CN113120762B - 一种起重机分布式控制系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起重机分布式控制系统及工程机械，涉及起重机技术领域。本发明所述的起重机分布式控制系统，包括显示器、配电IO控制模块、按键操作模块和多个分布式设置的电气元件，所述显示器、所述配电IO控制模块和所述按键操作模块通过总线连接，任一所述电气元件就近连接至所述显示器、所述配电IO控制模块或所述按键操作模块；所述显示器包括控制单元，所述控制单元用于生成控制指令并发送至所述配电IO控制模块，以使所述配电IO控制模块输出对应的控制信号。本发明所述的技术方案，通过设置分布设置的电气元件与显示器、配电IO控制模块或按键操作模块连接的形式，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

Description

一种起重机分布式控制系统及工程机械

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，具体而言，涉及一种起重机分布式控制系统及工程机械。

背景技术

现有起重机控制系统一般由显示器、控制器和配电盒等组成，其中控制器一般设置在电控箱内，通过线束与起重机中各个电气元件(例如油门踏板、三色报警灯、工作照明灯和电磁阀等)连接，但由于电气元件分布在起重机不同位置，需要设置的线束多且复杂，导致系统复杂且成本高。

发明内容

本发明解决的问题是如何降低起重机分布式控制系统复杂度。

为解决上述问题，本发明提供一种起重机分布式控制系统，包括显示器、配电IO控制模块、按键操作模块和多个分布式设置的电气元件，所述显示器、所述配电IO控制模块和所述按键操作模块通过总线连接，任一所述电气元件就近连接至所述显示器、所述配电IO控制模块或所述按键操作模块；所述显示器包括控制单元，所述控制单元用于生成控制指令并发送至所述配电IO控制模块，以使所述配电IO控制模块输出对应的控制信号。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过设置分布设置的电气元件与显示器、配电IO控制模块或按键操作模块连接的形式，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述显示器与所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；所述显示器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元集成设置，所述显示单元用于接收并显示所述配电IO控制模块采集的数据信息。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过设置显示器集成原有控制器功能，不再设置单独的控制器，不需要显示器和控制器交互，减少了设计、生产和维护时需要同时考虑控制器和显示器的问题，从而有效降低了起重机分布式控制系统的设计、生产及维护成本。

可选地，所述显示器包括远程通讯单元和近距离通讯单元，所述远程通讯单元用于远程监控，所述近距离通讯单元用于与移动终端近距离交互。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过设置显示器包括远程通讯单元和近距离通讯单元，实现显示器的远程监控及近距离交互。

可选地，所述电气元件包括与所述显示器连接的第一电气元件，所述控制单元用于控制所述第一电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第一电气元件反馈的运行状态。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过显示模块对应控制第一电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器和第一电气元件三者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述电气元件包括与所述配电IO控制模块连接的第二电气元件，所述第二电气元件通过线束对插到所述配电IO控制模块。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过线束对插连接第二电气元件与配电IO控制模块，有利于第二电气元件的安装拆卸便捷，同时由于配电IO控制模块根据第二电气元件预先布置线束，能够简化线束。

可选地，所述电气元件包括与所述按键操作模块连接的第三电气元件，所述按键操作模块与所述显示器及所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；所述控制单元用于控制所述第三电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第三电气元件反馈的运行状态。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过显示模块对应控制第三电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、按键操作模块和第三电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述起重机分布式控制系统还包括底盘控制系统，所述底盘控制系统与所述显示器通过第一CAN总线连接。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过第一CAN总线实现显示器控制发动机启停及底盘数据的接收和显示，实现显示器的控制和显示功能。

可选地，所述起重机分布式控制系统还包括长度角度传感器模块或机械臂IO模块，所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块与所述配电IO控制模块通过第三CAN总线连接；所述配电IO控制模块用于接收所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块发送的传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述显示器。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过设置单独的第三CAN总线连接长度角度传感器模块或机械臂IO模块与配电IO控制模块，与其他总线电气隔离，不会影响其他CAN总线，因而有效提高了起重机分布式控制系统的稳定性。

可选地，所述电气元件包括设置在起重机主臂上且与所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块连接的第四电气元件。

本发明所述的起重机分布式控制系统，通过显示模块对应控制第四电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、长度角度传感器模块或机械臂IO模块和第四电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

本发明还提供一种工程机械，包括上述起重机分布式控制系统。所述工程机械与上述起重机分布式控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的起重机分布式控制系统的示意图；

图2为本发明实施例的单缸插销式起重机控制系统框图；

图3为本发明实施例的绳排式起重机控制系统框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种起重机分布式控制系统，包括显示器、配电IO控制模块、按键操作模块和多个分布式设置的电气元件，所述显示器、所述配电IO控制模块和所述按键操作模块通过总线连接，任一所述电气元件就近连接至所述显示器、所述配电IO控制模块或所述按键操作模块；所述显示器包括控制单元，所述控制单元用于生成控制指令并发送至所述配电IO控制模块，以使所述配电IO控制模块输出对应的控制信号。

具体地，在本实施例中，起重机分布式控制系统包括显示器、配电IO控制模块、按键操作模块和多个分布式设置的电气元件，显示器、配电IO控制模块和按键操作模块通过总线连接，任一电气元件就近连接至显示器、配电IO控制模块或按键操作模块，显示器包括控制单元，控制单元用于生成控制指令并发送至配电IO控制模块，以使配电IO控制模块输出对应的控制信号；其中，分布式设置指的是电气元件分布在不同位置且与不同的控制系统模块连接，即位置上分布设置且连接关系上也分布设置。其中，对于分布式设置的具体连接关系，可以是不同的电气元件任意与显示器、配电IO控制模块或按键操作模块连接，也可以是不同的电气元件与对应功能的控制系统模块连接以优化指令传输，例如三色灯这一电气元件与按键操作模块连接，电磁阀组与配电IO控制模块连接；其中，就近连接指的是电气元件就近连接到CAN节点上，提高系统简洁度，减少线路长度。

现有技术中，各个电气元件分布在不同位置但都需要与控制器连接，一是会导致控制器需要处理各种电气元件相关的数据及指令，导致系统整体相对复杂，二是分布在不同位置的电气元件都与控制器连接，导致线路较长，影响系统成本及布局。

而在本实施例中，由于显示器集成了原有控制器功能，不再设置单独的控制器，电气元件的连接关系需要相应进行调整，因此设置电气元件与显示器、配电IO控制模块或按键操作模块连接，不同的控制系统模块连接不同的电气元件，实现对应的功能，从而有效降低起重机分布式控制系统复杂度。

在本实施例中，通过设置分布设置的电气元件与显示器、配电IO控制模块或按键操作模块连接的形式，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述显示器与所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；所述显示器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元集成设置，所述显示单元用于接收并显示所述配电IO控制模块采集的数据信息。

具体地，在本实施例中，显示器包括控制单元和显示单元，控制单元用于生成控制指令并发送至配电IO控制模块，以使配电IO控制模块输出对应的控制信号；显示单元用于接收并显示配电IO控制模块采集的数据信息。现有显示器程序实施人机输入和输出，控制器的控制参数通过显示器设定，再通过CAN总线下发到控制器中，控制器的实际参数等通过CAN总线发回到显示器显示，两者之需要交互的数据比较多，程序上要配合使用，本实施例中，程序全部集成在显示器中，配电IO控制模块只是负责接收显示器的输入信号控制对应的输出，并将采集的输入信号发回显示器，所有逻辑运算及算法运算在显示器中，程序简单且不需要显示器再和控制器交互，即显示器集成人机操控、系统控制程序和远程通讯模块等，将分散到不同节点的程序集中，其他节点只是作为输入输出，不执行逻辑运算及算法运算，而配电IO控制模块内部固定程序可通过显示器发送的配置文件进行相应改变以实现不同的应用；且系统程序集中在显示器上，方便管理和远程程序升级，因而有效降低了起重机分布式控制系统的设计、生产及维护成本。

显示器与配电IO控制模块通过第二CAN总线连接，配电IO控制模块负责接收显示器的输入信号控制对应的输出，并将采集的输入信号发回显示器，所有逻辑运算及算法运算在显示器中，程序简单且不需要显示器再和控制器交互。通过设置显示器与配电IO控制模块通过第二CAN总线连接，不需要显示器和控制器交互，减少了设计、生产和维护时需要同时考虑控制器和显示器的问题，从而有效降低了起重机控制系统的设计、生产及维护成本。

现有技术中，对于起重机分布式控制系统而言，通常通过控制器根据相关运行参数进行逻辑及相关运算以实现对应的功能，例如控制器在接收角度传感器检测的吊臂角度和长度传感器的检测的吊臂长度后，根据传感器数据按照内置程序进行运算以实现力矩限制等控制功能；显示器通常作为人机交互，例如采用触屏显示器接收操作员的输入信号并进行相应运算处理生成控制指令或其它指令，同时显示器可以显示控制器发送的运行参数或者报警信号等。由上可见，现有技术中控制器和显示器分别内置程序，在实现对起重机的控制时，需要控制器和显示器协同参与运算，因此两者的内置程序需要匹配兼容，一是设计上需要同步配合编程，导致设计比较困难不够方便，二是生产上两者需要同步生产以确保同批次组装，在安排生产线时受限于此导致不够方便，三是在控制器或者显示器损坏时，需要更换为有对应内置程序的控制器或者显示器，例如控制器损坏时，需要替换为有对应内置程序的控制器，导致维修时相当不便，维修周期较长。

而在本实施例中，采用单独的显示器集成控制器功能，不再单独设置控制器，且其它元件只作为输入输出，不参与程序运算，一是在设计上只需要考虑显示器的程序编写，减轻了设计工作难度，由于起重机作为施工设备，其程序稳定性直接关系到现场操作安全性，而设计工作难度的降低使得显示器程度不会出现过多bug导致起重机运行出现故障，因此有效提高了起重机分布式控制系统的安全性，二是生产上只需要对显示器程序进行人工灌装或远程灌装，减轻了生产不便程度，能够更快生产，有效提高起重机分布式控制系统的生产效率，三是显示器损坏时，只需要整体进行替换即可，降低了维修周期，提高维修便捷度，由于起重机通常应用在工地等场景，因损坏导致工期延误造成的损失不可估计，因此维修成本降低的同时带来的实际运用生产效益较高；因此相对于现有技术而言，有效降低了起重机分布式控制系统的设计、生产及维护成本。

在本实施例中，通过设置显示器集成原有控制器功能，不再设置单独的控制器，不需要显示器和控制器交互，减少了设计、生产和维护时需要同时考虑控制器和显示器的问题，从而有效降低了起重机分布式控制系统的设计、生产及维护成本。

可选地，所述电气元件包括与所述显示器连接的第一电气元件，所述控制单元用于控制所述第一电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第一电气元件反馈的运行状态。

具体地，在本实施例中，电气元件包括与显示器连接的第一电气元件，控制单元用于控制第一电气元件运行，显示单元用于接收并显示第一电气元件反馈的运行状态。在本实施例中，采用单独的显示器集成控制器功能，不再单独设置控制器，通过显示模块对应控制第一电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器和第一电气元件三者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

其中，结合图2所示，对于单缸插销式起重机，第一电气元件可以是功放及喇叭元件；结合图3所示，对于绳排式起重机，第一电气元件可以是蓝牙音箱及喇叭元件。

在本实施例中，通过显示模块对应控制第一电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器和第一电气元件三者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述显示器还包括远程通讯单元和近距离通讯单元，所述远程通讯单元用于远程监控，所述近距离通讯单元用于与移动终端近距离交互。

具体地，在本实施例中，显示器包括远程通讯单元和近距离通讯单元，远程通讯单元用于远程监控，如4G\5G模块单元实现远程监控，也可以实现远程对底盘控制系统中的发动机进行锁定及解锁，以及配电IO控制模块锁定及解锁；也可以将其他模块的数据发送到监控中心，实现远程监控。近距离通讯单元用于与移动终端近距离交互，如蓝牙、WIFI，实现近距离遥控及手机APP应用相关，通过手机对其他模块数据进行监控。通过设置显示器包括远程通讯单元和近距离通讯单元，实现显示器的远程监控及近距离交互。

在本实施例中，通过设置显示器包括远程通讯单元和近距离通讯单元，实现显示器的远程监控及近距离交互。

可选地，所述起重机分布式控制系统还包括底盘控制系统，所述底盘控制系统与所述显示器通过第一CAN总线连接。

具体地，在本实施例中，结合图1所示，起重机控制系统还包括底盘控制系统，底盘控制系统与显示器通过第一CAN总线连接；显示器用于接收并显示底盘控制系统发送的数据，显示器还用于通过控制单元控制底盘控制系统的发动机。即通过第一CAN总线实现显示器控制发动机启停及底盘数据的接收和显示，实现显示器的控制和显示功能。显示器与底盘控制系统直接通过单独CAN总线连接，保证指令传输的稳定性，且配合远程通讯模块，可以实现对底盘控制系统中的发动机进行锁定及解锁。

在本实施例中，通过第一CAN总线实现显示器控制发动机启停及底盘数据的接收和显示，实现显示器的控制和显示功能。

可选地，所述电气元件包括与所述配电IO控制模块连接的第二电气元件，所述第二电气元件通过线束对插到所述配电IO控制模块。

具体地，在本实施例中，电气元件包括与配电IO控制模块连接的第二电气元件，第二电气元件通过线束对插到配电IO控制模块。第二电气元件在运行时大多需要配电IO控制模块供电，配电IO控制模块通过电源分配单元实现对负载的供电；通过线束对插连接第二电气元件与配电IO控制模块，有利于第二电气元件的安装拆卸便捷，同时由于配电IO控制模块根据第二电气元件预先布置线束，能够简化线束。

其中，结合图2和图3所示，对于单缸插销式起重机和绳排式起重机，第二电气元件可以是大腔压力传感器、小腔压力传感器、示廓灯、旋转灯、其它转台元件、电磁阀组、旁路操作盒和导电环等。

在本实施例中，通过线束对插连接第二电气元件与配电IO控制模块，有利于第二电气元件的安装拆卸便捷，同时由于配电IO控制模块根据第二电气元件预先布置线束，能够简化线束。

可选地，所述电气元件包括与所述按键操作模块连接的第三电气元件，所述按键操作模块与所述显示器及所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；所述控制单元用于控制所述第三电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第三电气元件反馈的运行状态。

具体地，在本实施例中，电气元件包括与按键操作模块连接的第三电气元件，按键操作模块与显示器及配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；控制单元用于控制第三电气元件运行，显示单元用于接收并显示第三电气元件反馈的运行状态。在本实施例中，采用单独的显示器集成控制器功能，不再单独设置控制器，通过显示模块对应控制第三电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、按键操作模块和第三电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

其中，结合图2和图3所示，第三电气元件可以包括蜂鸣器、报警喇叭、三色灯、操作室照明灯、阅读灯、油门踏板、滑移踏板、门电机、前雨刮、顶雨刮、喷淋、点烟器、USB、急停开关和风扇等。

其中，结合图1至图3所示，起重机分布式控制系统还包括操作手柄，例如左手柄和右手柄，通过左手柄和右手柄实现转向等操作。

在本实施例中，通过显示模块对应控制第三电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、按键操作模块和第三电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

可选地，所述起重机分布式控制系统还包括长度角度传感器模块或机械臂IO模块，所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块与所述配电IO控制模块通过第三CAN总线连接；所述配电IO控制模块用于接收所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块发送的传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述显示器。

具体地，在本实施例中，结合图1所示，起重机分布式控制系统还包括长度角度传感器模块或机械臂IO模块，长度角度传感器模块或机械臂IO模块与配电IO控制模块通过第三CAN总线连接；配电IO控制模块用于接收长度角度传感器模块或机械臂IO模块发送的传感器数据，并将传感器数据发送至显示器，机械臂IO模块包括主臂IO模块和臂内IO模块。其中，采用单独的第三CAN总线，实现点对点连接，即使在强电磁干扰环境下，通过主臂耦合的电磁信号只对该总线产生干扰，其他总线电气隔离，不会影响其他CAN总线，因而有效提高了起重机控制系统的稳定性。详细地，由于长度角度传感器模块或机械臂IO模块通常安装在主臂上，主臂伸出时高度比较高，易受到电磁干扰，主臂上CAN总线干扰后会引起该连接到总线其他节点的不正常运行，因此长度角度传感器模块或机械臂IO模块与配电IO控制模块之间需要通过单独设置的第三CAN总线连接；另外，长度角度传感器模块或机械臂IO模块与显示器不设置在一条总线上是为了防止对内含控制程序的显示器造成损坏，而与配电IO控制模块连接造成的干扰相对影响较小。

在本实施例中，通过设置单独的第三CAN总线连接长度角度传感器模块或机械臂IO模块与配电IO控制模块，与其他总线电气隔离，不会影响其他CAN总线，因而有效提高了起重机分布式控制系统的稳定性。

可选地，所述电气元件包括设置在起重机主臂上且与所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块连接的第四电气元件。

具体地，在本实施例中，电气元件包括设置在起重机主臂上且与所述长度角度传感器模块或机械臂IO模块连接的第四电气元件，通过显示模块对应控制第四电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、长度角度传感器模块和第四电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

其中，结合图2所示，对于单缸插销式起重机，主臂IO模块包括臂头角度传感器和臂尾角度传感器，臂内IO模块包括接近开关及电磁阀，结合图3所示，对于绳排式起重机，长度角度传感器模块包括长角度传感器和小长度传感器。

其中，结合图2和图3所示，第四电气元件通常可包括风速仪、航空灯、示廓灯、高度限位器、高压探测器探头和主臂照明灯。

在本实施例中，通过显示模块对应控制第四电气元件的运行，相比于现有技术需要控制器、显示器、长度角度传感器模块或机械臂IO模块和第四电气元件四者交互而言，降低起重机分布式控制系统复杂度，从而降低设计、生产及维护成本。

本发明另一实施例提供一种工程机械，包括上述的起重机分布式控制系统，本实施例中，工程机械可以是起重机，例如汽车起重机。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种起重机分布式控制系统，其特征在于，包括显示器、配电IO控制模块、按键操作模块和多个分布式设置的电气元件，所述显示器、所述配电IO控制模块和所述按键操作模块通过总线连接，任一所述电气元件就近连接至所述显示器、所述配电IO控制模块或所述按键操作模块；

所述显示器包括控制单元，所述控制单元用于生成控制指令并发送至所述配电IO控制模块，以使所述配电IO控制模块输出对应的控制信号；所述显示器与所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；所述显示器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元集成设置，所述显示单元用于接收并显示所述配电IO控制模块采集的数据信息；所述显示器集成人机操控、系统控制程序和远程通讯模块；

所述起重机分布式控制系统还包括长度角度传感器模块或机械臂IO模块，所述长度角度传感器模块或所述机械臂IO模块与所述配电IO控制模块通过第三CAN总线连接，其中，所述机械臂IO模块包括主臂IO模块和臂内IO模块；

所述配电IO控制模块用于接收所述长度角度传感器模块或所述机械臂IO模块发送的传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述显示器。

2.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，所述显示器还包括远程通讯单元和近距离通讯单元，所述远程通讯单元用于远程监控，所述近距离通讯单元用于与移动终端近距离交互。

3.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，所述电气元件包括与所述显示器连接的第一电气元件，所述控制单元用于控制所述第一电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第一电气元件反馈的运行状态。

4.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，所述电气元件包括与所述配电IO控制模块连接的第二电气元件，所述第二电气元件通过线束对插到所述配电IO控制模块。

5.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，所述电气元件包括与所述按键操作模块连接的第三电气元件，所述按键操作模块与所述显示器及所述配电IO控制模块通过第二CAN总线连接；

所述控制单元用于控制所述第三电气元件运行，所述显示单元用于接收并显示所述第三电气元件反馈的运行状态。

6.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，还包括底盘控制系统，所述底盘控制系统与所述显示器通过第一CAN总线连接。

7.根据权利要求1所述的起重机分布式控制系统，其特征在于，所述电气元件包括设置在起重机主臂上且与所述长度角度传感器模块或所述机械臂IO模块连接的第四电气元件。

8.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的起重机分布式控制系统。

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