CN1801021A - 工程机械数据总线电器集中控制系统 - Google Patents

Abstract

一种在工程机械中使用的工程机械数据总线电器集中控制系统。具有微处理器，该微处理器从工程机械的通信接口对工程机械主控器的参数数据进行数据信号的发送和接收；具有与工程机械数据总线连接的转换电路，将数据总线信号转换为微处理器可识别的信号；具有大功率开关阵列，将微处理器输出的按键开关信号放大控制相应的执行机构工作。其优点是大大减少了线束连接和成本；用户只需操作智能仪表面板上的按键，由软件解释按键命令，实现对电器设备的灵活控制；适用于工程机械内的恶劣环境的、可靠性高、体积小、成本低、全数字化和智能化的电器设备集中控制，引入嵌入式系统的成熟技术和优异特性用于工程机械电器设备集中控制并使其优点得到充分应用。

Description

工程机械数据总线电器集中控制系统

技术领域

本发明涉及一种在工程机械中用于对电器进行集中控制的工程机械数据总线电器集中控制系统。

背景技术

以往要实现工程机械的发动机启动控制、前雨刮控制、后雨刮控制、雨刮喷水控制、制动灯控制、左转向灯控制、熄火电磁铁控制、右转向灯控制、倒车报警控制、前大灯近光控制、前大灯远光控制、前工作灯控制、后工作灯控制、除霜控制、先导电磁铁控制、小灯控制、紧急制动阀控制等，一般是采用各自的控制回路和机械式开关按钮来进行，因而要采用大量的机械式开关按钮和控制线路，线束连接多，成本高，可行性差，容易误操作，由于工程机械工作的环境非常恶劣，大量的机械式开关按钮和控制电路的可行性差，难于维修。

发明内容

本发明的目的就是提供一种全面代替以往用于工程机械的大量机械式开关按钮和控制线路、适用于工程机械内的恶劣环境的、可靠性高、体积小、成本低、全数字化和智能化的工程机械数据总线电器集中控制系统，它引入嵌入式系统的成熟技术和优异特性用于工程机械电器设备集中控制并使其优点得到充分应用。

本发明的解决方案是这样的：

具有微处理器，该微处理器从工程机械的通信接口对工程机械主控器的参数数据进行数据信号的发送和接收；

具有与工程机械数据总线连接的转换电路，将数据总线信号转换为微处理器可识别的信号；

具有大功率开关阵列，将微处理器输出的按键开关信号放大控制相应的执行机构工作。

采用智能功率开关构成大功率开关阵列。

本发明设计的核心思想是实时从总线接收主控盒发送过来的各种电器控制命令，对命令进行解释后控制相应的输出功率通道的输出状态。由带有总线接口的嵌入式微处理器执行存放于FLASH中的程序，实时地将总线上的控制命令数据帧接收下来，经过识别、合法性判断，返回给主控器应答信号，如果是输出控制命令，则控制相关的功率输出通道开关或者作需要的规律性开关动作；如果是输出通道状态请求命令，则发送输出通道反馈信息给主控器。如果该受控电器属于安全级别要求严苛的设备，则启动安全程序对控制动作设置时间限定并对从属命令进行监听。在无命令数据帧接收的时候，执行输出通道工作状态监视程序。系统程序主要由控制模块、总线驱动模块、命令数据帧分析处理模块、输出通道控制模块、输出通道状态监视模块、安全保护模块构成；采用CRC校验方式保证数据传输的可靠性；为了保证控制命令一定能执行，收发双方采用应答方式传输数据，如果机载控制器能准确无误地接收到集中控制装置的控制应答信号，就认为本次控制成功，否则会再次发送控制命令，最多连续发送三次，若三次都不能成功收到应答信号，则提示系统通讯出故障，需要维修；可以方便读取控制输出的当前状态，对其实时监视从而保证系统的可靠运行。

本发明的优点是：

采用总线技术，它仅使用少量的信号线进行数据传输。使得仪表显示系统减少了大量的数据引线的空间占用和生产成本。总线的数据传输速率由微处理器控制，因而可以采用数据校验和纠错技术保证控制命令的可靠传送，达到电器设备的无差错控制。

电器设备集中控制技术结束了以往工程机械中各种电器设备采用各自的控制回路和机械式开关按钮的状况，大大减少了线束连接和成本；用户只需操作智能仪表面板上的按键，由软件解释按键命令，实现对电器设备的灵活控制。

全面代替以往用于工程机械的大量机械式开关按钮和控制线路、适用于工程机械内的恶劣环境的、可靠性高、体积小、成本低、全数字化和智能化的电器设备集中控制，引入嵌入式系统的成熟技术和优异特性用于工程机械电器设备集中控制并使其优点得到充分应用。

控制开关采用智能大功率器件，可方便读取控制输出的是否短路、断路和过流，极便于故障诊断。

附图说明

附图是本发明的实施例。

附图1是本发明的系统方框图。

附图2是采用本发明制成控制装置的结构示意图。

附图3是本发明的spi集中控制器---主控部分原理图。

附图4是本发明的spi集中控制功率驱动部分电路图。

具体实施方式

本实施例中，数据总线是采用SPI总线方式，SPI(Serial Peripheral Interface)总线是一种串行总线技术，它仅使用3条信号线进行数据传输。3线结构使得仪表显示系统减少了大量的数据引线的空间占用和生产成本。总线的数据传输速率由微处理器控制，因而可以采用数据校验和纠错技术保证控制命令的可靠传送，达到电器设备的无差错控制。采用SPI总线技术后，本实施例：

具有微处理器U101，该微处理器U101从工程机械的通信接口对工程机械主控器的参数数据进行数据信号的发送和接收；

具有与工程机械数据总线连接的转换电路，数据总线是采用SPI总线的方式，与工程机械数据总线连接的转换电路是SPI转换电路，将SPI总线信号转换为微处理器U101可识别的信号；

具有大功率开关阵列，将微处理器U101输出的按键开关信号放大控制相应的执行机构工作；附图4只画出了两路的大功率开关阵列，按此电路增加就可实现多路的大功率开关阵列。采用智能功率开关(BT1)构成大功率开关阵列。所述的智能功率开关(BT1)是采用BTS840，可以对控制电器进行实时保护和诊断，提高可靠性。

在附图3所示的电路中，RS11、RS10是电阻排，CON9是SPI通信接口插座。

当集中控制器中的微处理器U101通过SPI通讯总线接到主控器的指令，例如：后工作灯打开，这时，微处理器U101通过I/O引脚控制相应的功率开关BTS840打开，后工作灯得电后工作，同理，当微处理器U101接到后工作灯关闭，通过一样的工作流程将相应的BTS840关闭，从而关闭后工作灯，后工作灯的具体的工作过程为：当主控制器接受到后工作灯的按键信息后，按照协议对后工作灯的开状态进行编码，后工作灯的物理通道市9，编码状态如下：

开通编码	通道号	状态LED	受控电器
				10H	通道1打开	PO9Pin33	后工作灯

通过J1接口连接的SPI总线将编码传送到微处理器U101的SPI接口，微处理器U101是集中控制器的CPU带用标准的SPI总线接口，通过微处理器U101对SPI总线传来的编码，微处理器U101对编码按协议进行解码，通过选中U102对FR-1置高电平，FR-1置高使功率驱动芯片BT1的输出OUT1导通从而使后工作灯得电，同时微处理器U101对PO9(Pin33)开通，输出高电平，后工作灯状态LED16点亮，表示后工作灯处于工作状态，后工作灯的关断过程与上述过程相反。同理，SPI集中控制器对其它电器的控制也是同样的过程。

数据总线所采用总线接口可以采用SPI总线、CAN总线、485总线等等；其目的在于可用于工程机械中采用统一的通信方式完成数据采集和显示工作，采用不同的总线通信，其转换接口采用相应的转换电路。

在附图2所示的结构中，1是SPI总线接口，2是电器器件接口，3是控制盒壳体，4是I/O元件，5是大功率开关器件。

Claims (4)

1.一种工程机械数据总线电器集中控制系统，其特征在于：

具有微处理器(U101)，该微处理器(U101)从工程机械的通信接口对工程机械主控器的参数数据进行数据信号的发送和接收；

具有与工程机械数据总线连接的转换电路，将数据总线信号转换为微处理器(U101)可识别的信号；

具有大功率开关阵列，将微处理器(U101)输出的按键开关信号放大控制相应的执行机构工作。

2.根据权利要求1所述工程机械数据总线电器集中控制系统，其特征在于数据总线是采用SPI总线的方式，与工程机械数据总线连接的转换电路是SPI转换电路。

3.根据权利要求1所述的工程机械数据总线电器集中控制系统，其特征在于采用智能功率开关(BT1)构成大功率开关阵列。

4.根据权利要求3所述工程机械数据总线电器集中控制系统，其特征在于所述的智能功率开关(BT1)是采用BTS840。

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