一种剪叉车电动控制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种剪叉车电动控制器，包括上车控制器和下车控制器，所述上车控制器和下车控制器之间通过CAN总线连接；所述上车控制器包括连接的上车控制箱和控制器，上车控制箱通过电缆线与控制器相连接，上车控制箱顶部设有第一显示屏和第一操纵手柄，上车控制箱前设有第一急停旋钮；下车控制器包括连接的下车控制箱和控制器，下车控制箱通过电缆线与控制器相连接；所述下车控制箱顶部设有第二操纵手柄，下车控制箱前设有第二显示屏和第二急停旋钮。本发明直接用控制器驱动，高速稳定，上下车采用CAN总线通讯，减少上下车控制线，不易老化，并增加了安全方面设置，确保操作安全可靠。
【专利说明】一种剪叉车电动控制器 【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制器的技术领域，特别是剪叉车电动控制器的技术领域。 【【背景技术】】
[0002] 剪叉车做位一种可移动的高空作业平台，在机场、工厂、建筑工地、船厂等，用广泛 的应用。电动剪叉车相比柴油剪叉车，有低噪音、无污染，操作简单使用，节能环保等优点， 有了很大发展。早期产品都是通过开关控制继电器动作，再控制阀门动作，最终完成车辆的 前进/后退/上升/下降/左右转向。
[0003] 但是现有整个车辆系统中存在一些问题，比如中间继电器频繁动作，容易老化，接 触不良；中间继电器抗震性能不好，防水性不好，容易损坏;另外上下车控制线很多，最少要 10多条，每个控制功能都要至少一条控制线，包括上升/下降/前进/后退/左转/右转/高速/ 低俗/启动/停止/速度调节/电源等，这样造成了上下车控制电缆很粗，在平台上升，下降过 程中，不断弯折，很容易老化。同时，在车辆动作停止时，明显的惯性抖动，没法进行平稳停 止。
[0004] 国内没有专门针对电动剪叉车的控制器，通用的可编程控制器器(PLC)用于电动 检测车有一定的局限性。防护等级:通用可编程控制器防护等级一般是IP44,没有防尘防水 功能。开发板-防护等级IP65,防尘防水。满足电动检测车的工作环境要求。模拟量输入:通 用可编程控制器模拟量输入是〇~10V。需要外接模拟量扩展模块，测量范围受限。开发板-集成拟量输入是〇~32V。增加了测量范围，适应倾角传感器，重量传感器，电池电压测量保 护等。开关量输入:通用可编程控制器开关量输入固定。开发板-开关量输入范围宽(DC8V以 上高电平，一下低电平)控制器电源:通用可编程控制器要求电源电压固定。开发板-适应电 压范围宽(DC8V~DC32V)，电动剪叉车，采用电平供电，电平满载和空载/低电量等情况下， 电源电压波动大。开关量输出：电动剪叉车开关量输出主要是控制开关阀，动作电流一般是 1-2A通用可编程控制器，晶体管输出一般戴载能力最大0.5A;继电器输出戴载能力3A，但是 开关速度慢，一般20MS(受限线圈动作时间），不能频繁动作，触电有使用寿命一般100000 次。开发板-采用高速CMOS管，开关速度快US级，戴载能力大3A以上，满足需求。模拟量输出： 电动剪叉车模拟量输出控制比例阀，动作电流一般是0.1~1.5A。通用可编程控制器主题没 有模拟量输出，需要外接扩展模块，模拟量输出是〇~20MA，很难满足需求。开发板-采用高 速CMOS管，PWM调制输出，控制感性负载(比例阀）可以输出0.1~3A。CAN总线:通用可编程控 制器主体一般没有CAN总线，需要外接扩展模块。开发板-集成CAN总线。所以通用控制器很 难完成剪叉车的控制功能。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种剪叉车电动控制器，直接用 控制器驱动，高速稳定，上下车采用CAN总线通讯，减少上下车控制线，不易老化，并增加了 安全方面设置，确保操作安全可靠。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出了一种剪叉车电动控制器，包括上车控制器和下车 控制器，所述上车控制器和下车控制器之间通过CAN总线连接;所述上车控制器包括连接的 上车控制箱和控制器，上车控制箱通过电缆线与控制器相连接，上车控制箱顶部设有第一 显示屏和第一操纵手柄，上车控制箱前设有第一急停旋钮;下车控制器包括连接的下车控 制箱和控制器，下车控制箱通过电缆线与控制器相连接;所述下车控制箱顶部设有第二操 纵手柄，下车控制箱前设有第二显示屏和第二急停旋钮。
[0007] 作为优选，所述上车控制器输入端连接数据采集装置，下车控制器输出端连接控 制阀和电机。
[0008] 作为优选，所述第二显示屏旁设有指示灯，第二显示屏下方设有调节按钮，调节按 钮包括所有动作开关，第二急停旋钮上方设有电源开关。
[0009] 作为优选，所述控制器底部设有连接器，连接器内设有若干个连接器针脚。
[0010] 作为优选，所述控制器内置32位处理器ARM架构和模数转换器。
[0011] 本发明的有益效果:本发明去掉了中间继电器，直接用控制器驱动，高速稳定。上 下车采用CAN总线通讯，减少上下车控制线，最后只需5条控制线电源2条/急停1条/CAN总线 通讯。
[0012] 安全方面，急停按钮按下(常闭点断开)整车电源断开，车辆断电刹车，确保危险发 生能够，无条件停止车辆动作。增加倾斜检测，检测车辆倾斜度，防止平台升高时，车辆重心 偏移，防止车型倾翻。增加转向角度检测，自动控制内轮和外轮的转向角度，使车辆转向平 稳，延长轮胎使用寿命。增加平台重量检测，高空作业平台如果载重超过平台能够承受的重 量，会很危险。增加平台重量检测可以防止这中危险发生。半空禁行功能。当平台升到一定 高度(比如5m)，这时平台前进和后退就会有很大的晃动。这时只允许低速动作。
[0013]上车控制器采用双处理器做冗余处理，保证采集数据可靠稳定。动作信号可靠。
[0014] 本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 【【附图说明】】
[0015] 图1是本发明一种剪叉车电动控制器的上车控制箱示意图；
[0016] 图2是本发明一种剪叉车电动控制器的控制器主视图；
[0017] 图3是本发明一种剪叉车电动控制器的控制器仰视图；
[0018] 图4是本发明一种剪叉车电动控制器的下车控制箱示意图；
[0019] 图5是本发明一种剪叉车电动控制器的控制模块框图；
[0020] 图6是本发明一种剪叉车电动控制器的上车控制器接线图；
[0021] 图7是本发明一种剪叉车电动控制器的下车控制器接线图；
[0022] 图8是本发明一种剪叉车电动控制器的电源部分电路连接图；
[0023] 图9是本发明一种剪叉车电动控制器的主控芯片电路连接图；
[0024] 图10是本发明一种剪叉车电动控制器的运行代码指示图；
[0025] 图11是本发明一种剪叉车电动控制器的模拟量电源电压手柄位置读取部分电路 连接图；
[0026] 图12是本发明一种剪叉车电动控制器的开关量功能读取部分电路连接图；
[0027] 图13是本发明一种剪叉车电动控制器的RS232串口通讯部分电路连接图；
[0028]图14是本发明一种剪叉车电动控制器的CAN通讯部分电路连接图；
[0029]图15是本发明一种剪叉车电动控制器的双处理器的冗余系统电路连接图；
[0030]图16是本发明一种剪叉车电动控制器的M⑶处理器电路连接图；
[0031] 图17是本发明一种剪叉车电动控制器的CAN通讯电路连接图；
[0032] 图18是本发明一种剪叉车电动控制器的开关量及PWM输出电路连接图；
[0033] 图19是本发明一种剪叉车电动控制器的供电电路连接示意图。
[0034]图中：1-上车控制箱、2-第一急停旋钮、3-第一操纵手柄、4-控制器、5-连接器、51-连接器针脚、6-下车控制箱、7-调节按钮、8-指示灯、9-第二显示屏、10-第二操纵手柄、11-电源开关、12-第二急停旋钮。 【【具体实施方式】】
[0035] 参阅图1~图19,本发明，包括上车控制器和下车控制器，所述上车控制器和下车 控制器之间通过CAN总线连接;所述上车控制器包括连接的上车控制箱1和控制器4,上车控 制箱1通过电缆线与控制器4相连接，上车控制箱1顶部设有第一显示屏和第一操纵手柄3， 上车控制箱1前设有第一急停旋钮2;下车控制器包括连接的下车控制箱6和控制器4,下车 控制箱6通过电缆线与控制器4相连接;所述下车控制箱6顶部设有第二操纵手柄10，下车控 制箱6前设有第二显示屏9和第二急停旋钮12,第二显示屏9对故障及运行状态等进行显示。
[0036] 所述上车控制器输入端连接数据采集装置，下车控制器输出端连接控制阀和电 机。所述第二显示屏9旁设有指示灯8,第二显示屏9下方设有调节按钮7,调节按钮7包括所 有动作开关，车辆可以在上车或下车操作所有动作，默认上车操作。第二急停旋钮12上方设 有电源开关11。所述控制器4底部设有连接器5，连接器5内设有若干个连接器针脚51。所述 控制器4内置32位处理器ARM架构和模数转换器。
[0037]图6、图7中，上车控制线号经控制器采集处理，再CAN总线发给下车控制器。保证整 个系统安全可靠。
[0038] 安全:急停按钮按下(常闭点断开)整车电源断开，车辆断电刹车，确保危险发生能 够，无条件停止车辆动作。上车控制器采用双处理器做冗余处理，保证采集数据可靠稳定。 动作信号可靠。增加倾斜检测，检测车辆倾斜度，防止平台升高时，车辆重心偏移，防止车型 倾翻。增加转向角度检测，自动控制内轮和外轮的转向角度，使车辆转向平稳，延长轮胎使 用寿命。
[0039] 增加平台重量检测，高空作业平台如果载重超过平台能够承受的重量，会很危险。 增加平台重量检测可以防止这中危险发生。半空禁行功能。当平台升到一定高度(比如5m)， 这时平台前进和后退就会有很大的晃动。这时只允许低速动作。
[0040] 连接器针脚定义
[0042] 图8中，电源部分，新技术优点：采用DC-DC高效调压方案，实际效能可达到85%，宽 电压输入DC8V~DC32V，PWM调压节能，系统待机电流只有20MA以下。图中使用的LM2596调压 芯片特点：可调输出电压范围1.2V~37V±4%;输出线性好且负载可调节;输出电流可高达 3A;输入电压可高达40V;采用150KHZ的内部振荡频率，属于第二代开关电压调节器，功耗 小、效率高;低功耗待机模式，IQ的典型值为80yA; TTL断电能力；具有过热保护和限流保护 功能。
[0043] 普通技术缺点：普通直接降压，消耗大一般有100MA以上的待机电流。在剪叉车长 期待机时，表现明显。
[0044] 图9中，芯片部分，ARM 32位的Cortex?-M3工业内核，高速稳定。
[0045]内核:ARM 32位的Cortex?-M3 CPU。最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访 问时可达 1 ? 25DMips/MHz(Dhrystone 2 ? 1) 〇 [0046]单周期乘法和硬件除法。
[0047] 存储器:从256K至512K字节的闪存程序存储器。高达64K字节的SRAM。
[0048] 带4个片选的静态存储器控制器。支持CF卡、SRAM、PSRAM、N0R和NAND存储器，并行 LCD接口，兼容8080/6800模式。
[0049] 时钟、复位和电源管理。
[0050] 2.0~3.6伏供电和I/O引脚。
[0051 ] 上电/断电复位(P0R/PDR)、可编程电压监测器(PVD)。
[0052] 4~16MHz晶体振荡器。
[0053]内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器。
[0054]内嵌带校准的40kHz的RC振荡器。
[0055]带校准功能的32kHz RTC振荡器。
[0056] 低功耗，睡眠、停机和待机模式，VBAT为RTC和后备寄存器供电。
[0057] 3个12位模数转换器，lys转换时间（多达21个输入通道）。
[0058] 转换范围：0至3.6V。
[0059]三倍采样和保持功能。
[0060]温度传感器。
[0061 ] 2通道12位D/A转换器。
[0062] DMA: 12通道 DMA 控制器。
[0063] 支持的外设：定时器、ADC、DAC、SDI0、I2S、SPI、I2(^PUSART。
[0064] 调试模式，串行单线调试(SWD)和JTAG接口，Cortex-M3内嵌跟踪模块(ETM)。
[0065] 多达112个快速I/O端口。
[0066] 51/80/112个多功能双向的I/O口，所有I/O口可以映像到16个外部中断;几乎所有 端口均可容忍5V信号。
[0067] 多达11个定时器，多达4个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出 比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入。
[0068] 2个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器，2个看门狗 定时器(独立的和窗口型的），系统时间定时器:24位自减型计数器。
[0069] 2个16位基本定时器用于驱动DAC。
[0070] 多达13个通信接口，多达2个I2C接口（支持SMBus/PMBus)，多达5个USART接口（支 持IS07816，LIN，IrDA接口和调制解调控制），多达3个SPI接口（18M位/秒），2个可复用为I2S 接口。
[0071] CAN接口（2.0B主动），USB 2.0全速接口，SDI0接口。
[0072] CRC计算单元，96位的芯片唯一代码。
[0073]普通单片机:普通51系列的速度和稳定性要差上很多。
[0074]图10中，运行代码部分，增加车辆运行状态显示，运行速度，故障代码。LED断码管 显不〇
[0075] LED发光二极管指示，电源指示/通讯指示/故障指示/高速/低速/平台上升/平台 下降/车辆前进/车辆后退/
[0076] 普通技术缺点：用钮子开关控制功能选项，没有动作状态指示。
[0077] 图11中，模拟量电源电压手柄位置读取部分，电源电压/5V手柄电压电压，检测反 馈。实现电源高压低压保护，手柄电源电压检测保证手柄安全动作，保证车辆安全。
[0078] 图12中，开关量功能读取部分，集成手柄开关量检测，完成车辆功能。
[0079] 采用电阻分压，电容滤波方案检测开关量输入点和模拟量输入，高阻值电阻可以 把输入点的输入电压范围提高到(〇~100V)，比较器/放大器用于输入点检测，变换电压信 号。
[0080] 图13中，串口通讯芯片，用于下载程序，故障调试监控等。
[0081 ]图14中，CAN总线收发器，可以根据CAN总线控制器(STM32F单片机内部集成CAN总 线控制器)控制收发总线数据。
[0082]图15中，冗余系统，动作及收据保护，保证采集数据可靠稳定。备份主控制器运行 重要数据，检测存储设备运行数据(故障代码/发生时间/及产生故障时车辆运行数据）。 [0083] 故障代码表
[0085]
[0086] 本发明工作过程：
[0087] 本发明一种剪叉车电动控制器在工作过程中，分为上车控制器和下车控制器两部 分，上车控制器实时采集数据，通过CAN总线把数据返回给下车控制器，下车控制器，控制 阀/电机做相应动作。
[0088] 本发明去掉了中间继电器，直接用控制器驱动，高速稳定。上下车采用CAN总线通 讯，减少上下车控制线，最后只需5条控制线电源2条/急停1条/CAN总线通讯。车辆动作时， 加入启动和停止斜坡，启动和停止平稳安全。
[0089] 上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后 的方案均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种剪叉车电动控制器，其特征在于:包括上车控制器和下车控制器，所述上车控制 器和下车控制器之间通过CAN总线连接;所述上车控制器包括连接的上车控制箱（1)和控制 器(4)，上车控制箱（1)通过电缆线与控制器(4)相连接，上车控制箱（1)顶部设有第一显示 屏和第一操纵手柄(3)，上车控制箱（1)前设有第一急停旋钮(2);下车控制器包括连接的下 车控制箱(6)和控制器(4)，下车控制箱(6)通过电缆线与控制器(4)相连接;所述下车控制 箱(6)顶部设有第二操纵手柄（10)，下车控制箱(6)前设有第二显示屏(9)和第二急停旋钮 (⑵。2. 如权利要求1所述的一种剪叉车电动控制器，其特征在于:所述上车控制器输入端连 接数据采集装置，下车控制器输出端连接控制阀和电机。3. 如权利要求1所述的一种剪叉车电动控制器，其特征在于:所述第二显示屏(9)旁设 有指示灯(8)，第二显示屏(9)下方设有调节按钮(7)，调节按钮(7)包括所有动作开关，第二 急停旋钮(12)上方设有电源开关（11)。4. 如权利要求1所述的一种剪叉车电动控制器，其特征在于:所述控制器(4)底部设有 连接器(5)，连接器(5)内设有若干个连接器针脚(51)。5. 如权利要求1所述的一种剪叉车电动控制器，其特征在于:所述控制器(4)内置32位 处理器ARM架构和模数转换器。
【文档编号】B66F17/00GK106006473SQ201610290185
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】梁昊, 秦华
【申请人】威海华创自动化设备有限公司