工程機械及其總線控制系統的製作方法

2023-10-10 02:36:44 7

專利名稱：工程機械及其總線控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種工程機械總線控制系統。此外，本發 明還涉及一種包括該總線控制系統的工程機械。
背景技術：
混凝土作為一種優秀的建築材料，被廣泛地應用到人們日常生活中。隨著科學技 術的進步和經濟的不斷發展，社會對水泥和混凝土的需求量越來越大，混凝土實際上已經 成為現代社會的基礎。鑑於此，越來越多的商品混凝土攪拌站和工程混凝土攪拌站被建設 用於給周邊提供新攪拌的混凝土。混凝土攪拌站是生產混凝土混合料的大型設備，其控制系統直接關係到混凝土的 生產質量和工作效率。為了提高混凝土攪拌站控制系統的可靠性、實時性和抗幹擾性，通過 對混凝土攪拌站生產流程的分析，現有技術中設計了採用CAN總線的混凝土攪拌站控制系 統。具有CAN總線技術的控制系統具有通信可靠、抗幹擾性好和傳輸距離遠的特點，因而提 高了混凝土攪拌站控制系統的可靠性和靈活性。具有CAN總線的混凝土攪拌控制系統採用兩級分布式結構，由工控機和各智能節 點組成，各智能節點具體可以為稱重控制模塊或者擴展IO模塊。工控機上設有內置的邏輯 控制器，工作時，用戶向工控機上輸入混凝土配方和各個參數命令，混凝土配方和各個參數 命令經過工控機內部的邏輯控制器發送給稱重控制模塊；參數設定完成後，工控機發布命 令啟動生產，稱重控制模塊負責稱重計算和稱量狀態的回傳，擴展IO模塊負責輸入信號採 集及執行機構的驅動，同時工控機實時顯示稱量狀態並輸出報表。然而，上述現有技術中的具有CAN總線的混凝土攪拌控制系統具有如下缺點由於邏輯控制器是內置於工控機上，工控機發布的配方、參數命令以及其他命令 均通過邏輯控制器轉發給各個稱重控制模塊或者擴展IO模塊，同時各個稱重控制模塊或 者擴展IO模塊反饋的信息也均通過該內置的邏輯控制器反饋到工控機上，因而當該內置 的邏輯控制器出現故障無法工作時，整個控制系統便無法工作，從而導致混凝土攪拌站停 止生產。此外，需要說明的是，在浙青攪拌站、乾粉攪拌站或者其他具有分布式控制系統的 工程機械，也具有上述缺陷。有鑑於此，如何對現有技術中工程機械總線控制系統進行改進，使得其在邏輯控 制器出現故障時仍能工作，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題為提供一種工程機械總線控制系統，該控制系統在主控 制器出現故障時仍能實現混凝土的生產，從而提高了工作的可靠性。此外，本發明還提供一 種包括該總線控制系統的工程機械。為解決上述技術問題，本發明提供一種工程機械總線控制系統，包括工控機，所述工控機通過第一總線連接有至少一個稱重控制模塊和至少一個擴展IO模塊；所述工控機包括上位機和獨立於所述上位機之外設置的主控制器，且所述上位機 與所述主控制器連接；所述主控制器通過所述第一總線與各所述稱重控制模塊和各所述擴展IO模塊連 接，所述上位機還通過第二總線直接與多個所述擴展IO模塊連接。優選地，所述工程機械總線控制系統還包括GPS模塊及與所述GPS模塊連接的監 控裝置；所述主控制器通過所述第一總線與所述GPS模塊連接。優選地，所述主控制器設有系統配料狀態存儲模塊，所述系統配料狀態存儲模塊 與所述GPS模塊連接，以便將系統配料狀態發送給GPS模塊。優選地，所述稱重控制模塊設有稱重故障信息診斷器，所述主控制器設有與所述 稱重故障信息診斷器連接並接收其發出的稱重故障信息的稱重故障信息存儲模塊；所述稱重故障信息存儲模塊與所述GPS模塊連接，以便將所述稱重故障信息發送 給GPS模塊。優選地，所述擴展IO模塊設有擴展故障信息診斷器，所述主控制器設有與所述擴 展故障信息診斷器連接並接收其發出的擴展故障信息的擴展故障信息存儲模塊；所述擴展故障信息存儲模塊與所述GPS模塊連接，以便將所述擴展故障信息發送 給GPS模塊。優選地，所述擴展IO模塊連接有進料或卸料門故障信息檢測器，所述主控制器設 有通過所述擴展IO模塊與所述進料或卸料門故障信息檢測器連接的進料或卸料門故障信 息存儲模塊；所述進料或卸料門故障信息存儲模塊與所述GPS模塊連接，以便將進料或卸料門 故障信息傳輸給所述GPS模塊。優選地，所述擴展IO模塊連接有皮帶過載故障信息檢測器，所述主控制器設有通 過所述擴展IO模塊與所述皮帶過載故障信息檢測器連接的皮帶過載故障信息存儲模塊；所述皮帶過載故障信息存儲模塊與所述GPS模塊連接，以便將皮帶過載故障信息 傳輸給所述GPS模塊。優選地，所述擴展IO模塊連接有系統氣壓故障信息檢測器，所述主控制器設有通 過所述擴展IO模塊與所述系統氣壓故障信息檢測器連接的系統氣壓故障信息存儲模塊；所述系統氣壓故障信息存儲模塊與所述GPS模塊連接，以便將系統氣壓故障信息 傳輸給所述GPS模塊。優選地，所述監控裝置為用戶手機，所述GPS模塊通過無線網絡與所述用戶手機 連接。優選地，所述第一總線為CAN總線。優選地，所述第二總線為CAN總線。此外，為解決上述技術問題，本發明還提供一種工程機械，包括控制室；所述工程 機械還包括上述任一項所述的工程機械總線控制系統，所述上位機、所述主控制器和各所 述稱重控制模塊均設於所述控制室內。在現有技術的基礎上，本發明所提供的工程機械總線控制系統的工控機包括上位 機和獨立於所述上位機之外設置的主控制器，且所述上位機與所述主控制器連接；所述主控制器通過所述第一總線與多個所述稱重控制模塊和多個所述擴展IO模塊連接，所述上 位機還通過第二總線直接與多個所述擴展IO模塊連接。由於主控制器設置於上位機的外部，與上位機相互獨立，因而當主控制器出現故 障而無法工作時，上位機不受影響，仍能正常工作；並且，上位機又通過第二總線直接與各 個擴展IO模塊連接，因而可以直接在上位機上手動輸入命令，並將命令發送給各個擴展IO 模塊，然後各個擴展IO模塊驅動相應的執行機構，從而完成骨料、分料的稱量、水或者添加 劑的添加、上料、攪拌和卸料等工作，因而能夠實現混凝土的手動生產。綜上所述，本發明所提供的工程機械總線控制系統在主控制器出現故障時仍能實 現混凝土的生產，因而提高了工作的可靠性。此外，本發明所提供的包括該總線控制系統的 工程機械，其技術效果與該總線控制系統的技術效果基本相同，在此不再贅述。


圖1為本發明一種實施例中工程機械總線控制系統的結構框圖；圖2為圖1中工程機械總線控制系統的控制流程框圖；圖3為本發明另一種實施例中工程機械總線控制系統的結構框圖。其中，圖1至圖3中附圖標記與部件名稱之間的對應關係為1上位機；2 ；主控制器；21系統配料狀態存儲模塊；22稱重故障信息存儲模塊；23 擴展故障信息存儲模塊；24進料或卸料門故障信息存儲模塊；25皮帶過載故障信息存儲模 塊；26系統氣壓故障信息存儲模塊；3稱重控制模塊；31稱重故障信息診斷器；4擴展IO模塊；41擴展故障信息診斷器；42進料或卸料門故障信息診斷器；43皮 帶過載故障信息診斷器；44系統氣壓故障信息診斷器；5GPS模塊；6監控裝置；71傳感器；72電磁閥接觸器；73接近開關。
具體實施例方式本發明的核心為提供一種工程機械總線控制系統，該控制系統在主控制器出現故 障時仍能實現混凝土的生產，從而提高了工作的可靠性。此外，本發明另一個核心為提供一 種包括該總線控制系統的工程機械。為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實 施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1和圖2，圖1為本發明一種實施例中工程機械總線控制系統的結構框 圖；圖2為圖1中工程機械總線控制系統的控制流程框圖。在一種實施例中，本發明所提供的工程機械總線控制系統工控機、至少一個稱重 控制模塊和至少一個擴展IO模塊，並且工控機通過第一總線與各個稱重控制模塊和各個 擴展IO模塊連接。如圖1所示，在上述現有技術的基礎上，所述工控機包括上位機1和主控制器2， 該主控制器2獨立於上位機1之外設置，且上位機1與主控制器2連接，具體地，上位機1 和主控制器2可以通過乙太網連接；如圖1所示，主控制器2通過所述第一總線與各稱重控 制模塊3和各擴展IO模塊4連接，上位機1還通過第二總線直接與各擴展IO模塊4連接。需要說明的是，第一總線或者第二總線可以為CAN總線，當然也可以為其他類型的總線。在本實施例中，整個系統的邏輯控制由主控制器2來實現，該主控制器2包括攪拌 機控制、物料進料門控制、物料卸料門控制、電動機控制等；上位機1對整個控制系統進行監控管理，收集現場數據、發出控制信號和報警提 示，完成配方管理以及生產數據的顯示、存儲和列印；同時在手動模式下，上位機還可通過 CAN總線控制擴展IO模塊4，實現手動生產；稱重控制模塊3主要實現各個物料的稱量控制、參數及配方設定、重量動態顯示 等；此外，如圖1所示，該稱重控制模塊3可以連接有傳感器71，以便於稱重信息的回傳；擴展IO模塊4實現輸入信號採集及驅動執行機構，自動/手動控制模式下，其通 過CAN總線分別與主控制器2或上位機1進行連接；如圖2所示，擴展IO模塊4連接有電 磁閥接觸器72，並通過該電磁閥接觸器72驅動執行機構；同時，擴展IO模塊4連接有接近 開關73，以便回傳執行機構的動作狀態。當主控制器2沒有出現故障時，如圖2所示，上位機1發送配方及參數命令給主控 制器2，在自動模式下，主控制器2轉發給稱重控制模塊3，同時稱重控制模塊3的配方和參 數也可通過自身按鍵設定；參數設定完成後，可通過上位機1發送命令啟動生產；生產過程 中，各模塊分工如下主控制器2負責整個系統的邏輯控制，稱重控制模塊3負責稱重計算 及稱量狀態回傳，擴展IO模塊4負責輸入信號採集及執行機構的驅動，同時上位機1實時 顯示稱量狀態並輸出報表，從而實現了混凝土的自動生產。當主控制器2出現故障而無法工作時，由於主控制器2設置於上位機1的外部，與 上位機1相互獨立，因而上位機1不受主控制器2的影響，仍能正常工作；並且，上位機1又 通過CAN總線直接與各個擴展IO模塊4連接，因而如圖2所示，可以直接在上位機1上手 動輸入命令，並將命令發送給各個擴展IO模塊4，然後各個擴展IO模塊4驅動相應的執行 機構，從而完成骨料、粉料的稱量、水或者添加劑的添加、上料、攪拌和卸料等工作，因而能 夠實現混凝土的手動生產。綜上所述，本發明所提供的工程機械總線控制系統在主控制器2出現故障時仍能 實現混凝土的生產，因而提高了工作的可靠性。此外，需要說明的是，在本發明中，當上位機1出現故障而主控制器2完好時，仍可 以在稱重控制模塊3上輸入配方或者參數命令，同時通過主控制器2上設置的啟動按鈕向 擴展IO模塊4發出指令，進而驅動各執行機構，從而實現生產。由此可知，本發明在上位機 出現故障時也能實現生產。如圖1所示，在上述實施例中，所述工程機械總線控制系統還包括GPS模塊5及與 GPS模塊5連接的監控裝置6，該監控裝置6可以為監控中心或者用戶手機，並且GPS模塊 5可以通過無線網絡與該監控中心或者用戶手機連接；此外，主控制器2可以通過CAN總線 與該GPS模塊5連接。如圖2所示，主控制器2收集系統配料狀態等現場工況、以及設備狀態信息，並將 其發送給GPS模塊5，GPS模塊5將上述現場工況及設備狀態信息通過無線網絡發送到遠程 監控中心及客戶手機，可實現遠程信息查詢及故障診斷。請參考圖3，圖3為本發明另一種實施例中工程機械總線控制系統的結構框圖。本發明的另一種實施例是在上述實施例的基礎上作的改進。具體地，如圖2所示，在本實施例中，主控制器2設有系統配料狀態存儲模塊21，各個稱重控制模塊3將系統配 料狀態傳送到系統配料狀態存儲模塊21中；同時，系統配料狀態存儲模塊21與GPS模塊5 連接，以便將系統配料狀態發送給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將系統配料狀態傳輸給監 控中心或者用戶手機，從而可以是實現系統配料狀態的實時監控。如圖2所示，稱重控制模塊3設有稱重故障信息診斷器31，該稱重故障信息診斷器 31用於監測稱重控制模塊3的通訊或者埠異常狀態等稱重故障信息；主控制器2設有稱 重故障信息存儲模塊22，該稱重故障信息存儲模塊22與稱重故障信息診斷器31連接並接 收其發出的稱重故障信息；同時，稱重故障信息存儲模塊22與GPS模塊5連接，以便將所述 稱重故障信息發送給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將稱重故障信息發送給監控中心或者用 戶手機，根據該稱重故障信息，操作人員或者用戶可以採取相應的補救或者安全措施。如圖2所示，擴展IO模塊4設有擴展故障信息診斷器41，該擴展故障信息診斷器 41用於監測擴展IO模塊4的通訊或者埠異常狀態等擴展故障信息；主控制器2設有擴 展故障信息存儲模塊23，該擴展故障信息存儲模塊23與擴展故障信息診斷器41連接並接 收其發出的擴展故障信息；同時，擴展故障信息存儲模塊23與GPS模塊5連接，以便將所述 擴展故障信息發送給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將擴展故障信息發送給監控中心或者用 戶手機，根據該擴展故障信息，操作人員或者用戶可以採取相應的補救或者安全措施。此外，如圖2所示，擴展IO模塊4連接有進料或卸料門故障信息檢測器42，該種檢 測器可以為各種類型的接近開關或者傳感器，主控制器2設有進料或卸料門故障信息存儲 模塊24，該存儲模塊通過擴展IO模塊4與進料或卸料門故障信息檢測器42連接，並接收其 發送的進料或卸料門故障信息；同時，進料或卸料門故障信息存儲模塊24與GPS模塊5連 接，以便將進料或卸料門故障信息傳輸給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將上述進料或卸料 門故障信息傳送給監控中心或者用戶手機，根據該進料或卸料門故障信息，操作人員或者 用戶可以採取相應的補救或者安全措施。再者，如圖2所示，擴展IO模塊4連接有皮帶過載故障信息檢測器43，該種檢測器 可以為各種類型的接近開關或者傳感器，主控制器2設有皮帶過載故障信息存儲模塊25， 該存儲模塊通過擴展IO模塊4與皮帶過載故障信息檢測器43連接，並接收其發送的皮帶 過載故障信息；同時，皮帶過載故障信息存儲模塊25與GPS模塊5連接，以便將皮帶過載故 障信息傳輸給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將上述皮帶過載故障信息傳送給監控中心或者 用戶手機，根據該皮帶過載故障信息，操作人員或者用戶可以採取相應的補救或者安全措 施。最後，如圖2所示，擴展IO模塊4連接有系統氣壓故障信息檢測器44，該種檢測器 可以為各種類型的接近開關或者傳感器，主控制器2設有系統氣壓故障信息存儲模塊26， 該存儲模塊通過擴展IO模塊4與系統氣壓故障信息檢測器44連接，並接收其發送的系統 氣壓故障信息；同時，系統氣壓故障信息存儲模塊26與GPS模塊5連接，以便將系統氣壓故 障信息傳輸給GPS模塊5，該GPS模塊5進而將上述系統氣壓故障信息傳送給監控中心或者 用戶手機，根據該系統氣壓故障信息，操作人員或者用戶可以採取相應的補救或者安全措 施。需要說明的是，在上述實施例中，系統配料狀態存儲模塊21、稱重故障信息存儲模 塊22、擴展故障信息存儲模塊23、進料或卸料門故障信息存儲模塊24、皮帶過載故障信息存儲模塊25和系統氣壓故障信息存儲模塊26具體通過CAN總線與GPS模塊5連接，以便 將相應的故障信息發送給GPS模塊5。此外，本發明還提供一種工程機械，包括控制室；所述工程機械還上述任一種實施 例中的工程機械總線控制系統，上位機1、主控制器2、各稱重控制模塊3以及GPS模塊5均 設於所述控制室內，從而簡化四者之間的線路連接，同時擴展IO模塊4設於控制現場。所 述工程機械的其他部分，可以參照現有技術，本文不再展開。該工程機械具體可以為混凝土 攪拌站、浙青攪拌站、乾粉攪拌站或者其他可以採用上述總線控制系統的工程機械。以上對本發明所提供的工程機械及其總線控制系統進行了詳細介紹。本文中應用 了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解 本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本 發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明 權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種工程機械總線控制系統，包括工控機，所述工控機通過第一總線連接有至少一 個稱重控制模塊C3)和至少一個擴展IO模塊；其特徵在於，所述工控機包括上位機(1)和獨立於所述上位機(1)之外設置的主控制器O)，且所述 上位機(1)與所述主控制器( 連接；所述主控制器( 通過所述第一總線與各所述稱重控制模塊C3)和各所述擴展IO模 塊(4)連接，所述上位機(1)還通過第二總線直接與各所述擴展IO模塊(4)連接。
2.如權利要求1所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述工程機械總線控制 系統還包括GPS模塊(5)及與所述GPS模塊(5)連接的監控裝置(6)；所述主控制器(2)通 過所述第一總線與所述GPS模塊( 連接。
3.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述主控制器(2)設有系 統配料狀態存儲模塊(21)，所述系統配料狀態存儲模塊與所述GPS模塊( 連接，以 便將系統配料狀態發送給GPS模塊(5)。
4.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述稱重控制模塊C3)設有稱重故障信息診斷器(31)，所述主控制器( 設有與所 述稱重故障信息診斷器(31)連接並接收其發出的稱重故障信息的稱重故障信息存儲模塊 (22)；所述稱重故障信息存儲模塊0 與所述GPS模塊( 連接，以便將所述稱重故障信息 發送給GPS模塊(5)。
5.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述擴展IO模塊(4)設有擴展故障信息診斷器(41)，所述主控制器( 設有與所述 擴展故障信息診斷器Gl)連接並接收其發出的擴展故障信息的擴展故障信息存儲模塊 (23)；所述擴展故障信息存儲模塊與所述GPS模塊( 連接，以便將所述擴展故障信息 發送給GPS模塊(5)。
6.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述擴展IO模塊(4)連接有進料或卸料門故障信息檢測器(42)，所述主控制器(2)設 有通過所述擴展IO模塊(4)與所述進料或卸料門故障信息檢測器0 連接的進料或卸料 門故障信息存儲模塊04)；所述進料或卸料門故障信息存儲模塊04)與所述GPS模塊(5)連接，以便將進料或卸 料門故障信息傳輸給所述GPS模塊(5)。
7.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述擴展IO模塊(4)連接有皮帶過載故障信息檢測器(43)，所述主控制器( 設有通 過所述擴展IO模塊(4)與所述皮帶過載故障信息檢測器連接的皮帶過載故障信息存 儲模塊(25)；所述皮帶過載故障信息存儲模塊0 與所述GPS模塊( 連接，以便將皮帶過載故障 信息傳輸給所述GPS模塊(5)。
8.如權利要求2所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述擴展IO模塊(4)連接有系統氣壓故障信息檢測器(44)，所述主控制器( 設有通 過所述擴展IO模塊(4)與所述系統氣壓故障信息檢測器G4)連接的系統氣壓故障信息存儲模塊(26)；所述系統氣壓故障信息存儲模塊06)與所述GPS模塊( 連接，以便將系統氣壓故障 信息傳輸給所述GPS模塊(5)。
9.如權利要求2至8任一項所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述監控裝置 (6)為用戶手機，所述GPS模塊( 通過無線網絡與所述用戶手機連接。
10.如權利要求1至8任一項所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述第一總 線為CAN總線。
11.如權利要求1至8任一項所述的工程機械總線控制系統，其特徵在於，所述第二總 線為CAN總線。
12.—種工程機械，包括控制室；其特徵在於，所述工程機械包括如權利要求1至11任 一項所述的工程機械總線控制系統，所述上位機(1)、所述主控制器( 和各所述稱重控制 模塊C3)均設於所述控制室內。
全文摘要
本發明公開了一種工程機械總線控制系統，包括工控機，所述工控機通過第一總線連接有至少一個稱重控制模塊(3)和至少一個擴展IO模塊(4)；所述工控機包括上位機(1)和獨立於所述上位機(1)之外設置的主控制器(2)，且所述上位機(1)與所述主控制器(2)連接；所述主控制器(2)通過所述第一總線與各所述稱重控制模塊(3)和各所述擴展IO模塊(4)連接，所述上位機(1)還通過第二總線直接與各所述擴展IO模塊(4)連接。該控制系統在主控制器(2)出現故障時仍能實現混凝土的生產，從而提高了工作的可靠性。此外，本發明還公開了一種包括該總線控制系統的工程機械。
文檔編號G05B19/418GK102129236SQ20101059316
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者周繼輝, 周翔, 許建中 申請人:三一重工股份有限公司