一種通用型建築機器控制系統的製作方法
2024-02-15 04:51:15
專利名稱：一種通用型建築機器控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通用型建築機器控制系統。
背景技術：
在建築施工中，為了獲得路面平整度和符合要求的施工質量，建築機器都安裝了 自動找平及控制系統。自動找平的工作原理是預先人為地給出一個理想的基準線(面)， 通過傳感器把實測值與設定值的差值輸入微電子電路進行分析放大，轉換成電信號，然後 經由電液元件轉變成機械動作，使建築機器按預先給定的基準線(面)運行，達到平整地面 的目的。在機器上安裝自動找平裝置，可以使施工作業精度得到明顯提高，作業循環次數減 少，降低機械使用費用，提高施工質量和經濟效益，同時大大減輕駕駛員的勞動強度。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種通用型建築機器控制系統，該控制系統操作簡 單、使用可靠，是一種可廣泛應用於混凝土攤鋪機、浙青攤鋪機、銑刨機、推土機、挖掘機、平 地機的靈活、高效的控制系統。實現本實用新型目的的技術方案是一種通用型建築機器控制系統，包括數字控 制器、數字傳感器、建築機器電磁閥和總站，數字控制器與數字傳感器通過CAN總線技術實 現通信連接；所述數字傳感器檢測路面信息，並通過CAN總線傳輸給數字控制器，數字控制 器根據接收到的數據類型來判斷數字傳感器的類型以及根據標定的參數做出計算處理，輸 出負載控制信號控制建築機器電磁閥動作，並向總站發送實時的工況信息。本控制系統可接入GPS，採用10 30V的寬範圍供電電壓，並設有過流、過壓保護 電路。所述數字控制器採用DSP微處理器技術，包括晶片、按鍵、指示燈、顯示屏和參數 掉電保存器件；所述晶片包括TMS320LF2407A晶片、74ALVC164245晶片、74HC377晶片和 74HC244晶片，TMS320LF2407A晶片為控制晶片，數字控制器通過TMS320LF2407A晶片內置 的CAN模塊進行CAN總線數據接收和發送，74ALVC164245晶片和74HC377晶片用於對系統 電路的外部I/O 口進行擴展，74HC244晶片用於讀取按鍵的值；所述按鍵有四個，用於調出 菜單項和參數設置；所述指示燈採用四組高亮度LED指示燈；所述顯示屏採用段式IXD液 晶顯示屏；所述參數掉電保存器件採用AT24系列存儲器。本控制系統設有PNP與NPN兩種負載輸出模式，輸出脈衝寬度獨立可調，最大輸出 電流為3A，設有負載短路保護裝置，採用中文操作界面。本控制系統設有手動和自動兩種工作模式，通過數字控制器的按鍵可以在兩種工 作模式間自由切換。所述數字傳感器包括轉動傳感器、數字坡度傳感器、超聲波滑靴和雷射接收儀。本控制系統可以根據不同工況及現場要求擴展新型傳感器。所述各類數字傳感器均包括內置控制器、CAN總線通信模塊、信號採集模塊、信號調理模塊和傳感器，傳感器將採集到的信號傳送給信號調理模塊，信號調理模塊對信號進 行處理後傳送給信號採集模塊，信號採集模塊將採集的數據由內置控制器處理，並通過CAN 總線通信模塊發送到CAN總線，同時，內置控制器通過CAN總線通信模塊接收控制信息，更 新調整數字傳感器的參數；所述內置控制器採用可在線編程的AVR系列ATmegal28單片機； 所述CAN總線通信模塊由SJA1000和PCA82C50/251組成。本實用新型具有以下的有益效果(1)本實用新型的數字控制器根據接收到的數 據類型來判斷數字傳感器的類型以及根據標定的參數做出計算處理，輸出負載控制信號控 制建築機器電磁閥動作，並向總站發送實時的工況信息，這種結構使得通電後數字控制器 能立即識別傳感器類型；數字傳感器精確的傳感器技術，能準確探測路面的狀況，使建築機 器能精確施工，節省了資金和時間；CAN總線技術安全可靠，提高了整機性能和施工質量； 控制系統具有遠程監控功能，實現三維控制，沒有機械件磨損，使用壽命高。(2)本實用新型的74ALVC164245晶片和74HC377晶片用於對系統電路的外部 I/O 口進行擴展，這種結構使得建築機器控制系統能夠利用讀寫時序和地址信號對各個 74HC377進行選通，實現了 16位I/O 口控制並行LED指示燈、IXD顯示屏的動態顯示以及電 磁閥的PWM信號輸出。(3)本實用新型的74HC244晶片用於讀取按鍵的值，這樣74HC244晶片讀取的鍵值 配合74ALVC164245晶片的雙向性便能達到充分利用系統資源，實現系統功能的目的。(4)本實用新型的數字控制器設有參數掉電保存器件，這種結構能有效避免對建 築機器控制系統的控制參數的重複設置。(5)本實用新型設有PNP與NPN兩種負載輸出模式，輸出脈衝寬度獨立可調，最大 輸出電流為3A，設有負載短路保護裝置，採用中文操作界面，這種結構使得建築機器控制系 統操作便捷、指示形象，具有很好的人機互動界面，以及自檢和故障檢測顯示功能。(6)本實用新型的數字傳感器包括轉動傳感器、數字坡度傳感器、超聲波滑靴和激 光接收儀，先進的數字傳感器技術使得建築機器控制系統穩定可靠，施工作業精度高。(7)本實用新型可以根據不同工況及現場要求擴展新型傳感器，這種結構使得建 築機器控制系統具有較高的靈活性。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據具體實施例並結合附 圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為本實用新型的硬體電路組成框圖。圖3為本實用新型數字控制器軟體流程圖。圖4為本實用新型數字傳感器軟體流程圖。圖5為本實用新型數字控制器操作菜單框圖。附圖中標號為數字控制器1、晶片 11、TMS320LF2407A 晶片 11_1、74ALVC164245 晶片 11-2、 74HC377晶片11-3、74HC244晶片11_4、按鍵12、指示燈13、顯示屏14、參數掉電保存器件 15、數字傳感器2、內置控制器21、CAN總線通信模塊22、信號採集模塊23、信號調理模塊24、傳感器25、建築機器電磁閥3、總站4。
具體實施方式
(實施例1)見圖1，本實施例包括數字控制器1、數字傳感器2、建築機器電磁閥3和總站4。本控制系統可接入GPS，設有手動和自動兩種工作模式，採用10 30V的寬範圍供 電電壓，並設有反極性、過流、過壓保護電路。數字控制器1與數字傳感器2通過CAN總線 技術實現通信連接；數字傳感器2檢測路面信息，並通過CAN總線傳輸給數字控制器1，數 字控制器1根據接收到的數據類型來判斷數字傳感器2的類型以及根據標定的參數做出計 算處理，輸出負載控制信號控制建築機器電磁閥3動作，並向總站4發送實時的工況信息。見圖2，數字控制器1採用DSP微處理器技術，包括晶片11、按鍵12、指示燈13、顯 示屏14和參數掉電保存器件15 ；晶片11包括TMS320LF2407A晶片11_1、74ALVC164245芯 片 11-2、74HC377 晶片 11-3 和 74HC244 晶片 11-4, TMS320LF2407A 晶片 11-1 為控制晶片， 數字控制器1通過TMS320LF2407A晶片11_1內置的CAN模塊進行CAN總線數據接收和發 送，74ALVC164245晶片11_2和74HC377晶片11_3用於對系統電路的外部I/O 口進行擴展， 74HC244晶片11-4用於讀取按鍵12的值；按鍵12有四個，用於調出菜單項和參數設置，參 數包括靈敏度、控制範圍、位置係數、三維控制、死區、比例區、基準值、輸出模式、輸出脈衝 寬度和液壓記錄，參數均可現場設定，並採用掉電保存，同時實測數據可校正顯示；指示燈 13採用四組高亮度LED指示燈；顯示屏14採用段式IXD液晶顯示屏；參數掉電保存器件15 採用AT24系列存儲器。數字傳感器2包括轉動傳感器、數字坡度傳感器、超聲波滑靴和雷射 接收儀。各類數字傳感器2均包括內置控制器21、CAN總線通信模塊22、信號採集模塊23、 信號調理模塊24和傳感器25，傳感器25將採集到的信號傳送給信號調理模塊24，信號調 理模塊24對信號進行處理後傳送給信號採集模塊23，信號採集模塊23將採集的數據由內 置控制器21處理，並通過CAN總線通信模塊22發送到CAN總線，同時，內置控制器21通過 CAN總線通信模塊22接收控制信息，更新調整數字傳感器2的參數；內置控制器21採用可 在線編程的AVR系列ATmegal28單片機；CAN總線通信模塊22由SJA1000和PCA82C50/251 組成。本控制系統可以根據不同工況及現場要求擴展新型傳感器。本控制系統設有PNP與 NPN兩種負載輸出模式，輸出脈衝寬度獨立可調，最大輸出電流為3A，設有負載短路保護裝 置，採用中文操作界面。見圖3，系統上電，數字傳感器2的運行步驟和過程如下①、系統初始化；②、CAN總線初始化；③、參數讀取，主要為掉電存儲的系統參數；④、數據循環採集處理；⑤、判斷數據是否正常，正常則通過CAN對數字控制器1進行數據發送，並指示燈 13顯示正常信號，數據異常判斷異常類型，並向數字控制器1發送異常標誌，同時指示燈13 報警；⑥、在完成一次數據採集發送後，檢測參數變化標誌位，若發生變化，則需要更新 參數存儲，然後回到數據採集重新循環步驟④ ⑥，若無改變，則直接循環步驟④ ⑥。
5[0038]見圖4，數字控制器1的運行步驟和過程如下①、數字控制器1自檢，系統初始化及CAN總線進行初始化，原有參數讀取；②、循環判斷有無CAN總線數據，若無則顯示屏14、指示燈13報警無傳感器，有 CAN數據，則根據CAN數據中的數字傳感器2發來的ID數據判斷是哪種類型的數字傳感器 2，實現數字傳感器2的識別；③、識別數字傳感器2的類型，並配置參數；④、數字傳感器2數據接收並處理；⑤、判斷處於手動或者自動工作模式；手動模式下，顯示屏14顯示實測傳感器值，指示燈13無指示，可循環查看菜單選 項，並設置系統工作參數，包括靈敏度、控制範圍、位置係數、三維控制、死區、比例區、基準 值、輸出脈衝寬度及液壓記錄，還可以切換手動模式到自動模式。自動模式下，顯示屏14顯示基準值，指示燈13指示輸出方向，計算並輸出建築機 器電磁閥3的PWM信號；⑥、判斷數字傳感器2是否正常，正常則循環⑤ ⑥，不正常，則報警輸出，並回到 ②；⑦、施工過程中可改變基準及其他部分參數的設定。見圖5，通過按鍵12可循環查看菜單選項，並設置系統工作參數，包括靈敏度、控 制範圍、位置係數、三維控制、死區、比例區、基準值、輸出脈衝寬度及液壓記錄；還可以通過 按鍵12使系統在手動和自動兩種工作模式間切換。應當理解，以上所描述的具體實施例僅用於解釋本實用新型，並不用於限定本實 用新型。由本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護 範圍之中。
權利要求一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於包括數字控制器(1)、數字傳感器(2)、建築機器電磁閥(3)和總站(4)，數字控制器(1)與數字傳感器(2)通過CAN總線技術實現通信連接；所述數字傳感器(2)檢測路面信息，並通過CAN總線傳輸給數字控制器(1)，數字控制器(1)根據接收到的數據類型來判斷數字傳感器(2)的類型以及根據標定的參數做出計算處理，輸出負載控制信號控制建築機器電磁閥(3)動作，並向總站(4)發送實時的工況信息。
2.根據權利要求1所述的一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於本控制系統可 接入GPS，採用10 30V的寬範圍供電電壓，並設有反極性、過流、過壓保護電路。
3.根據權利要求2所述的一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於所述數字控制 器(1)採用DSP微處理器技術，包括晶片(11)、按鍵(12)、指示燈(13)、顯示屏(14)和參 數掉電保存器件(15)；所述晶片(11)包括TMS320LF2407A晶片(11-1)、74ALVC164245芯 片(11-2)、74HC377 晶片(11-3)和 74HC244 晶片(11-4)，TMS320LF2407A 晶片(11-1)為控 制晶片，數字控制器⑴通過TMS320LF2407A晶片(11_1)內置的CAN模塊進行CAN總線數 據接收和發送，74ALVC164245晶片(11_2)和74HC377晶片(11_3)用於對系統電路的外部 I/O 口進行擴展，74HC244晶片(11_4)用於讀取按鍵(12)的值；所述按鍵(12)有四個，用 於調出菜單項和參數設置；所述指示燈(13)採用四組高亮度LED指示燈；所述顯示屏(14) 採用段式LCD液晶顯示屏；所述參數掉電保存器件(15)採用AT24系列存儲器。
4.根據權利要求3所述的一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於本控制系統設 有PNP與NPN兩種負載輸出模式，輸出脈衝寬度獨立可調，最大輸出電流為3A，設有負載短 路保護裝置，採用中文操作界面。
5.根據權利要求4所述的一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於所述數字傳感 器(2)包括轉動傳感器、數字坡度傳感器、超聲波滑靴和雷射接收儀。
6.根據權利要求5所述的一種通用型建築機器控制系統，其特徵在於所述各類數字 傳感器⑵均包括內置控制器(21)、CAN總線通信模塊(22)、信號採集模塊(23)、信號調理 模塊(24)和傳感器(25)，傳感器(25)將採集到的信號傳送給信號調理模塊(24)，信號調 理模塊(24)對信號進行處理後傳送給信號採集模塊(23)，信號採集模塊(23)將採集的數 據由內置控制器(21)處理，並通過CAN總線通信模塊(22)發送到CAN總線，同時，內置控 制器(21)通過CAN總線通信模塊(22)接收控制信息，更新調整數字傳感器(2)的參數；所 述內置控制器(21)採用可在線編程的AVR系列ATmegal28單片機；所述CAN總線通信模 土夬(22)由 SJA1000 和 PCA82C50/251 組成。
專利摘要本實用新型公開了一種通用型建築機器控制系統，包括數字控制器、數字傳感器、建築機器電磁閥和總站，數字控制器與數字傳感器通過CAN總線技術實現通信連接，數字傳感器檢測路面信息，並通過CAN總線傳輸給數字控制器，數字控制器根據接收到的數據類型來判斷數字傳感器的類型以及根據標定的參數做出計算處理，輸出負載控制信號控制建築機器電磁閥動作，並向總站發送實時的工況信息。本實用新型在通電後數字控制器能立即識別傳感器類型；數字傳感器精確的傳感器技術，能準確探測路面的狀況，使建築機器能精確施工，節省了資金和時間；CAN總線技術安全可靠，提高了整機性能和施工質量。
文檔編號G05B19/418GK201673395SQ20102014922
公開日2010年12月15日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者關繼文, 葉曉東, 孔令成, 李開霞, 王丹 申請人:常州機械電子工程研究所