CN205742335U - 一种基于can总线的挖掘机电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，采用CAN总线的车载PLC控制器，控制器通过AI口连接有传感器输入电路，控制器通过PI口与传感器调理电路连接，控制器通过DI口开关量输入电路连接，控制器通过DO口连接开关量输出电路，控制器通过PWM口连接有泵比例阀，油门执行电机与柴油发动机连接，应急电路与应急继电器连接，泵比例阀与变量泵连接，控制器通过CAN口连接有CAN总线通讯模块，CAN总线通讯模块分别与车载监控显示器、GPS远程通讯模块连接，本实用新型结构简单，可有效解决数据间共享和线束增加的问题，保证挖掘机应急状态下能正常工作，防止发动机二次启动，延长马达使用寿命。

Description

一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统

技术领域

本实用新型涉及挖掘机控制系统技术领域，具体的说是一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统。

背景技术

挖掘机是土方工程中的主要施工机械，随着国内经济建设和拉动内需的要求，作为土方施工机械的挖掘机需求量越来越大。由于挖掘机的工况复杂，普通工业用PLC的I/O口资源相对较少，用通用PLC进行挖掘机电气控制系统开发具有一定的局限性。随着用户对挖掘机高可靠性、高性能的要求，车用传感器增多，采用普通控制方式必会增加线束数量，增大维护难度，且不利于数据间共享。而且大多数挖掘机没有应急电路，在应急状态下不能正常工作，发动机不能实现自我保护，易发生二次启动，启动马达容易损坏。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款可有效解决数据间共享和线束增加的问题、保证挖掘机应急状态下能正常工作、防止发动机二次启动的一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，正是发明人所要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其结构简单，可有效解决数据间共享和线束增加的问题，保证挖掘机应急状态下能正常工作，防止发动机二次启动，延长马达使用寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其包括采用CAN总线的车载PLC控制器，所述控制器设置有用于模拟量输入的AI口、用于频率输入的PI口、用于开关量输入的DI口、用于开关量输出的DO口、用于脉宽调制的PWM口、CAN口， 所述控制器通过AI口连接有传感器输入电路，所述控制器通过PI口与传感器调理电路连接，所述控制器通过DI口开关量输入电路连接，所述控制器通过DO口连接开关量输出电路，所述开关量输出电路包括行驶蜂鸣器、油门执行电机、增压电磁阀、行走高低速电磁阀、应急电路、应急继电器，所述油门执行电机与柴油发动机连接，所述应急电路与应急继电器连接，所述控制器通过PWM口连接有泵比例阀，所述泵比例阀与变量泵连接，所述控制器通过CAN口连接有CAN总线通讯模块，所述CAN总线通讯模块分别与车载监控显示器、GPS远程通讯模块连接。

进一步，所述传感器输入电路包括水温传感器、油温传感器、油位传感器、机油压力传感器、油门旋转反馈电路、油门电机位置反馈电路。

进一步，所述传感器调理电路包括转速调节电路。

进一步，所述开关量输入电路包括机械怠速开关、先导开关、预热监视开关、增压开关、行驶压力开关、空滤器堵塞开关。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单，可有效解决数据间共享和线束增加的问题，保证挖掘机应急状态下能正常工作，防止发动机二次启动，延长马达使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型应急电路原理图。

图3是本实用新型发动机控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型结构示意图，该结构一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，包括采用CAN总线的车载PLC控制器，控制器设置有用于模拟量输入的AI口、用于频率输入的PI口、用于开关量输入的DI口、用于开关量输出的DO口、用于脉宽调制的PWM口、CAN口，控制器通过AI口连接有传感器输入电路，控制器通过PI口与传感器调理电路连接，控制器通过DI口开关量输入电路连接，控制器通过DO口连接开关量输出电路，开关量输出电路包括行驶蜂鸣器、油门执行电机、增压电磁阀、行走高低速电磁阀、应急电路、应急继电器，油门执行电机与柴油发动机连接，应急电路与应急继电器连接，控制器通过PWM口连接有泵比例阀，泵比例阀与变量泵连接，控制器通过CAN口连接有CAN总线通讯模块，CAN总线通讯模块分别与车载监控显示器、GPS远程通讯模块连接，传感器输入电路包括水温传感器、油温传感器、油位传感器、机油压力传感器、油门旋转反馈电路、油门电机位置反馈电路。传感器调理电路包括转速调节电路。开关量输入电路包括机械怠速开关、先导开关、预热监视开关、增压开关、行驶压力开关、空滤器堵塞开关。

控制器共需6个AI模拟量输入、1个频率输入PI、7个开关量输入DI、5个开关量输出DO、1个脉宽调制PWM口供PWM 输出，选用HersmorG16控制器，它具有55个I/O口且多数属于多功能复用I/O口，完全满足挖掘机应用需求，而且是基于CAN总线通讯，便于系统扩展。

参见图2是本实用新型应急电路原理图，控制器的PWM 口输出电流可达3A，而泵比例阀最大电流为800mA，因此可直接用PWM口驱动比例阀。由于挖掘机控制的核心功能就是根据工况对泵扭矩进行调节，为保证泵比例阀电流按照控制要求输出，采用了一个电流反馈CF口反馈采集比例阀输出的电流。此时应急继电器处于断电状态，泵比例阀通过继电器常闭触点连接到控制器的PWM口，其电流大小是基于转速感应原理进行控制。

应急电路的作用就是保证控制器出现异常时能对挖掘机进行控制，可通过应急拨子开关来切换应急和正常控制模式正常模式下，比例阀和油门电机的控制都是由PLC控制器操作；当拨子开关切换到应急模式时，应急继电器得电让常开触点闭合。比例阀电流设定和油门电机的拉缩由应急电路实现。应急电路一方面将负流量液压系统的泵比例阀电流设置到400mA，此时功率吸收相当于动力模式为S模式下6挡的控制电流，由于系统电源约24V，比例阀电阻约为15Ω，因此将比例阀串联一个30W、45Ω的电阻R0即可保证比例阀设定电流，此时液压系统的功率调节通过负流量自动调节实现；另一方面可通过拨子开关切换油门电机拉和缩通断电，从而控制油门大小进行发动机的速度调节。其中拨子开关为类似单刀双掷开关作用的应急油门。

参见图3是本实用新型发动机控制电路原理图，发动机的启动主要是给断油阀供电，其中包括启动瞬间对断油阀快吸和保持继电器供电，发动机停止将断油阀断电即可。电机输出端R端输出1个12V的电压，这个电压伴随发动机运转的整个过程，因此将R端控制1个继电器，其常开端与启动马达继电器控制端串联。当发动机运转时启动马达回路断开，这样既可启动时剥离发动机，又可防止二次启动。当钥匙开关打到启动时，钥匙开关的BR，ACC，R2得电，打铁开关G1、复合启动继电器K1闭合，这时启动马达工作，K1闭合的同时，断油阀的快吸继电器K3闭合，喷油泵工作，启动发动机。发动机启动后，R端输出12V电压，此时12V的K2继电器得电，即将K1断开，启动马达断电，保证了启动马达的安全。在发动机工作期间，即使钥匙开关再次打到启动挡，由于K2的作用，启动马达不会再次得电，实现了防止二次启动的功能。快吸继电器K3在启动马达得电瞬间打开断油阀，同时保持继电器K4，K5工作，将钥匙开关的ACC端接到断油阀的保持端，由于钥匙开关在启动挡和工作挡位ACC都得电，因此工作过程中断油阀保持打开位置，保证发动机工作；若钥匙开关打到OFF挡位，ACC断电则断油阀断电，发动机停止。

Claims (4)

1.一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其特征在于：其包括采用CAN总线的车载PLC控制器，所述控制器设置有用于模拟量输入的AI口、用于频率输入的PI口、用于开关量输入的DI口、用于开关量输出的DO口、用于脉宽调制的PWM口、CAN口， 所述控制器通过AI口连接有传感器输入电路，所述控制器通过PI口与传感器调理电路连接，所述控制器通过DI口开关量输入电路连接，所述控制器通过DO口连接开关量输出电路，所述开关量输出电路包括行驶蜂鸣器、油门执行电机、增压电磁阀、行走高低速电磁阀、应急电路、应急继电器，所述油门执行电机与柴油发动机连接，所述应急电路与应急继电器连接，所述控制器通过PWM口连接有泵比例阀，所述泵比例阀与变量泵连接，所述控制器通过CAN口连接有CAN总线通讯模块，所述CAN总线通讯模块分别与车载监控显示器、GPS远程通讯模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其特征在于：所述传感器输入电路包括水温传感器、油温传感器、油位传感器、机油压力传感器、油门旋转反馈电路、油门电机位置反馈电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其特征在于：所述传感器调理电路包括转速调节电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的挖掘机电气控制系统，其特征在于：所述开关量输入电路包括机械怠速开关、先导开关、预热监视开关、增压开关、行驶压力开关、空滤器堵塞开关。