CN114855909B - 一种多模块通信装置及清槽机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模块通信装置及清槽机，其中多模块通信装置包括显示器、发动机、控制器、第一转换模块、变频启动器、第二转换模块、软启动器和操作手柄，控制器负责整机的输入检测、协议转化、数据处理、通信调度、动作输出，第一转换模块实现控制器和变频启动器之间数据交互的透明传输，第二转换模块实现控制器和软启动器之间的数据交互透明传输。本发明解决了现有技术中缓存数据有延迟、成本高的问题。

Description

一种多模块通信装置及清槽机
技术领域
本发明涉及一种多模块通信装置及清槽机，属于地连墙设备控制装置技术领域。
背景技术
清槽机是一种适合基础工程中成槽作业的辅助施工设备，可应用于市政建设、商城、地铁等基础施工工程。传统的工程机械均采用CAN总线通信，当存在串口通信器件时，一般做法是增加协议转换模块作为主站、或者从站，直接与元器件进行数据收发，缓存后再通过CAN总线发送，不可避免的会出现缓存数据有延迟、成本高、配置不灵活及模块不通用等问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多模块通信装置及清槽机，解决了现有技术中缓存数据有延迟、成本高的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种多模块通信装置，包括显示器、发动机、控制器、第一转换模块、变频启动器、第二转换模块、软启动器和操作手柄，
显示器用于可视化人机交互，可显示系统数据及施工工况；
发动机用于发送发动机实时转速、机油压力、扭矩和故障信息，接收控制器的转速控制、启动停止信号；
控制器负责整机的输入检测、协议转化、数据处理、通信调度、动作输出；
第一转换模块，实现控制器和变频启动器之间数据交互的透明传输；
变频启动器用于驱动泥浆泵电机；
第二转换模块，实现控制器和软启动器之间的数据交互透明传输；
软启动器用于驱动平台电机；
操作手柄用于人工操作。
进一步地，前述控制器包括CAN1和CAN2两个通道，控制器通过CAN1通道和显示器、发动机、操作手柄构成CAN网络，控制器通过CAN2通道和第一转换模块、第二转换模块、软启动器、变频启动器形成Modbus网络。
进一步地，前述Modbus网络中控制器与第一转换模块和第二转换模块之间通过CAN网络通信，第一转换模块与软启动器通过串口Modbus通信，第二转换模块和变频器通过串口Modbus通信。
进一步地，前述第一转换模块和第二转换模块均包括电源正极、电源负极、RS232_T接口、RS232_R接口、RS485接口A、RS485接口B、地线、配置端口、CAN_H接口和CAN_L接口，
电源正极、电源负极为模块供电，RS232_T接口、RS232_R接口用来模块的参数配置，RS485接口A、RS485接口B连接RS485总线，地线、配置端口上电前短接可使转换模块进入配置模式，CAN_H接口和CAN_L接口别是CAN高和CAN低接口。
进一步地，前述第一转换模块和第二转换模块通过各自CAN_H接口和CAN_L接口连接控制器，第一转换模块和第二转换模块通过各自RS485接口A、RS485接口B分别连接变频启动器、软启动器。
进一步地，前述软启动器和变频启动器一侧是RS485串行总线模式。
一种清槽机，包括前述任一项的一种多模块通信装置。
本发明所达到的有益效果：
1、主控制器采集用CAN通信，软启动器和变频启动器采用串口Modbus通信，通过增加转化模块，只进行数据交互透明传输，解决了不同通信之间数据交互高延迟的问题；
2、转化模块只具备数据传输功能，相较于传统的作为主站/从站的协议转换模块，成本较低；
3、通过主控制器通信的自由口编程，实现主从通信网络和无主从的广播网络的融合。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明CAN总线网络示意图；
图3是本发明RS485总线示意图；
图4是本发明转换模块原理图；
图5是本发明数据帧转换示意图。
图中附图标记的含义：101-显示器；102-发动机；103-控制器；104-第一转换模块；105变频启动器；106-第二转换模块；107-软启动器；108-操作手柄；1-电源正极；2-电源负极；3-RS232_T接口；4-RS232_R接口；5-RS485接口A；6-RS485接口B；7-地线；8-配置端口；9-CAN_H接口；10-CAN_L接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例公开了一种多模块通信装置，如图1至图5所示，包括：显示器101、发动机102、控制器103、第一转换模块104、变频启动器105、第二转换模块106、软启动器107和操作手柄108。其中控制器103通过CAN1通道和显示器101、发动机102、操作手柄108连接，构成CAN网络；通过CAN2通道和第一转换模块104、第二转换模块106、软启动器107、变频启动器105连接，形成Modbus网络。
如图2所示，控制器103、显示器101、发送机102和操作手柄108之间形成CAN网络。控制器103用于广播并发送主机系统数据、IO管脚数据、解析后的发动机数据、故障信息并进行协议转化、数据缓存；显示器101接收以上数据并在相应页面内显示，其中参数修改部分在显示器101和控制器103之间通过SDO方式实现；发动机102模块通过J1939协议发送数据到控制器103，发送的数据主要包括：发动机转速、进气温度、工作时间、冷却液温度、机油压力、机油液位、油耗及发动机故障信息等；操作手柄108通过CANopen协议发送数据到控制器103，数据内容包括：手柄X轴数据、手柄Y轴数据、手柄方向信号、手柄状态信号和手柄按钮信号。
如图3所示，控制器103通过第一转换模块104、第二转换模块106分别与软启动器107和变频启动器105形成Modbus通信。其中控制器103与第一转换模块104、第二转换模块106之间通过CAN网络通信，第二转换模块106与软启动器107通过串口Modbus通信，第一转换模块104和变频启动器105也是通过串口Modbus通信。控制器103在整个网络中作为虚拟主站，软启动器107作为从站1，变频启动器105作为从站2。软启动器107和变频启动器105一侧则是RS485串行总线模式，自带RS485接口，内部通信协议是Modbus。软启动器107和变频启动器105通信参数不尽相同，各自通过相应的转换模块进行透明转换，形成相同250K波特率的CAN网络，第一转换模块104、第二转换模块106仅作为物理层电平转化，不充当任何主站或者从站角色，仅作为一个透明转换模块。控制器103按照Modbus RTU的数据帧格式填充到CAN数据帧数据域8个字节中，通过转换变成真正的Modbus RTU数据帧，软启动器107或变频启动器105根据对应的从站号、功能码、数据、地址响应Modbus RTU数据通信帧。
控制器103从软启动器107读取参数包括：U相电流、V相电流、W相电流、UV相电压、VW相电压、WU相电压、控制回路电压、电网频率、故障信息，运行状态等。软启动器107接收控制器103的反馈后，驱动平台电机。控制器103从变频启动器105读取参数包括：输出频率、设定频率、母线电压、输出电压、输出电流、运行转速、输出功率、输出转矩、故障码、运行状态等。变频启动器105接收控制器103的反馈后，驱动泥浆泵电机。
如图4所示，第一转换模块104、第二转换模块106包括：电源正极、电源负极、RS232_T接口、RS232_R接口、RS485接口A、RS485接口B、地线、配置端口、CAN_H接口和CAN_L接口。其中电源正极和电源负极为模块供电，RS232_T接口和RS232_R接口用来模块的参数配置，RS485接口A和RS485接口B连接RS485总线，地线和配置端口上电前短接可使转换模块进入配置模式，CAN_H接口和CAN_L接口别是CAN高和CAN低接口。
转换模块在CAN侧制定了一个简单易用的分段通信格式来实现Modbus通讯。转换模块扮演的角色只是协议验证和转发，支持Modbus协议的传输，而不是主机或者从机。
如图5所示，实现从Modbus串行总线帧到CAN总线帧的相互转换，CAN数据帧发送数据请求时，BYTE1填充从站地址，BYTE2填充命令码，BYTE3、BYTE4填充数据地址，BYTE5、BYTE6填充数据个数，BYTE7、BYTE8填充CRC校验码。软启动器107、变频启动器104响应Modbus RTU数据帧，，回复的数据为modbus格式，通过控制器103内部来转化解析，转换到CAN数据帧解析。以请求单数据为例子，BYTE1为从站地址，BYTE2为命令码，BYTE3为数据个数，BYTE4、BYTE5是数据的高位和低位，BYTE6、BYTE7是CRC校验码。其他命令的收发情况和上述类似。
综上，本发明一种多模块通信装置，实现了工程机械CAN总线上多种协议的融合，而且加入了工控领域常用的变频器、软启动器，打破CAN总线和RS485总线的界限，实现多类型器件融合。清槽机融入电驱系统达到低功耗，低噪声节能环保的目的。
本发明还涉及一种清槽机，包括前述的一种多模块通信装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多模块通信装置，其特征在于，包括显示器(101)、发动机(102)、控制器(103)、第一转换模块(104)、变频启动器(105)、第二转换模块(106)、软启动器(107)和操作手柄(108)，
所述第一转换模块(104)和第二转换模块(106)均包括电源正极(1)、电源负极(2)、RS232_T接口(3)、RS232_R接口(4)、RS485接口A(5)、RS485接口B(6)、地线(7)、配置端口(8)、CAN_H接口(9)和CAN_L接口(10)，
所述电源正极(1)、电源负极(2)为模块供电，RS232_T接口(3)、RS232_R接口(4)用来模块的参数配置，RS485接口A(5)、RS485接口B(6)连接RS485总线，地线(7)、配置端口(8)上电前短接可使转换模块进入配置模式，CAN_H接口(9)和CAN_L接口(10)别是CAN高和CAN低接口；
所述第一转换模块(104)和第二转换模块(106)通过各自CAN_H接口和CAN_L接口连接控制器(103)，第一转换模块(104)和第二转换模块(106)通过各自RS485接口A、RS485接口B分别连接变频启动器(105)、软启动器(107)；
所述显示器(101)用于可视化人机交互，可显示系统数据及施工工况；
所述发动机(102)用于发送发动机实时转速、机油压力、扭矩和故障信息，接收控制器(103)的转速控制、启动停止信号；
所述控制器(103)负责整机的输入检测、协议转化、数据处理、通信调度、动作输出；
所述第一转换模块(104)，实现控制器(103)和变频启动器(105)之间数据交互的透明传输；
所述变频启动器(105)用于驱动泥浆泵电机；
所述第二转换模块(106)，实现控制器(103)和软启动器(107)之间的数据交互透明传输；
所述软启动器(107)用于驱动平台电机；
所述操作手柄(108)用于人工操作。
2.根据权利要求1所述的一种多模块通信装置，其特征在于，所述控制器(103)包括CAN1和CAN2两个通道，所述控制器(103)通过CAN1通道和显示器(101)、发动机(102)、操作手柄(108)构成CAN网络，所述控制器(103)通过CAN2通道和第一转换模块(104)、第二转换模块(106)、软启动器(107)、变频启动器(105)形成Modbus网络。
3.根据权利要求2所述的一种多模块通信装置，其特征在于，所述Modbus网络中控制器(103)与第一转换模块(104)和第二转换模块(106)之间通过CAN网络通信，所述第一转换模块(104)与软启动器(107)通过串口Modbus通信，所述第二转换模块(106)和变频启动器(105)通过串口Modbus通信。
4.根据权利要求1所述的一种多模块通信装置，其特征在于，所述软启动器(107)和变频启动器(105)一侧是RS485串行总线模式。
5.一种清槽机，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的一种多模块通信装置。
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