CN209120205U - 基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备 - Google Patents

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CN209120205U CN201822098802.7U CN201822098802U CN209120205U CN 209120205 U CN209120205 U CN 209120205U CN 201822098802 U CN201822098802 U CN 201822098802U CN 209120205 U CN209120205 U CN 209120205U
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赵岩领
韩朋
宋俊
巨学飞
崔学普
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Railway Engineering Equipment Group Tunnel Equipment Manufacturing Co Ltd
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Railway Engineering Equipment Group Tunnel Equipment Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及隧道施工交互设备领域,特别涉及一种基于以太网和CAN‑bus网络的隧道施工数据交互设备,包含:若干从站车载控制器,用于根据交互请求采集隧道施工设备中相应工况运行数据;主站车载控制器,通过CAN‑bus网络串行总线与各从站车载控制器连接,接收各从站车载控制器反馈的工况运行数据;网关,通过双路CAN‑bus网络与主站车载控制器连接,并通过无线路由器与上级工作站进行数据交互。本实用新型结构简单,设计科学、合理,将设备终端的数据通过CAN总线并通过智能网关发送到上级工作站,上级工作站通过以太网和智能网关将数据传输到CAN总线上可实现对设备参数的标定或实时控制,完成隧道专用施工设备的数据交互,交互能力强,具有较好的市场发展前景。

Description

基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备
技术领域
本实用新型涉及隧道施工交互设备领域,特别涉及一种基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步,我国隧道工程的建设日益增多,对隧道施工安全、环保和施工效率的日益重视,自动化和智能化已成行业发展的必然趋势。隧道专用施工设备的自动化与智能化是借助计算机控制技术对隧道施工机械进行智能化控制,通过利用电子计算机技术对工程机械的各工作参数进行监测,将隧道机械的作业工况、作业介质以及设备状况等数据进行分析并反馈给操作人让操作人员及时了解施工状况并做出及时、准确的处理。工程机械中自带的分析和决策程序是工程机械自动化和智能化实现的关键。在以往的隧道施工中,专用设备大多采用车载控制器或逻辑控制器,由于环境的限制、终端的移动性以及通信方式的不同,专用设备无法与外部局域网连接进而形成一个整体,更无法和系统上级工作站进行通信。这些问题导致隧道专用施工设备相关信息只停留在设备端,给整个工程的管理、监控和操作等带来了不便,进而影响到隧道专用施工机械向着系统化、自动化和智能化的发展。
发明内容
为此,本实用新型提供一种基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,设计科学、合理,保证隧道施工过程中数据交互的稳定性、可靠性,提高隧道施工效率。
按照本实用新型所提供的设计方案, 一种基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,包含:
若干从站车载控制器,用于根据交互请求采集隧道施工设备中相应工况运行数据;
主站车载控制器,通过CAN-bus网络串行总线与各从站车载控制器连接,接收各从站车载控制器反馈的工况运行数据;
网关,通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,并通过无线路由器与上级工作站进行数据交互。
上述的,所述网关包含处理器,及分别与处理器连接的隔离CAN收发模块、以太网RJ45接口、无线AP模块和直流电源模块;隔离CAN收发模块通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,直流电源模块与外部220V电源连接,无线AP模块通过无线路由器与上级工作站连接。
上述的,还包含与主站车载控制器和各从站车载控制器连接的故障诊断装置,所述故障诊断装置与各车载控制器连接,用于依据接收到的设备运行数据确定故障状态并对设备运行相关数据进行屏蔽报警。
本实用新型的有益效果:
本实用新型结构简单,设计新颖、合理,将设备终端的数据通过CAN总线采集后,通过智能网关转换成符合以太网协议的数据,发送到上级工作站,与此同时,上级工作站可通过以太网和智能网关,传输数据到CAN总线上,对设备进行参数标定或实时控制,完成隧道专用施工设备的数据交互,交互能力强,具有较好的市场发展前景。
附图说明:
图1为实施例中数据交互设备示意图。
具体实施方式:
下面结合附图和技术方案对本实用新型作进一步详细的说明,并通过优选的实施例详细说明本实用新型的实施方式,但本实用新型的实施方式并不限于此。
针对现有技术中由于环境的限制、终端的移动性以及通信方式的不同,专用设备无法与外部局域网连接进而形成一个整体,更无法和系统上级工作站进行通信等情形,本实用新型实施例,参见图1所示,提供一种基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,包含:
若干从站车载控制器,用于根据交互请求采集隧道施工设备中相应工况运行数据;
主站车载控制器,通过CAN-bus网络串行总线与各从站车载控制器连接,接收各从站车载控制器反馈的工况运行数据;
网关,通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,并通过无线路由器与上级工作站进行数据交互。
目前隧道专用施工设备(如悬臂掘进机)主要是通过ECU(车载控制器)实现对设备的控制,现场总线用的是CAN-bus,CAN-bus网络通信通过串行总线形成一主多从的通信模式,实现电气控制系统中各子系统之间的数据交换和控制。CAN总线是一种普遍应用的工业现场总线,具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低等特点,同时也支持分布式控制及实时性控制。而以太网通信是最普及的局域网技术,具有廉价、开放等特点,是构筑互联网的基础。将两者结合,构建基于以太网和CAN-bus网络技术隧道施工设备数据交互系统,是实现隧道施工专用设备系统化、自动化和智能化的重要途径之一。 通过车载控制器、智能网关和上级工作站,利用智能网关分别通过TCP/ I P 协议与上级工作站连接和CAN-bus总线与车载控制系统连接,通过以太网和CAN-bus网络对车载控制系统和上级工作站的数据进行交互,保证数据交互过程中的可靠性、稳定性。
上述的,所述网关包含处理器,及分别与处理器连接的隔离CAN收发模块、以太网RJ45接口、无线AP模块和直流电源模块;隔离CAN收发模块通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,直流电源模块与外部220V电源连接,无线AP模块通过无线路由器与上级工作站连接。
上述的,还包含与主站车载控制器和各从站车载控制器连接的故障诊断装置,所述故障诊断装置与各车载控制器连接,用于依据接收到的设备运行数据确定故障状态并对设备运行相关数据进行屏蔽报警。对设备运行中的故障进行数据收集,分析故障原因,为设备的优化升级提供数据支撑;当系统出现故障时,可通过远程控制,对相关参数和逻辑进行屏蔽,实现设备在紧急情况下的运行。
本实用新型中,车载控制器通过CAN-bus现场总线对设备形成控制和数据读取,通过车载控制器获取工程车辆如悬臂掘进机各执行元件及电磁阀等运行数据,并利用CAN-bus网络串行总线形成一主多从的通信,主站ECU是核心,分站ECU参与对应控制设备的逻辑控制运算和向主站ECU发送、接收数据。主站ECU的can0、can1通过双路CAN-bus网络与智能网关can0、can1的连接,系统网络双路的冗余配置,保证了通信的稳定和可靠性。智能网关包括有ARM9微处理器、隔离can收发模块、以太网RJ45口、无线AP和直流电源模块,智能网关实现以太网和CAN-bus网络两种不同网络通信的数据交换。上级工作站利用无线无线路由器、AP和智能网关实现数据互联互通,实现对车载ECU控制程序远程监控调试,及对隧道施工设备运行状态的监控,对设备运行中的故障进行数据收集,分析故障原因,为设备的优化升级提供数据支撑,并可实现故障远程应急功能,当系统出现故障时,可数据交互设备实现远程控制,对相关参数和逻辑进行屏蔽,实现设备在特殊情况下的运行。
本实用新型不局限于上述具体实施方式,本领域技术人员还可据此做出多种变化,但任何与本实用新型等同或者类似的变化都应涵盖在本实用新型权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,其特征在于,包含:
若干从站车载控制器,用于根据交互请求采集隧道施工设备中相应工况运行数据;
主站车载控制器,通过CAN-bus网络串行总线与各从站车载控制器连接,接收各从站车载控制器反馈的工况运行数据;
网关,通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,并通过无线路由器与上级工作站进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,其特征在于,所述网关包含处理器,及分别与处理器连接的隔离CAN收发模块、以太网RJ45接口、无线AP模块和直流电源模块;隔离CAN收发模块通过双路CAN-bus网络与主站车载控制器连接,直流电源模块与外部220V电源连接,无线AP模块通过无线路由器与上级工作站连接。
3.根据权利要求1所述的基于以太网和CAN-bus网络的隧道施工数据交互设备,其特征在于,还包含与主站车载控制器和各从站车载控制器连接的故障诊断装置,所述故障诊断装置与各车载控制器连接,用于依据接收到的设备运行数据确定故障状态并对设备运行相关数据进行屏蔽报警。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111970692A (zh) * 2020-04-02 2020-11-20 中国铁建重工集团股份有限公司 一种数据传输的方法、装置、设备及可读存储介质

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