、各个主泵压力传感器以及发动机的油门旋钮传感器。

4.根据权利要求3所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述第二控制器的信号输入端与所述工程机械的、用于检测开关信号的传感器相连接。

5.根据权利要求4所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述用于检测开关信号的传感器相连接包括：机油压力传感器、水位过高/低传感器、滑梯收起/打开传感器。

6.根据权利要求5所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述第一控制器的信号输出端与所述工程机械中，驱动信号为高电平信号的被控对象所对应的电磁阀的输入端相连接。

7.根据权利要求6所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述驱动信号为高电平信号的被控对象所对应的电磁阀包括：先导电磁阀、行走高低速电磁阀，以及二次升压电磁阀。

8.根据权利要求7所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述第二控制器的信号输出端与所述工程机械中，驱动信号为可调脉宽信号或线性模拟信号的被控对象相连接。

9.根据权利要求8所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述驱动信号为可调脉宽信号的被控对象为工程机械主泵的各个比例电磁阀；以及

所述驱动信号为线性模拟信号的被控对象为工程机械发动机。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的多控制器电控***，其特征在于，

所述第一控制器和/或第二控制器还设置有故障检测单元。