[實用新型]履帶式起重機的網絡控制系統

有效

• 申請號: 201220083559.1
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN202492295U
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張東;李香偉;張紅松;李小輝
• 申請（專利權）人: 徐工集團工程機械股份有限公司
• 主分類號: B66C13/22
• 分類號: B66C13/22;B66C13/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 顏鏑

技術領域

本實用新型涉及電氣控制技術，尤其涉及一種履帶式起重機的網絡控制系統。

背景技術

履帶式起重機的電氣控制系統，是通過內部控制器對各種數據信息(由傳感器、檢測開關等采集)進行運算和處理，并將結果傳輸給顯示器或執行器，以完成整車的動作控制。目前的履帶式起重機電氣系統一般采用集中式控制方式，即將整車的控制信號線束(包括輸入和輸出)全部連接到操縱室內部的控制箱，然后再引到集中一起的數個控制器。隨著產品研發噸位的擴增，更多的控制要求意味著更多的信號線束，然而受到操縱室本身的空間限制，眾多的連接線束不僅影響美觀，接線繁多，更容易造成接線錯誤，故障排除困難，不便于以后更多的功能擴展。

此外，網絡控制技術發展日新月異，現場總線技術的應用不僅僅是在控制器、檢測儀表和傳感器中，而且已經出現了很多配有總線端口的集成開關、保險盒等，使用這種電氣器件可以極大的優化系統結構，減少線束和方便檢測維修。網絡控制是電氣控制系統發展的必然趨勢。

在目前國內履帶式起重機的技術方案中，通過在履帶式起重機的轉臺上添加一個控制柜，將數個控制器由操縱室轉移到位于轉臺箱體的控制柜中，并通過總線將它們與操縱室的控制器進行連接，即使用各控制器作為控制網絡結構中的節點，以完成數據通信，緩解操縱室的空間壓力，控制網絡結構如圖1所示。其中假設操縱室內控制器為可編程邏輯控制器(Programming?Logic?Controller)PLC1和PLC2，轉臺內控制器為PLC3和PLC4。顯示器、全球定位系統(Global?Positioning?System，簡稱GPS)、遙控設備、PLC1和PLC2在同一個控制器局域網絡1(Controller?Area?Network，簡稱CAN)總線內，發動機控制(Electronic?Diesel?Control，簡稱EDC)連接至CAN2總線，PLC3或PLC4作為中介，進行CAN1和CAN2總線上的交互式數據通信。

以350中等噸位的履帶起重機為例，一般電氣控制系統中數字量IO點數為140個左右，模擬量IO點數30個左右，算上部分回路的雙重線束，整車的線束非常繁多。考慮到控制器自身配有的IO(輸入輸出)端口數量，以及轉臺上所需控制信號的點數較多。因此為了減少信號線束的長度，并且利用較開闊的位于轉臺的控制柜空間，以便于故障檢查和維修，該方案將IO端口較多的控制器PLC3和PLC4放置在轉臺，PLC1和PLC2放置在操縱室內。部分離控制柜距離近的傳感器、電磁閥等信號線束就可以直接連接至PLC3和PLC4，而無需引到操縱室內部，具體控制箱和控制柜空間布局如圖2所示。

該方案中CAN1總線通信協議為CAN2.0A，CAN2總線通信協議為CAN2.0B，通信速率均為250Kb/s，滿足常規信號的傳輸、儀表顯示等。系統總線電阻設置在操縱室內，使用普通的電纜進行控制器間的通信。該方案中控制線束較多，導致轉臺控制柜或者操縱室處仍然需要使用大量的重載插頭。此外，目前國產的履帶起重機一般采用大量的觸點開關和二極管指示燈來輔助整車的電氣操作。

在上述介紹的電氣控制系統方案中，仍存在以下幾種缺陷：

首先，該方案將所有控制信號直接連接到控制器，各控制器間通過總線連接，使總線僅僅起到系統通信的作用，而沒有完全體現總線應有的分散式現場控制的優勢，造成大量的線束涌入控制箱和控制柜，不僅影響整車外觀，還間接提高了布線成本，對以后的功能拓展和售后服務都有十分不利的影響。

其次，整車的信號線束全部通過控制器自身所具有的輸入/輸出端口來連接。由于控制器本身信號端口數量有限，勢必要通過增加控制器的數量來解決信號的連接問題，使得整車的成本增加，降低了競爭優勢。在增加控制器數量的同時，勢必需要額外的空間來放置控制器，有造成和其他結構件或者液壓管路位置的沖突，沒有從根本上解決問題。

再次，空間布局上，轉臺控制柜配有連接了近百條線束，造成控制柜體積較大，線路擁擠，而且控制柜位置對整車形象和轉臺結構布局有很大關系，容易造成干涉。轉臺上的信號線束數量未必恰好能完全小于在轉臺控制柜端口總數，因此仍有部分轉臺上的線束引入操縱室，造成整車的信號數據不夠有序，不利于故障檢測和排查。

最后，該方案中總線上的信號輸入/輸出優先等級一致，沒有區分主次，所有通信數據同時占用總線通道。工程機械行業強調控制系統安全、穩定，該方案對于驅動系統、儀表系統、故障診斷等沒有設置優先等級。發動機數據等通信需要額外的轉換過程，會影響控制精度，存在一定的安全隱患。

實用新型內容