专利名称：一种挖掘机在线故障诊断系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工程机械的在线故障诊断系统及方法，具体是一种挖掘机在线故障诊断系统及方法，属于挖掘机故障诊断技术领域。
背景技术：
液压挖掘机是复杂的机、电、液一体化的工程机械设备，维修专业性很强。近年来，我国挖掘机行业发展迅速，但技术力量落后、技术人员缺少等问题也逐渐暴露出来。使液压挖掘机由以前的机械和液压占主导地位转变为典型的机电液一体化产品，简单的直观判断已不能满足机器的维修要求，对服务和维修人员也提出了更高的要求。随着电子控制和监控技术在液压挖掘机上的大量使用，充分利用现代微电子技术、传感器技术及智能故障诊断技术，不仅能实现机器的智能化控制，而且通过故障参数的采集和智能分析，以提高和改善挖掘机的故障诊断速度和维修质量，将故障消除在萌芽阶段，保证设备的良好经济性。目前在挖掘机特别是控制系统的现场服务及调试过程中，主要是通过联机调试， 即在笔记本电脑或PC机上通过编程环境进行参数设置或修改。除了需要修改程序(非简单调整参数)必须使用笔记本电脑或PC机情况外，在实际现场服务及调试使用过程中，联机调试主要存在以下三个问题
1、笔记本电脑体积大，携带不方便。2、电量有限，使用时间短。笔记本电脑在无外接电源时，仅能维持2小时左右，在野外或条件受限的地方充电不便，影响调试工作的进行。3、非控制系统程序设计人员或在不便提供控制程序的情况下无法对控制系统进行调试，具有自主知识产权核心技术的保密性、安全性的需要。基于以上原因，一种可以快速、便捷且携带方便的在线故障诊断及参数调试系统， 用于挖掘机的在线故障诊断、参数配置、各种作业工况下工作数据采集、分析等场合，将会大大方便厂家售后服务工程师及调试人员的工作。因此，挖掘机在线故障诊断系统取代绝大多数情况下的联机调试很有必要，如果在线故障诊断系统可以在调试过程中不完全依靠现场工作人员的维修经验，使野外工程过程中对液压挖掘机故障及时定位并排除成为可能。可大大提升调试服务人员的现场服务效率及质量，同时，对于提升挖掘机的智能化水平及提高挖掘机品牌的质量和形象都具有重
要意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种挖掘机在线故障诊断系统及方法，可查询、监控更多系统参数、设定控制功能、调整参以及进行在线故障诊断。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种挖掘机在线故障诊断系统，包括在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器和GPS控制器，在线故障诊断仪通过CAN总线与主控制器相连、主控制器通过CAN总线与电喷发动机的ECM控制器、多功能显示器及GPS控制器相连。在线故障诊断仪硬件为市场通用型的移动互联网设备MID。在线故障诊断仪通过联机工具PCAN-USB与主控制器CAN总线相连。在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器、GPS控制器通过CAN总线构成局域网。一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，包括如下步骤
A、对系统进行功能选择；
B、判断是否进行状态监控，是则对机器整机状态进行监控，并将工作参数保存，否则进入步骤C ；
C、判断是否进行故障诊断，是则根据状态监控的工作参数进行分析，否则进入骤D，判断是否出现故障，是则通过多功能显示器将一个或多个故障的原因及解决措施显示出来， 否则进入步骤A ；
D、判断是否初始化及参数设置，是则对系统参数进行修改设定或初始化参数，否则进入步骤A。状态监控包括当前功能监控、系统状态监控、端子状态监控、曲线检测及存储和发动机故障代码。故障诊断有两类，一类故障信息可以从机器控制器中直接读取，另一类包括动力故障诊断、液压故障诊断和电器故障诊断。故障诊断采用故障诊断树分析判断。初始化及参数设置包括控制参数修改、功率匹配参数值修改、油门旋钮标定、报警参数修改、GPS设定以及恢复默认参数。本发明的有益效果是故障诊断仪选用市场通用，采用MID (Mobile Internet Device移动互联网设备)，MID是介于笔记本电脑和手机之间的新产品形态，具有硬件配置高、技术成熟、携带方便等特点，操作系统是Windows XP，具有很好的软件开发基础平台， 易于开发新的应用软件；该系统主要通过CAN总线构成的局域网进行各种数据和信息的通讯；通过故障诊断仪可在线监控整机更多的工作状态、分析工作状态、修改参数等，为维修工程师及技术人员提供更多的整机工作状态数据，为市场服务提供更为便利及准确的帮助。
图1为本发明实施例系统组成示意图； 图2为本发明故障诊断方法流程图A ；
图3为本发明故障诊断方法流程图B ； 图4为本发明故障诊断方法流程图C ； 图5为本发明的在线故障诊断系统主菜单操作窗口图； 图6为本发明的在线故障诊断系统状态监控操作窗口图； 图7为本发明的在线故障诊断系统故障诊断操作窗口图； 图8为本发明的在线故障诊断系统参数设置操作窗口图；图9为本发明的在线故障诊断系统实时曲线检测操作窗口图； 图10为本发明的在线故障诊断历史曲线查询操作窗口图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种挖掘机在线故障诊断系统，包括在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器和GPS控制器，在线故障诊断仪USB 口通过联机工具 PCAN-USB、多功能显示器的CANH、CANL 口、GPS控制器的CANH、CANL 口与主控制器的CANH0、 CANLO 口相连，构成CANO总线局域网；电喷发动机的ECM控制器的CANH、CANL主控制器的 CANHU CANLl 口相连，构成CANl总线局域网；两CAN总线上数据及信息通过主控制内部程序处理，可互相通讯。与主控制器输入口、输出口相连的机器上各种检测输入信号及输出信号所控制的执行元件(主泵、主阀等)；与电喷发动机的ECM控制器输入口、输出口相连的发动机上各种检测输入信号及输出信号所控制的执行元件(供油泵、喷油器等)。在线故障诊断仪硬件选型为市场通用型的MID (Mobile Internet Device移动互联网设备)可运行Windows XP系统，对于应用程序有更多的支持，可以无差别的运行电脑上的应用程序，且开发涉及的底层问题少，二次开发更便捷；硬件配置高。主频1000M左右，硬盘可达8G以上，内存512M以上，运算能力更强，更适合多参数的存储；显示屏幕大小适中。4到6寸的显示屏，比一般智能手机大，作为在线故障诊断仪来使用更为合适。在线故障诊断及参数调试仪通过联机工具PCAN-USB与主控制器CAN总线相连，通过CAN总线构成的局域网进行主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器、GPS控制器等核心元件各种数据和信息的通讯。如图2、图3和图4所示，一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，包括如下步骤
A、对系统进行功能选择；
B、判断是否进行状态监控，是则对机器整机状态进行监控，包括当前功能监控、系统状态监控、端子状态监控、曲线检测及存储和发动机故障代码。并将工作参数保存，否则进入步骤C;
C、判断是否进行故障诊断，是则根据状态监控的工作参数进行分析，否则进入骤D，判断是否出现故障，是则通过多功能显示器将一个或多个故障的原因及解决措施显示出来， 否则进入步骤A ；
D、判断是否初始化及参数设置，是则对系统参数进行修改设定或初始化参数，否则进入步骤A。对机器整机状态监控包括当前功能监控、系统状态监控、端子状态监控、曲线检测及存储和发动机故障代码。故障诊断有两类，一类故障信息可以从机器控制器中直接读取，另一类包括动力故障诊断、液压故障诊断和电器故障诊断。故障诊断采用故障诊断树分析判断，假设挖掘机上冷却水温传感器故障，通过列举可能故障原因及可解决的方案，通过第一步到第二步判断，直至第三步、甚至更多步，逐级判断，最终找到方案措施解决。挖掘机控制系统所有故障诊断依此为实现原理，在线故障诊断仪通过故障诊断数据库中各系统的故障树，逐级判断，给出解决方案及措施，从而实现挖掘机整机的在线故障诊断。初始化及参数设置包括控制参数修改、功率匹配参数值修改、油门旋钮标定、报警参数修改、GPS设定以及恢复默认参数。如图5所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪主菜单操作窗口，通过登录密码，进入主菜单界面包括挖掘机系统状态监控、挖掘机系统故障诊断、系统初始化及参数标定、操作说明及版本信息。通过MID触摸笔，可选择菜单各项进入下级菜单。如图6所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪系统状态监控操作窗口， 通过MID触摸笔操作选择此级菜单界面包括挖掘机当前功能监控、发动机系统状态监控、 机器主控制器端子状态监控、曲线检测及存储、电喷发动机故障代码。通过MID触摸笔，可选择菜单各项进入再下一级菜单，实现各状态监控。如图9所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪实时曲线检测操作窗口， 即曲线检测及存储的下一级菜单，系统最多可以同时显示四条曲线，每一条曲线可以通过界面所设置的下拉框选择所希望显示的参数，包括发动机转速、电磁阀电流、主泵压力、扭矩百分比、瞬时油耗等，同时可以对每条曲线的颜色进行更改。如图10所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪历史曲线查询操作窗口， 即曲线检测及存储的下一级菜单，用户通过选择起点及终点对数据进行保存，保存数据的第一行为各曲线参数名，从而便于在历史曲线查看中对曲线进行识别。数据文件自动以当前的日期加时间的格式进行命名，自动保存到C AData，数据的存储精度默认为200ms。如图7所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪系统故障诊断操作窗口， 通过MID触摸笔操作选择此级菜单界面包括A类故障、B类故障。A类故障主要是指与控制系统相关联的，可以从机器控制器中直接读取的故障信息。B类故障主要是指除A类故障之外的，包括液压系统管路及附件故障、常规电器电路故障、发动机启动故障等其它故障。 类别应从大到小逐步细化，分类统计。B类故障操作方法与实现原理与A类故障相同。通过 MID触摸笔，可选择菜单各项进入再下一级菜单，实现各故障诊断。如图8所示，为本发明中手持式故障诊断及参数调试仪系统参数设置操作窗口， 通过MID触摸笔操作选择此级菜单界面控制参数修改、功率匹配参数修改、报警参数修改、油门旋钮标定、GPS设定、恢复默认参数等。通过MID触摸笔，可选择菜单各项进入再下一级菜单，实现各参数修改。
权利要求
1.一种挖掘机在线故障诊断系统，其特征在于，包括在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器和GPS控制器，在线故障诊断仪通过CAN总线与主控制器相连、主控制器通过CAN总线与电喷发动机的ECM控制器、多功能显示器及GPS控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机在线故障诊断系统，其特征在于，所述在线故障诊断仪硬件为市场通用型的移动互联网设备MID。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机在线故障诊断系统，其特征在于，所述在线故障诊断仪通过联机工具PCAN-USB与主控制器CAN总线相连。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘机在线故障诊断系统，其特征在于，在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器、GPS控制器通过CAN总线构成局域网。
5.一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，其特征在于，包括如下步骤A、对系统进行功能选择；B、判断是否进行状态监控，是则对机器整机状态进行监控，并将工作参数保存，否则进入步骤C ；C、判断是否进行故障诊断，是则根据状态监控的工作参数进行分析，否则进入骤D，判断是否出现故障，是则通过多功能显示器将一个或多个故障的原因及解决措施显示出来， 否则进入步骤A ；D、判断是否初始化及参数设置，是则对系统参数进行修改设定或初始化参数，否则进入步骤A。
6.根据权限5所述的一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，其特征在于，所述的状态监控包括当前功能监控、系统状态监控、端子状态监控、曲线检测及存储和发动机故障代码。
7.根据权限5所述的一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，其特征在于，所述的故障诊断分两类，一类故障信息可以从机器控制器中直接读取，另一类包括动力故障诊断、液压故障诊断和电器故障诊断。
8.根据权限5所述的一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，其特征在于，所述的故障诊断采用故障诊断树分析判断。
9.根据权限5所述的一种采用该故障诊断系统实现故障诊断的方法，其特征在于，所述的初始化及参数设置包括控制参数修改、功率匹配参数值修改、油门旋钮标定、报警参数修改、GPS设定以及恢复默认参数。
全文摘要
本发明公开了一种挖掘机在线故障诊断系统及方法，属于挖掘机故障诊断技术领域，包括在线故障诊断仪、主控制器、电喷发动机ECM控制器、多功能显示器和GPS控制器，并利用此系统实现故障诊断的方法。有益效果是故障诊断仪选用市场通用MID，硬件配置高、技术成熟、携带方便，具有很好的软件开发基础平台，易于开发新的应用软件；该系统主要通过CAN总线构成的局域网进行各种数据和信息的通讯；通过故障诊断仪可以在线监控整机更多的工作状态、分析工作状态、修改参数等，为维修工程师及技术人员提供更多的整机工作状态数据。
文档编号E02F9/26GK102433911SQ20111029204
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月1日 优先权日2011年10月1日
发明者刘立祥, 孟凡建, 张宏, 杨梅, 王渠, 郑磊, 陶仕甫, 高见厂 申请人:徐州徐工挖掘机械有限公司