[发明专利]一种基于CAN总线的液压挖掘机控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于CAN总线的液压挖掘机控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着液压挖掘机的普遍应用，对其数字化和智能化要求也越来越高。CAN (controller area network)总线是德国Bosch公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多控制与测试仪间的数据交换而开发的一种串行通信协议。它是一种支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，传输高速、抗干扰能力强，且能检测出产生的任何错误，在车辆控制领域得到广泛应用。但因装在挖掘机上的传感器、执行器、控制器、显示器等分布较分散，故在电控系统设计中，为更好地提高技术人员工作效率和对系统性能进行评价。

发明内容

本发明提出了一种基于CAN总线的液压挖掘机控制系统，具备系统状态监控、故障诊断和油门控制等特点，满足系统设计要求。该控制系统性能稳定可靠，CAN总线通信成功率100%油门控制转速误差小，同时控制系统软硬件设计简便，具有很大的工程应用价值。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统中，水温传感器用来检测发动机冷却水温度，液压油温传感器用来检测液压油温度，燃油油位传感器用来检测燃油油位，前泵压力传感器和后泵压力传感器分别用来检测前泵压力和后泵压力，转速传感器用来检测发动机转速。控制器通过传感器读取液压挖掘机状态参数，根据油门旋钮设定发动机目标转速控制油门电机转动，改变发动机转速。比例阀用来控制变量泵的输出排量大小。控制器通过CAN总线与显示器连接，一方面将整车状态参数发送给显示器显示，另一方面接收显示器发送的执行传感器标定、油门标定等控制命令。

所述控制系统的参数初始化模块主要实现水温等传感器标定参数的读取和修改等功能。传感器输入模块主要完成水温传感器、液压油温传感器等传感器测量值的读取功能。CAN发送模块主要完成控制器发送传感器检测值到显示器的显示功能，CAN接收模块主要完成控制器接收显示器发送的CAN控制命令。油门控制模块主要实现根据油门旋钮设定目标转速值控制发动机转速的功能。

所述控制系统中选取的主泵压力传感器是电压型的，由控制器稳压源5 V提供电压，输出为电压信号。

本发明的有益效果是：该控制系统性能稳定可靠，CAN总线通信成功率100%油门控制转速误差小，同时控制系统软硬件设计简便，具有很大的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明的控制系统总体结构框图。

图2是本发明的控制系统硬件原理框图。

图3是本发明的控制系统主程序流程图。

图4是本发明的传感器输入模块流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，水温传感器用来检测发动机冷却水温度，液压油温传感器用来检测液压油温度，燃油油位传感器用来检测燃油油位，前泵压力传感器和后泵压力传感器分别用来检测前泵压力和后泵压力，转速传感器用来检测发动机转速。控制器通过传感器读取液压挖掘机状态参数，根据油门旋钮设定发动机目标转速控制油门电机转动，改变发动机转速。比例阀用来控制变量泵的输出排量大小。控制器通过CAN总线与显示器连接，一方面将整车状态参数发送给显示器显示，另一方面接收显示器发送的执行传感器标定、油门标定等控制命令。

如图2，根据各个传感器输出信号不同，控制器分别通过电阻输入接口测量发动机水温、液压油温、燃油油位等信号，通过电压输入接口测量前泵压力、后泵压力、油门旋钮值，通过频率输入接口测量发动机转速。控制器通过PWM(pulse width modulation)输出控制比例阀开口度大小，并通过PWMCM ( pulse width modulation current measurement)来测量比例阀电流的大小。由于油门电机有伸长和收缩两种动作(即电机的正转和反转)，当控制电机收缩时，PWM1输出驱动信号，PWM2不输出驱动信号，DO1接通，D02断开；当控制电机伸长时，PWM2输出驱动信号，PWM1不输出驱动信号，DO1断开，D02接通.控制器通过CAN总线与显示器进行数据交换。控制器和显示器分别选择江苏自动化研究所研制的JRCC300控制器和JRCD657显示器，直线电机选择KECM-1524发动机自动油门马达。