本實用新型涉及挖掘機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,具體的說是一種基于CAN總線的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
挖掘機(jī)是土方工程中的主要施工機(jī)械,隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和拉動內(nèi)需的要求,作為土方施工機(jī)械的挖掘機(jī)需求量越來越大。由于挖掘機(jī)的工況復(fù)雜,普通工業(yè)用PLC的I/O口資源相對較少,用通用PLC進(jìn)行挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)開發(fā)具有一定的局限性。隨著用戶對挖掘機(jī)高可靠性、高性能的要求,車用傳感器增多,采用普通控制方式必會增加線束數(shù)量,增大維護(hù)難度,且不利于數(shù)據(jù)間共享。而且大多數(shù)挖掘機(jī)沒有應(yīng)急電路,在應(yīng)急狀態(tài)下不能正常工作,發(fā)動機(jī)不能實現(xiàn)自我保護(hù),易發(fā)生二次啟動,啟動馬達(dá)容易損壞。
因此,為克服上述技術(shù)的不足而設(shè)計出一款可有效解決數(shù)據(jù)間共享和線束增加的問題、保證挖掘機(jī)應(yīng)急狀態(tài)下能正常工作、防止發(fā)動機(jī)二次啟動的一種基于CAN總線的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng),正是發(fā)明人所要解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型的目的是提供一種基于CAN總線的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡單,可有效解決數(shù)據(jù)間共享和線束增加的問題,保證挖掘機(jī)應(yīng)急狀態(tài)下能正常工作,防止發(fā)動機(jī)二次啟動,延長馬達(dá)使用壽命。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于CAN總線的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng),其包括采用CAN總線的車載PLC控制器,所述控制器設(shè)置有用于模擬量輸入的AI口、用于頻率輸入的PI口、用于開關(guān)量輸入的DI口、用于開關(guān)量輸出的DO口、用于脈寬調(diào)制的PWM口、CAN口, 所述控制器通過AI口連接有傳感器輸入電路,所述控制器通過PI口與傳感器調(diào)理電路連接,所述控制器通過DI口開關(guān)量輸入電路連接,所述控制器通過DO口連接開關(guān)量輸出電路,所述開關(guān)量輸出電路包括行駛蜂鳴器、油門執(zhí)行電機(jī)、增壓電磁閥、行走高低速電磁閥、應(yīng)急電路、應(yīng)急繼電器,所述油門執(zhí)行電機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)連接,所述應(yīng)急電路與應(yīng)急繼電器連接,所述控制器通過PWM口連接有泵比例閥,所述泵比例閥與變量泵連接,所述控制器通過CAN口連接有CAN總線通訊模塊,所述CAN總線通訊模塊分別與車載監(jiān)控顯示器、GPS遠(yuǎn)程通訊模塊連接。
進(jìn)一步,所述傳感器輸入電路包括水溫傳感器、油溫傳感器、油位傳感器、機(jī)油壓力傳感器、油門旋轉(zhuǎn)反饋電路、油門電機(jī)位置反饋電路。
進(jìn)一步,所述傳感器調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。
進(jìn)一步,所述開關(guān)量輸入電路包括機(jī)械怠速開關(guān)、先導(dǎo)開關(guān)、預(yù)熱監(jiān)視開關(guān)、增壓開關(guān)、行駛壓力開關(guān)、空濾器堵塞開關(guān)。
本實用新型的有益效果是:
1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單,可有效解決數(shù)據(jù)間共享和線束增加的問題,保證挖掘機(jī)應(yīng)急狀態(tài)下能正常工作,防止發(fā)動機(jī)二次啟動,延長馬達(dá)使用壽命。
附圖說明
圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型應(yīng)急電路原理圖。
圖3是本實用新型發(fā)動機(jī)控制電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例,進(jìn)一步闡述本實用新型,應(yīng)理解,這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解,在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改,這些等價形式同樣落在申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
參見圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖,該結(jié)構(gòu)一種基于CAN總線的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng),包括采用CAN總線的車載PLC控制器,控制器設(shè)置有用于模擬量輸入的AI口、用于頻率輸入的PI口、用于開關(guān)量輸入的DI口、用于開關(guān)量輸出的DO口、用于脈寬調(diào)制的PWM口、CAN口,控制器通過AI口連接有傳感器輸入電路,控制器通過PI口與傳感器調(diào)理電路連接,控制器通過DI口開關(guān)量輸入電路連接,控制器通過DO口連接開關(guān)量輸出電路,開關(guān)量輸出電路包括行駛蜂鳴器、油門執(zhí)行電機(jī)、增壓電磁閥、行走高低速電磁閥、應(yīng)急電路、應(yīng)急繼電器,油門執(zhí)行電機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)連接,應(yīng)急電路與應(yīng)急繼電器連接,控制器通過PWM口連接有泵比例閥,泵比例閥與變量泵連接,控制器通過CAN口連接有CAN總線通訊模塊,CAN總線通訊模塊分別與車載監(jiān)控顯示器、GPS遠(yuǎn)程通訊模塊連接,傳感器輸入電路包括水溫傳感器、油溫傳感器、油位傳感器、機(jī)油壓力傳感器、油門旋轉(zhuǎn)反饋電路、油門電機(jī)位置反饋電路。傳感器調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。開關(guān)量輸入電路包括機(jī)械怠速開關(guān)、先導(dǎo)開關(guān)、預(yù)熱監(jiān)視開關(guān)、增壓開關(guān)、行駛壓力開關(guān)、空濾器堵塞開關(guān)。
控制器共需6個AI模擬量輸入、1個頻率輸入PI、7個開關(guān)量輸入DI、5個開關(guān)量輸出DO、1個脈寬調(diào)制PWM口供PWM 輸出,選用HersmorG16控制器,它具有55個I/O口且多數(shù)屬于多功能復(fù)用I/O口,完全滿足挖掘機(jī)應(yīng)用需求,而且是基于CAN總線通訊,便于系統(tǒng)擴(kuò)展。
參見圖2是本實用新型應(yīng)急電路原理圖,控制器的PWM 口輸出電流可達(dá)3A,而泵比例閥最大電流為800mA,因此可直接用PWM口驅(qū)動比例閥。由于挖掘機(jī)控制的核心功能就是根據(jù)工況對泵扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié),為保證泵比例閥電流按照控制要求輸出,采用了一個電流反饋CF口反饋采集比例閥輸出的電流。此時應(yīng)急繼電器處于斷電狀態(tài),泵比例閥通過繼電器常閉觸點連接到控制器的PWM口,其電流大小是基于轉(zhuǎn)速感應(yīng)原理進(jìn)行控制。
應(yīng)急電路的作用就是保證控制器出現(xiàn)異常時能對挖掘機(jī)進(jìn)行控制,可通過應(yīng)急撥子開關(guān)來切換應(yīng)急和正??刂颇J秸DJ较?,比例閥和油門電機(jī)的控制都是由PLC控制器操作;當(dāng)撥子開關(guān)切換到應(yīng)急模式時,應(yīng)急繼電器得電讓常開觸點閉合。比例閥電流設(shè)定和油門電機(jī)的拉縮由應(yīng)急電路實現(xiàn)。應(yīng)急電路一方面將負(fù)流量液壓系統(tǒng)的泵比例閥電流設(shè)置到400mA,此時功率吸收相當(dāng)于動力模式為S模式下6擋的控制電流,由于系統(tǒng)電源約24V,比例閥電阻約為15Ω,因此將比例閥串聯(lián)一個30W、45Ω的電阻R0即可保證比例閥設(shè)定電流,此時液壓系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)通過負(fù)流量自動調(diào)節(jié)實現(xiàn);另一方面可通過撥子開關(guān)切換油門電機(jī)拉和縮通斷電,從而控制油門大小進(jìn)行發(fā)動機(jī)的速度調(diào)節(jié)。其中撥子開關(guān)為類似單刀雙擲開關(guān)作用的應(yīng)急油門。
參見圖3是本實用新型發(fā)動機(jī)控制電路原理圖,發(fā)動機(jī)的啟動主要是給斷油閥供電,其中包括啟動瞬間對斷油閥快吸和保持繼電器供電,發(fā)動機(jī)停止將斷油閥斷電即可。電機(jī)輸出端R端輸出1個12V的電壓,這個電壓伴隨發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)的整個過程,因此將R端控制1個繼電器,其常開端與啟動馬達(dá)繼電器控制端串聯(lián)。當(dāng)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時啟動馬達(dá)回路斷開,這樣既可啟動時剝離發(fā)動機(jī),又可防止二次啟動。當(dāng)鑰匙開關(guān)打到啟動時,鑰匙開關(guān)的BR,ACC,R2得電,打鐵開關(guān)G1、復(fù)合啟動繼電器K1閉合,這時啟動馬達(dá)工作,K1閉合的同時,斷油閥的快吸繼電器K3閉合,噴油泵工作,啟動發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)啟動后,R端輸出12V電壓,此時12V的K2繼電器得電,即將K1斷開,啟動馬達(dá)斷電,保證了啟動馬達(dá)的安全。在發(fā)動機(jī)工作期間,即使鑰匙開關(guān)再次打到啟動擋,由于K2的作用,啟動馬達(dá)不會再次得電,實現(xiàn)了防止二次啟動的功能??煳^電器K3在啟動馬達(dá)得電瞬間打開斷油閥,同時保持繼電器K4,K5工作,將鑰匙開關(guān)的ACC端接到斷油閥的保持端,由于鑰匙開關(guān)在啟動擋和工作擋位ACC都得電,因此工作過程中斷油閥保持打開位置,保證發(fā)動機(jī)工作;若鑰匙開關(guān)打到OFF擋位,ACC斷電則斷油閥斷電,發(fā)動機(jī)停止。