CN110878831A - 一种用于页岩气压裂车的换挡控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于页岩气压裂车的换挡装置，包括PLC控制器及人机交互界面，按键式换挡器以及传动箱控制器，PLC控制器及人机交互界面，按键式换挡器以及传动箱控制器之间均可通过双向数字化通信进行数据交换和信号传递，本发明使用CAN总线取代了以往的每个信号单独走线的方式，大大减少了车上的线束，使整个系统看上去更加简洁化；并且，用这种方式避免了大量模拟量采集模块的使用，特别是当监控的数据量大时，模块数量多，出现故障的机率就大，因此，本发明的技术方案可以在减少故障率的同时又可以大大降低其成本。
Description
技术领域
本发明属于车辆操纵控制技术领域，具体涉及一种用于页岩气压裂车的换挡控制装置。
背景技术
压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，其施工具有不可重复性。在施工作业中，是否符合压裂施工的设计要求，将直接影响压裂的效果。这就要求压裂施工必须达到较高的质量和精度。压裂车主要由汽车底盘、车台发动机、传动箱、柱塞泵、高低压管汇及液气路操作控制系统组成。压裂车电子控制系统中最重要的部分对液力传动箱的控制和监测，以往有通过旋转开关直接控制传动箱换挡，也有通过压裂车PLC控制继电器开关去控制传动箱箱换挡，这些换挡方式导致车辆线束较多，不利于压裂车维护和维修，也不方便实现压力车技术网络化数据共享。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种适用于页岩气压裂车的传动箱换挡操纵装置，利用CAN通信方式取代以往开关换挡控制方式，提升数据共享能力。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种用于页岩气压裂车的换挡控制装置，包括PLC控制器及人机交互界面，按键式换挡器、传动箱控制器，所述的PLC控制器及人机交互界面与传动箱控制器连接并进行双向数字化通信；所述按键式换挡器与传动箱控制器连接并进行双向数字化通信，PLC控制器及人机交互界面与按键式换挡器连接并进行双向数字化通信；传动箱控制器接收PLC控制器及人机交互界面以及按键式换挡器发送过来的换挡信号，按键式换挡器设置节点地址切换开关，传动箱控制器设置有换挡器切换开关，传动箱控制器根据工况进行换挡操作。
进一步的，所述PLC控制器及人机交互界面与传动箱控制器之间、PLC控制器及人机交互界面与按键式换挡器之间以及按键式换挡器与传动箱控制器之间基于SAE1939CAN2.B协议进行双向数字化通信。
进一步的，所述的按键式换挡器还设置有期望挡位显示模块和实际挡位切换模块，当按键式换挡器激活时，期望挡位显示模块和实际挡位切换模块都进行工作，当按键式换挡器没有激活时，期望挡位显示模块不工作，实际挡位切换模块工作。
进一步的，所述的传动箱控制器设置有一个加热挡、一个制动挡以及至少四个前进挡，所述前进挡用于页岩气压裂作业，加热挡用于给传动箱的油加热，制动挡实现输出轴制动。
进一步的，所述的传动箱控制器中设置有电磁阀驱动芯片进行传动控制驱动，具体为TLE82453芯片。
进一步的，所述的传动箱控制器中设置有两个MC9S12XET256单片机，两个MC9S12XET256单片机连接，其中一个用于采集信号，另一个用于驱动电磁阀，实时监测电磁阀工作情况并从软件上做出处理，保护传动装置。
进一步的，所述的按键式换挡器由换挡器切换开关的闭合激活，激活时的按键式换挡器发出的数据速度为未激活时发出数据速度的3倍。
进一步的，所述的一个加热挡、一个制动挡以及至少四个前进挡都在传动箱内部设置有对应油路，并由传动箱控制器控制。
与现有技术相比，本发明提供的页岩气压裂车的传动箱换挡操纵装置具有以下优点：
1、布线简单，节约成本：用CAN总线取代了以往的每个信号单独走线的方式，大大减少了车上的线束，使整个系统看上去更加简洁化；并且，用这种方式避免了大量模拟量采集模块的使用，特别是当监控的数据量大时，模块数量多，出现故障的机率就大，因此，既可以减少故障率，又可以大大降低其成本。
2、可靠性高，本方案选择性地用PLC控制器及人机交互界面换挡或按键式换挡器换挡，前者主要用于压裂作业近距离控制，后者主要用于远距离控制、近距离控制和维修检测液力传动箱。
3、安全性更高，使用两块MC9S12XET256单片机，一片用于采集信号，一片用于驱动电磁阀，充分利用TLE82453驱动芯片的性能，实时监测电磁阀工作情况并从软件上做出处理，保护传动装置。
附图说明
图1是本发明的组成连接示意框图；
图中：1-PLC控制器及人机交互界面，2-按键式换挡器、3-传动箱控制器，4-节点地址切换开关，5-换挡器切换开关，6-期望挡位显示模块，7-实际挡位切换模块。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种适用于页岩气压裂车的换挡控制装置，该控制装置包含PLC控制器及人机交互界面1，按键式换挡器2、传动箱控制器3，所述的PLC控制器及人机交互界面1与传动箱控制器3，按键式换挡器2与传动箱控制器3的数据交换基于SAE1939 CAN2.B协议进行双向数字化通信，传动箱控制器3接收PLC控制器及人机交互界面1、按键式换挡器2发送过来的期望挡位信号，按键式换挡器2设置节点地址切换开关4，传动箱控制器3设置换挡器切换开关5，传动箱控制器3根据工况进行换挡操作；PLC控制器及人机交互界面1的CAN节点地址和按键式换挡器3的CAN节点地址不同，都可以发送期望挡位给传动箱控制器3，当换挡器切换开关5断开时，传动箱控制器3接收PLC控制器及人机交互界面1的CAN节点地址发送过来的期望挡位，当换挡器切换开关5闭合时，按键式换挡器2激活，传动箱控制器3接收PLC控制器及人机交互界面1的CAN节点地址发送过来的期望挡位；
所述的按键式换挡器2还设置期望挡位显示模块6和实际挡位切换模块7，当按键式换挡器2激活时，期望挡位显示模块6和实际挡位切换模块7都亮，当按键式换挡器2没有激活时，期望挡位显示模块6不亮但实际挡位切换模块7点亮；
所述的传动箱控制器3至少设置四个前进挡、一个加热挡和一个制动挡，前进挡用于页岩气压裂作业，加热挡用于给传动箱的油加热，制动挡实现输出轴制动，所有的挡位都由传动箱内部的油路并由传动箱控制器3控制；
为了提高本发明采集信号的处理速度，传动箱控制器3中采用两块MC9S12XET256单片机同时控制；
为了提高系统故障诊断能力，所述的传动箱控制器中电磁阀驱动芯片为TLE82453；该芯片可以软件配置高边驱动或低边驱动，并且具有极强在在线诊断能力。
所述的按键式换挡器2由换挡器切换开关5的闭合激活，为了减少CAN总线的通讯负载率，当按键式换挡器2没有激活时发送数据的速度较慢，一般设置为激活时的按键式换挡器发出的数据速度是没激活时按键式换挡器发出数据速度的三倍。
实施例1：
页岩气压裂车是一个具有一个空挡，六个前进挡的挡传动箱，当换挡器切换开关5断开时，PLC控制器及人机交互界面1激活，期望挡位的定义是N挡0x7d，1挡为0xfc，2挡为0xf5，3挡为0xf4，4挡为0xf3，5挡为0xf2，6挡为0xf1，期望挡位发送数据的速度为50ms/帧，此时按键式换挡器2发送数据的速度为150ms/帧，传动箱控制器3接收并处理PLC控制器及人机交互界面1发送过来的期望挡位信号，并根据具体工况进行换挡。
实施例2：
页岩气压裂车是一个具有一个空挡，八个前进挡，一个加热挡和一个制动挡的传动箱，当换挡器切换开关5闭合时，按键式换挡器2激活，期望挡位的定义是N挡0x7d，前进挡为0xfc，加挡为0xf9，减挡为0xf7，加热挡为0x7c，制动挡为0x7b，期望挡位发送数据的速度为50ms/帧，此时PLC控制器及人机交互界面1发送数据的速度为150ms/帧，传动箱控制器3接收按键式换挡器2发送过来的期望挡位信号，并根据具体工况进行换挡。
Claims (8)
1.一种用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：包括PLC控制器及人机交互界面(1)，按键式换挡器(2)、传动箱控制器(3)，所述的PLC控制器及人机交互界面(1)与传动箱控制器(3)连接并进行双向数字化通信；所述按键式换挡器(2)与传动箱控制器(3)连接并进行双向数字化通信，PLC控制器及人机交互界面(1)与按键式换挡器(2)连接并进行双向数字化通信；传动箱控制器(3)接收PLC控制器及人机交互界面(1)以及按键式换挡器(2)发送过来的换挡信号，按键式换挡器(2)设置节点地址切换开关(4)，传动箱控制器(3)设置有换挡器切换开关(5)，传动箱控制器(3)根据工况进行换挡操作。
2.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述PLC控制器及人机交互界面(1)与传动箱控制器(3)之间、PLC控制器及人机交互界面(1)与按键式换挡器(2)之间以及按键式换挡器(2)与传动箱控制器(3)之间基于SAE1939 CAN2.B协议进行双向数字化通信。
3.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的按键式换挡器(2)还设置有期望挡位显示模块(6)和实际挡位切换模块(7)，当按键式换挡器(2)激活时，期望挡位显示模块(6)和实际挡位切换模块(7)都进行工作，当按键式换挡器(2)没有激活时，期望挡位显示模块(6)不工作，实际挡位切换模块(7)工作。
4.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的传动箱控制器(3)设置有一个加热挡、一个制动挡以及至少四个前进挡，所述前进挡用于页岩气压裂作业，加热挡用于给传动箱的油加热，制动挡实现输出轴制动。
5.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的传动箱控制器(3)中设置有电磁阀驱动芯片进行传动控制驱动，具体为TLE82453芯片。
6.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的传动箱控制器(3)中设置有两个MC9S12XET256单片机，两个MC9S12XET256单片机连接，其中一个用于采集信号，另一个用于驱动电磁阀，实时监测电磁阀工作情况并从软件上做出处理，保护传动装置。
7.如权利要求1所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的按键式换挡器(2)由换挡器切换开关(5)的闭合激活，激活时的按键式换挡器(2)发出的数据速度为未激活时发出数据速度的3倍。
8.如权利要求4所述的用于页岩气压裂车的换挡控制装置，其特征在于：所述的一个加热挡、一个制动挡以及至少四个前进挡都在传动箱内部设置有对应油路，并由传动箱控制器(3)控制。
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| CN201911174555.7A CN110878831A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 一种用于页岩气压裂车的换挡控制装置 |
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