专利名称：作业车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及由分散配置在作业车车体各部位的多个终端控制器和通过有线通信装置与该终端控制部分连接起来可进行通信的中央控制器构成的作业车控制装置。在该控制装置中，上述终端控制器输入控制信息检测用的传感器的检测信号并将该输入数据输送给上述中央控制器，以及接收中央控制器的控制数据并根据该接收的数据对传动元件输出驱动信号。
上述中央控制器根据从上述终端控制器输送来的数据，判断各终端控制器对传动元件的适当的驱动内容，并将该适当的驱动内容作为控制数据输送出去。
上述作业车控制装置在联合收割机等作业车的控制中，为了能使中央控制器在对作业车总体进行集中控制的同时，获得来自控制信息检测传感器的检测数据或对设置在车体上的使各作业部件动作用的传动元件输出驱动指令，而将多个终端控制器分散配置在车体的各个部位，用来对传感器及传动元件输入输出各种信号，同时利用例如RS485等规格的有线通信装置将该多个终端控制器与中央控制器连接，通过该通信装置进行各种数据的输送与接收，避免了将中央控制器与传感器及传动元件直接连接时需要大量信号线的复杂化。而且，以往在中央控制器中设有对作业车总体进行控制的控制用运算处理器和对各终端控制器进行通信控制的通信用运算处理器，由这两个运算处理器进行各种控制处理(例如参见日本国特许公开平3-24080号公报)。
在上述现有的技术中，通常，可以认为中央控制器的两个运算处理器是在同步状态下进行各种处理的。但是，在同步状态下动作时，例如对传动元件输出驱动信号时，控制用的运算处理器必须在将驱动用的控制数据传送给通信用的运算处理器后，等待到接收到了该控制数据从通信用的运算处理器输送到终端控制器并对传动元件输出了驱动信号的确认数据，在此期间，控制用的运算处理器不能进行其它处理，例如根据传感器的检测数据判断其它传动元件驱动的必要性，以及根据该判断而对其它传动元件输出驱动信号的输出处理，或者进行作业车的其它控制处理。因此有可能对例如需要迅速动作的传动元件发生延迟控制等，从而不能准确而迅速地对作业车进行控制。
本发明就是鉴于上述实际情况而开发的，其目的在于在中央控制器与各终端控制器之间通过有线通信装置进行数据的输送与接收进行集中控制并且实现了传感器与执行元件的信号线简化的作业车控制装置中，设置在中央控制器中的控制用运算处理器和通信用运算处理器都能高效率地分别进行处理，同时，整个中央控制器能准确而迅速地进行作业车的控制。
为了达到上述目的，在本发明的作业车控制装置中，中央控制器中具有控制用运算处理器和与上述控制用运算处理器以非同步状态对各终端控制器进行通信控制的通信用运算处理器。
上述控制用运算处理器对通信用运算处理器输出要求输入传感器的检测数据的指令和要求输出传动元件驱动用的控制数据的指令。
通信用运算处理器在未接收到控制用运算处理器的要求输入指令及要求输出指令时，进行依次从各终端控制器接收传感器的检测数据的处理。
当从控制用运算处理器接收到要求输入指令时，便进行将从各终端控制器接收的上述传感器的检测数据传送给控制用运算处理器的处理。
当从控制用运算处理器接收到要求输出指令时，便进行将从控制用运算处理器接收到的传动元件驱动用的控制数据输送给各终端控制器的处理。
按照上述结构，对于与控制用运算处理器以非同步状态动作的通信用运算处理器，在控制用运算处理器未输出要求输入检测控制信息用传感器的检测数据的指令及要求输出传动元件驱动用的控制数据的指令时，通信用运算处理器从各终端控制器顺序接收传感器的检测数据。当控制用运算处理器对通信用运算处理器输出上述要求输入指令时，通信用运算处理器便将从各终端控制器接收的传感器的检测数据传送给控制用运算处理器，控制用运算处理器根据接收的传感器的检测数据，判断传动元件的适当的驱动内容。而且，当控制用运算处理器为了将上述适当的驱动内容作为控制数据进行输送而对通信用运算处理器输出上述要求输出指令时，通信用运算处理器便将从控制用运算处理器接收到的控制数据输送给各终端控制器，各终端控制器根据输送来的控制数据，对传动元件输出驱动信号。
因此，当各终端控制器需要输入传感器的检测数据及输出传动元件驱动用的控制数据时，控制用运算处理器只将该输入及输出指令输给通信用运算处理器就行了，实际的通信处理是由通信用运算处理器进行的，所以，可以减轻控制负载，从而可以更准确而迅速地对作业车总体进行控制，另一方面，通信用运算处理器还以与控制用运算处理器非同步的状态专门对各终端控制器进行通信控制，能更迅速地进行通信控制处理，因此中央控制器在控制作业车总体的集中控制状态下，力图简化与传感器等之间的信号线配置，同时与控制用及通信用两个运算处理器以同步状态进行控制处理的情况相比较，中央控制器总体可以更准确而迅速地对作业车进行控制。
另外，这里所说的传感器是指检测控制用的信息的各种仪器，或元件，并不限定特定的形态。同样，传动元件也是指根据控制信号而动作的各种机器或元件，并不限定特定的形态。
在本发明的最佳的实施例中，上述控制用运算处理器是利用通信用运算处理器的中断处理来进行从通信用运算处理器接收传感器的检测数据的处理，以及从通信用运算处理器接收各终端控制器已接收到收传动元件驱动用的控制数据的确认数据的处理。
按照这种结构，当控制用运算处理器对通信用运算处理器输出要求输入指令时，通信用运算处理器对控制用运算处理器进行中断处理，在该中断处理中，控制用运算处理器从通信用运算处理器接收该通信用运算处理器从各终端控制器接收的传感器的检测数据。另外，当控制用运算处理器对通信用运算处理器输出要求输出指令时，通信用运算处理器将从控制用运算处理器接收的传动元件驱动用的控制数据传送给各终端控制器，各末端控制器根据传送来的数据，对传动元件输出驱动信号，同时，对通信用运算处理器传送回已接收到控制数据的确认数据。而且，当通信用运算处理器接收到上述确认数据时，便对控制用运算处理器进行中断处理，控制用运算处理器在该中断处理中，从通信用运算处理器接收上述确认数据。总之，控制用运算处理器是利用通信用运算处理器的中断处理接收通信用运算处理器的数据的，因此在没有这种中断处理时，可以对作业车总体集中地进行控制，同时，利用中断处理，还能平滑地接收通信用运算处理器的数据。
另外，在本发明的另外的实施例中，如果中央控制器与各终端控制器通过上述通信装置进行多路通信，则中央控制器的通信用运算处理器从各终端控制器接收传感器的检测数据和对各终端控制器输送传动元件驱动用的控制数据，就可以利用例如分时制多路通信方式等多路通信方式进行，从而可以将该有线通信装置构成为例如具有单一通信线的简单的通信装置。
另外，在本发明的另外的实施例中，如果中央控制器与各终端控制器对上述各终端控制器指定地址进行通信，例如在通过具有单一通信线的通信装置进行通信时，在中央控制器和各终端控制器之间也能准确无误地传送和接收数据。
另外，在本发明的另外的实施例中，如果中央控制器采用轮询选择方式(Pollingselectingsystem)与各终端控制器进行通信，即按指定顺序，确认地址指定的各终端控制器的应答，同时顺序从各终端控制器接收传感器的检测数据，另外，对指定的终端控制器指定其地址后，传送传动元件驱动用的控制数据，同时如果从该指定地址的终端控制器确认了接收控制数据的应答，则在中央控制器和各终端控制器之间，能在指定的时间内可靠地进行数据的传送与接收，因此，例如能将各传感器的检测数据由于时间的延迟百产生的误差抑制到规定限度内，另外，还能在指定的时间延迟范围内对传动元件输出驱动信号。
另外，在本发明的另外的实施例中，中央控制器的结构传送传动元件驱动用的控制数据优先于接收传感器的检测数据。这时，中央控制器根据终端控制器的传送数据即传感器的检测数据判断传动元件的适当的驱动内容后，并确认发生了对传动元件的驱动要求时，即使中央控制器正在例如接收传感器的检测数据当中，也要优先于接收该传感器的检测数据(例如暂时中断接收上述传感器的检测数据等)，而将发生的对上述传动元件的驱动要求的适当驱动内容，即驱动用控制数据输送给该传动元件的终端控制器，接收该控制数据的终端控制器根据接收的数据向传动元件输出驱动信号。
因此，利用中央控制器和各终端控制器之间通过有线通信方式进行的数据输送与接收，能实现由中央控制器进行集中控制，以及简化传感器及传动元件的信号线配置，当发生对传动元件的驱动要求时，则优先于接受传感器的检测数据而输送传动元件驱动用控制数据，从而能在发生驱动要求后的最小限度的延迟时间内驱动传动元件，可以尽量避免影响要求迅速性的传动元件的动作。
另外，在本发明的另外的实施例中，中央控制器的结构在发生异常状态时，优先进行非常停止用的传送信号处理向全部终端控制器传送用于停止上述传动元件的动作的控制数据。这时，伴随异常状态的发生，中央控制器优先于其它处理而进行非常停止处理，向全部终端控制器输送用于停止传动元件的动作的控制数据。于是，各终端控制器便停止了其所管理传动元件的动作。顺便说一下，发生异常状态时，经操作者检修后可以重新开始作业。因此，异常状态发生时，由于优先进行非常停止处理，能使各终端控制器管理的传动元件的动作迅速停止，因此可以提高发生异常状态时的安全性。
作为异常状态，例如可能有传感器的检测信号异常，或者控制方面重要的管理传感器的终端控制器与作业的安全方面重要的管理传动元件的终端控制器之间不能通信等。
图1是表示联合收割机的控制结构的总体框图;
图2是表示联合收割的结构的电路图;
图3A、3B是通信用IC(集成电路)的电路结构图;
图4是表示中央控制器的控制动作的流程图;
图5是表示中央控制器的控制动作的流程图;
图6是表示中央控制器的控制动作的流程图;
图7是表示终端控制器的控制动作的流程图;
图8是中央控制器及终端控制器的控制顺序的说明图;
图9是中央控制器及终端控制器的控制顺序的说明图;
图10是中央控制器及终端控制器的控制顺序的说明图;
图11A是正常通信控制时的轮询选择信号的波形图;
图11B是检验通信时的轮询选择信号的波形图;
图12是控制用及通信用运算处理器之间输送与接收的数据格式例子;
图13是利用多个终端控制器的返送数据检测通信异常的说明图;
图14是表示收割升降控制及转向控制系统结构说明图;
图15是联合收割机的前部的简略俯视图;
图16是联合收割机的前部的简略侧视图。
下面根据
将本发明的实施例应用于作为作业车的联合收割机的情况。
在联合收割机中，所进行的各种控制有例如使收割机沿直立的谷物秸杆自动地行驶而进行转向操作的转向控制、将收割谷物秸杆的收割筒的收割高度维持在适当的范围内而进行自动调节的收割高度控制、从秸屑等混杂的处理物中将谷粒分选出来的分选控制、将分选出的谷粒从暂时贮存的容器中排出外部的螺旋输送器的动作控制、以及不管地面状况如何而将收割机的姿势维持在水平姿势等指定姿势状态的姿势控制等。
因此，如图1所示，用来对联合收割机总体进行集中控制的中央控制器CU与由收割组件1、脱粒组件2、容器组件3及主机组件4等构成的分散配置在机体各部位的多个终端控制器LU1-5之间，通过有线通信线T相连接，可进行多路通信。各终端控制器LU1-5从控制信息检测用的传感器SW输入检测信号，并将该输入的数据输送到中央控制器CU，以及从中央控制器CU接收控制数据，并根据该按收的数据，向传动元件M、L、B输出驱动信号。另外，中央控制器CU根据从各终端控制器LU1-5输送来的数据，判断各终端控制器LU1-5对传动元件M.L.B的适当的驱动内容，并将该适当的驱动内容作为控制数据进行输送。传感器SW由将各种控制信息作为ON/OFF双值信息进行检测的多个开关SW等构成。上述传动元件M.L.B由电机M、螺线管L、报警蜂鸣器B等构成。
如图2所示，中央控制器CU由微处理器CPU1、门阵列GA1和微处理器CPU2构成，微处理器CPU1作为控制用运算处理器用;门阵列GA1作为中央一侧通信用的IC，在该微处理器CPU1和通信装置T之间的数据输送与接收中进行中继传递;微处理器CPU2作为通信用运算处理器，在微处理器CPU1与门阵列GA1之间进行数据的输送与接收并对各终端控制器LU1-5进行通信控制。另外，上述通信用微处理器CPU2以与控制用微处理器CPU1非同步的状态进行其通信控制。两个微处理器CPU1、CPU2之间，以及微处理器CPU2与门阵列GA1之间的数据输送与接收是通过8位总线进行的，例如微处理器CPU1要求对CPU2输入输出数据时的数据格式如图12所示。在该格式中，在A0-A3中为与各终端控制器LU1-5对应的后面所述的地址，在A、B、C中为用于选择各终端控制器LU1-5的各输入输出端口A、B、C(参见图2及图3)的符号，即1或0。在X中为0时，表示要求通过各输入输出端口的输入输出数据为1时表示要求错误信息。
上述控制用微处理器CPU1通过输入端口Port1、2，从用于检测电位计等的连续变化的信息的模拟式传感器输入模拟信号，或从用于检测转速等的脉冲式传感器输入脉冲信号，另外，EEPROM(electricallyerasableprogramablereadonlymemory)(电可擦可编程序的只读存储器)等非易失性存储器MEM与控制用微处理器CPU1相连接，在该存储器MEM中存储着各种错误信息等。图中，PS1是直流电源，用来向微处理器CPU1、CPU2及门阵列GA1等供电，并且在电源接通时供给复位信号。
控制用微处理器CPU1向通信用微处理器CPU2输出要求输入传感器SW的检测数据的指令及要求输出传动元件M、L、B驱动用的控制数据的指令。另一方面，当通信用微处理器CPU2未接收到控制用微处理器CPU1的要求输入上述检测数据的指令及要求输出控制数据的指令时，就以后面所述的轮询选择方式进行从各终端控制器LU1-5顺序接收传感器SW的检测数据的处理，另外，当接收到控制用微处理器CPU1的要求输入上述检测数据的指令时，就进行到此时为止从各终端控制器LU1-5接收的传感器SW的检测数据传送给控制用微处理器CPU1的处理，另外，当接收到控制用微处理器CPU1的要求输出上述控制数据的指令时，就进行将从该控制用微处理器CPU1接收的传动元件M、L、B驱动用的控制数据输送给各终端控制器LU1-5的处理。
另外，上述控制用微处理器CPU1利用通信用微处理器CPU2的中断处理，进行从通信用微处理器CPU2接收传感器SW的检测数据的处理和各终端控制器LU1-5已从通信用微处理器CPU2接收到传动元件M、L、B驱动用的控制数据的确认数据的处理。
另一方面，如图2所示，各终端控制器LU1-5具有作为终端侧的通信用IC的门阵列GA2，用来在传感器SW及传动元件M、L、B与通信装置T之间的数据输送与接收进行中继传送。另外，产生与各终端控制器LU1-5对应的地址信号的4条线束(捆成捆的导线，Harness)AD1-4是将接地的低电平电压线束与非连接状态的线束组合设置的。而且，线束AD1-4、传感器SW及传动元件M、L、B通过一体形成的连接器，与各终端控制器LU1-5相连接。具体地说，线束AD1-4与设定门阵列GA2的地址用的外部端子A0-A3连接，传感器SW及传动元件M、L、B分别经过各信号处理电路及驱动电路，与门阵列GA2的输入输出端子连接。图中，PS2是向门阵列GA2等供电的直流电源。
上述通信装置T采用例如RS485的规格构成，如图2所示，它由设置在双线式的通信线路Ln与中央控制器CU及各终端控制器LU1-5的通信线路Ln的接点上的通信激励器DR构成。各通信激励器DR将从各门阵列GA1、GA2接收的输送数据变换成符合RS485等规格的信号后，输出通信线路Ln，另一方面，输入通信线路Ln上的信号，并将该接收数据输出各门阵列GA1、GA2。
所谓中央侧门阵列GA1和终端侧门阵列GA2，分别是中央侧使用的中央侧构成部件及终端侧使用的终端侧构成部件而形成的同样规格的作为通信用IC的门阵列GA。下面，根据图3A、3B具体说明。
如图3A所示，上述门阵列GA使MODE端子为低电平时，内部电路切换为起中央侧门阵列GA作用的主模式，在该主模式下，门阵列GA由下列部分构成通过CPU2和总线保持输入输出的数据的输入输出缓冲器11;保持从该输入输出缓冲器11发出的发送用并行数据(ParallelData)的发送缓冲器13;将该发送缓冲器13的并行数据变换成串行数据(SerialData)进行并一串变换的P/S变换器14;将CRC(cyclicredundancycheck)(循环冗余检验)生成器15的错误检测用CRC数据加到P/S变换器14的串行数据上作为发送数据发送的通信控制电路16;将接收的串行数据进行串一并变换的S/P变换器18;对接收的串行数据进行CRC等检验的检测有无通信错误的错误检测器17;保持S/P变换器18的并行数据及错误检测器17的错误数据并向输入输出缓冲器11输出的接收缓冲器19;以及输入CPU2的数据输入输出时的控制信号即R/W(读、写)信号及STB(数据选通，datastrobe)信号或向CPU2的输出进行中断处理的INT信号的CPUI/F器12。
另外，如图3B所示，上述门阵列GA使MODE端子为高电平时，内部电路切换到起终端侧的门阵列GA2作用的从属模式，在该从属模式下，门阵列GA由下列部分构成对开关SW及传动元件M、L、B输入输出数据的输入输出端口21;将通过该输入输出端口21输入的各开关SW的检测信号作为并行数据保持的发送缓冲器13;将该发送缓冲器13的并行数据变换成串行数据的进行并一串变换的P/S变换器14;将CRC生成器15的错误检测用CRC数据加到P/S变换器14的串行数据上，作为发送数据发送的通信控制电路16;对接收的串行数据进行串一并变换的S/P变换器18;对接收的串行数据进行CRC及地址等检查的检测有无通信错误的错误检测器17;保持S/P变换器18的并行数据及错误检测器17的错误数据并向输入输出端口21输出的接收缓冲器19;以及用于设定与各终端控制器LU1-5对应的地址的地址设定器22。
如上所述，CPUI/F器12对应于上述中央侧用的构成部件，地址设定器22对应于上述终端侧用的构成部件，除CPUI/F器12及地址设定器22以外的门阵列GA的主要部分用同一符号表示，作为中央侧及终端侧共用。另外，输入输出端口21由各为8位的3个端口A、B、C构成，地址为0的终端控制器LU3的端口A及B设定为输入端口，端口C设定为输出端口，地址为1的终端控制器LU4的端口A设定为输入端口，端口B及C设定为输出端口。另外，主模式时的输入输出缓冲器11共用从属模式时的输入输出端口21中的端口B。
上述各终端控制器LU1-5只有当电源接通时，才将与外部端子A0-A3连接的线束AD1-4的地址信号作为自己的地址数据输给地址设定器22。即，由低电平电压线束供给低电平电压信号，关于非连接状态的线束，为了在门阵列GA2内部将其吸引到电源侧而供给高电平电压信号，各终端控制器LU1-5利用这些电压信号的组合设定自己的地址。在图2中，终端控制器LU3的全部外部端子A0-A3都是低电平，地址设定为0。终端控制器LU4的外部端子A0-A3中只有A0为高电平，其它端子A1-A3为低电平，地址设定为1。
而且中央控制器CU与各终端控制器LU1-5之间，对各终端控制器LU1-5指定设定的地址，进行多路通信，具体地说，中央控制器CU以轮询选择方式将上述地址作为识别信号，与各终端控制器LU1-5进行通信(参见图11A)。
中央控制器CU在与各终端控制器LU(LU1-5)通信中，如果发生通信错误的概率大于设定率(例如设定10次通信发生错误2次)或连续发生通信错误大于设定次数(例如2次)时，则对发生该通信错误的终端控制器LU(LU1-5)的传动元件M、L、B发出使其为非驱动状态的驱动信号，进行错误控制。
具体地说，各终端控制器LU(LU1-5)在进行正常的通信控制中，如图11A所示，以指定的周期在TP(例如5ms)从中央控制器CU接收轮询信号，但是，如果在设定的时间比该指定的周期Tp(5ms)长的指定时间(例如8ms)内未接受到下一个轮询信号，则对传动元件M、L、B发出使其为非驱动状态的驱动信号，中央控制器CU在上述设定时间(8ms)内不对发生了上述通信错误的终端控制器LU(LU1-5)发送下一个轮询信号，进行上述错误控制。即，如图11B所示，中央控制器CU在比上述指定时间(8ms)长的时间间隔Tp(例如10ms)内，对发生了上述通信错误的终端控制器LU(LU1-5)进行发送轮询信号的试验通信。
而且，中央控制器CU在进行上述试验通信中，反复发送不伴有传感器的检测信号的输入指令及对传动元件M、L、B的驱动信号的输出指令的无指令信号的初始码，同时，应答该发送的信号从进行上述错误控制中的终端控制器LU(LU1-5)大于设定次数(例如9次)连续地或者以大于设定率(例如设定10次返回通讯9次)的概率获得正常的返送信号(例如与上述初始码相同的码)时就对该终端控制器LU(LU1-5)解除上述错误控制，进行正常的通信控制。
其次，说明当配置在主机部分4上的终端控制器LU1中发生上述通信错误时，由该终端控制器LU1对作为传动元件用来使进行动作控制的收割升降汽缸5(参见图15及图16)和左右一对转向用的汽缸9L、9R(参见图15)动作的螺线管L发出使其为非驱动状态的驱动信号。
上述左右一对转向用的汽缸9L、9R分别用来使向左右履带运行装置30的动力传递通断的左右转向用离合器20L、20R动作(参见图15)。如图14所示，收割升降汽缸5由利用一对螺线管L(L1、L2)而动作的三点控制式的油压缸6供给加压油。
各螺线管L(L1、L2)的驱动端子(一端)分别与驱动用的晶体管Tr1、Tr2的各集电极端子连接，同时分别与切割高度手动杆7的上升或下降操作连动且接地的切割高度开关S3的2个触点连接。上述晶体管Tr1、Tr2的各基极与2个“与”门电路25、26的输出端连接，各“与”门电路25、26的一个输入端分别与门阵列GA2的输出端子a、b连接，同时各自的另一输入端分别与各“与”门电路25、26的输出端所连接的晶体管Tr1、Tr2交叉地相反一侧的晶体管Tr2、Tr1的集电极端子连接。因此晶体管Tr1、Tr2不会同时导通，而是驱动螺线管L1、L2中与输出端子a、b的输出对应的一个螺线管。但是，如果未驱动任何一个螺线管L1、L2时，以及未操作切割高度手动开关S3时，油压汽缸6便返回中央位置。
切割高度手动开关S3的各个触点分别与门阵列GA2的输入端子a′、b′连接。
如图14所示，由利用一对螺线管L(L3、L4)而动作的3点控制式的油压汽缸10向左右一对转向用的汽缸9L、9R供给加压油。各螺线管L(L3、L4)的驱动端子(一端)分别与驱动用晶体管Tr3、Tr4的各集电极端子连接，同时分别与转向手动杆8向左或向右操作连动且接地的转向手动开关4的2个触点连接。
2个“与”门电路27、28的输出端分别与晶体管Tr3、Tr4的基极连接，各“与”门电路27、28的一个输入端分别与门阵列GA2的输出端子c、d连接，同时另一输入端分别与各“与”门电路27、28的输出端所连接的晶体管Tr3、Tr4交叉地相反一侧的晶体管Tr4、Tr3的集电极端子连接。因此，晶体管Tr3、Tr4不会同时导通，而是驱动螺线管L3、L4中与输出端子c、d的输出对应的一个螺线管。但是，当未驱动任何一个螺线管L3、L4时，以及未操作转向手动开关S4时，油压汽缸10便返回中央位置。
另外，转向手动开关S4的各个触点与门阵列GA2的输入端子c′、d′连接。
在以上结构中，当切割高度自动开关S7接通时，中央控制器CU根据由切割高度设定电位器S5输入的收割目标高度信息及超声波传感器S6的对地高度信息，判断为了将收割高度维持在目标高度上而需对收割升降汽缸5进行的适当驱动内容(进行适当驱动的方法)，将该适当的驱动内容作为控制数据，发送给收割升降汽缸5的终端控制器LU1。
而且，上述终端控制器LU1根据接收到的控制数据，从门阵列GA2的输出端子a、b中的一个端子输出高电平信号，而从另一个端子输出低电平信号，驱动螺线管L(L1、L2)中的某一个线圈，使收割升降汽缸5进行升降动作。
但是，当上述终端控制器LU1中发生上述通信错误时，则从门阵列GA2的输出端子a、b都输出低电平信号，以使对螺线管L(L1、L2)发出使其为非驱动状态的驱动信号(错误控制)。
与上述情况相同，当接通转向自动开关S8时，中央控制器CU根据从配置在收割组件1中的终端控制器LU3接收的上述左右一对方向传感器S1、S2的通/断信息，判断对用来使联合收割机沿种植谷物秸杆行列行驶的左右一对转向用汽缸9L、9R进行的适当驱动内容，并将该适当的驱动内容作为控制数据，发送给转向用汽缸9L、9R的终端控制器LU1。
而且，上述终端控制器LU1根据接收到的控制数据，从门阵列GA2的输出端子c、d中的一个端子输出高电平信号，而从另一个端子输出低电平信号，驱动螺线管L(L3、L4)的某一个线圈，使一对转向用汽缸9L、9R中的一个汽缸动作。而且机体向转向用的汽缸9L、9R中动作的汽缸一侧转向(例如左侧的转向用汽缸9L动作时，就向左转)。
但是，当终端控制器LU1中发生上述通信错误时，便从门阵列GA2的输出端子c、d都输出低电平信号，以使对螺线管L(L3、L4)发出使其为非驱动状态的驱动信号，(错误控制)。
因此，晶体管Tr1、Tr2及“与”门电路25、26根据终端控制器LU1的输出端子a、b的驱动信号，具有驱动传动元件L(L1、L2)的传动元件驱动器Z的功能。晶体管Tr3、Tr4及“与”门电路27、28根据终端控制器LU1的输出端子c、d的驱动信号，具有驱动传动元件L(L3、L4)的传动元件驱动器的功能。
而且，切割高度手动杆7及转向手动杆8具有指令上述传动元件驱动器对传动元件L(L1、L2、L3、L4)发出驱动信号的手动式指令装置的功能。
再者，上述传动元件驱动器Z优先于终端控制器LU1的驱动信号，并根据上述指令装置(切割高度手动杆7、转向手动杆8)的指令，驱动上述传动元件L(L1、L2、L3、L4)。
总之，在进行上述错误控制时或上述自动控制时，如果操作上述指令装置(切割高度手动杆7、转向手动杆8)时，上述传动元件驱动器不管终端控制器LU1的驱动信号如何，都优先执行上述指令装置(切割高度手动杆7、转向手动杆8)的指令。
另外，表示操作了上述指令装置(切割高度手动杆7、转向手动杆8)时的传动元件L(L1、L2、L3、L4)的驱动状态的监视信号可从输入端子a′、b′、c′、d′获得，终端控制器LU1将从输入端子a′、b′、c′、d′获得的信息发送给中央控制器CU。
另外，当发生上述通信错误的终端控制器LU为特定的终端控制器时，中央控制器CU就对全部终端控制器LU发送使上述传动元件M.L(报警蜂鸣器B除外)停止动作的控制数据，优先进行非常停止处理。
如果进一步说明，则根据下述理由，收割组件1的终端控制器LU3为特定的终端控制器。就是说，如图16所示，检测在将收割的秸杆送到脱粒装置中的输送路径上是否存在秸杆的株茬传感器SO，作为传感器SW中的一个传感器与终端控制器LU3连接。该株茬传感器SO用来检测联合收割机是在作业行程中进行收割作业，还是停在现场未进行收割作业，根据株茬传感器SO的检测信息，只有在收割作业过程中才进行升降控制、转向控制、姿势控制。车速控制和收割高度控制等。因此，如果不能与收割组件1的终端控制器LU3进行通信，就不能准确地在收割作业时执行控制动作，在非收割作业时停止控制动作发生异常状态，中央控制器CU判定发生了该异常状态时，就执行上述非常停止处理。
为了迅速执行该非常停止处理，各终端控制器LU指定上述分配给自己的自身地址与全部终端控制器LU共同的共同地址，同时，接收中央控制器CU的上述控制数据。而且，中央控制器CU指定上述共同地址后，进行非常停止处理。
然而，作为上述异常状态。还有如下一些情况，发生这种异常状态时也执行非常停止处理。
第1种异常状态是传感器SW的检测信号偏离正常状态，中央控制器CU判定为发生了异常状态。
例如，不管株茬传感器SO是否检测到谷杆，上述方向传感器S1、S2在设定时间内未检测到谷杆时，或者不管方向传感器S1、S2是否检测到谷杆，株茬传感器SO在设定时间内未检测到谷杆时，可以判定传感器SW发生异常。
第2种异常状态，是多个终端控制器LU中的数个控制器同时不能进行通信时，可以判定为发生了异常状态。
第3种异常状态，虽然无异常示例，但在操纵部分设有非常停止用开关，作业者操作非常停止用开关后中央控制器CU指令发生了异常状态时，可以判定为发生了异常状态。
下面，根据图4-图6及图8-图10所示的流程图，说明中央控制器CU的控制动作。
如图4所示，合上主开关，接通电源时，首先解除CPU1的复位状态，开始进行控制。而且，在进行初始化处理后，进行模拟式传感器的模拟信号及脉冲式传感器的脉冲信号的输入处理，从主开关接通开始到经过使全部终端控制器LU1-5的动作稳定所需要的时间(例如250ms)为止，CPU2一直维持复位状态(图2所示的CPU1的输出端口3为高电平)，停止与各终端控制器LU1-5通信，在此期间进行仪表盘(图中未示出)上的指示灯检查处理(＃1-＃5及＃12)。
经过上述全部终端控制器LU1-5的动作达到稳定所需的时间后，CPU1使输出端口3成为低电平，解除CPU2的复位状态，CPU2与各终端控制器LU1-5开始通信(＃6)。即，CPU2顺序呼叫各终端控制器LU1-5，按指定周期(例如5ms)反复进行接收各开关SW的数据的动作(参见图8)。通过按指定周期的反复通信，如果经过一定时间(例如主开关接通后经过900ms)CPU2判定了各终端控制器LU1-5充分积累了不能接收各开关SW的数据及正常返回的数据等通信错误信息时，CPU1与CPU2之间通过8位总线开始进行输送与接收控制数据的处理(＃7-＃8，参见图9及图10)。此后，CPU1通过与CPU2进行数据的输送与接收，经过掌握整个系统的状态所需要的时间(例如主开关接通后经过1.5秒)时，CPU1使仪表盘的指示达到正常状态后开始进行全体控制处理(＃9-＃11)。CPU1使监视定时程序以一定周期动作，当控制失控时，从输出端口4向电源PS1发出指令，使之输出复位信号(参见图2)。CPU1与CPU2之间进行的总线通信中，如图5所示，首先应消除开关动作的振动影响，只有当通过数次(例如4次)总线通信，从CPU2接收到的各开关SW的数据相同时，才进行正规的数据滤波处理，然后存储该数据(＃21)。然后输入各终端控制器LU1-5的通信错误信息，如果有处于错误状态的终端控制器LU1-5，则在仪表盘上等进行报警显示的异常输出处理，同时进行在指定期间停止向处于该错误状态下的终端控制器LU1-5的传动元件M、L、B发送驱动指令等的错误处理(＃22-＃23)。然后判断与CPU2的前一次通信是否正常(如果SBUSend标志值为0，则为正常)和CPU2是否处于等待CPU1的指令的等待指令状态(＃24-＃25)。而且，当前次与CPU2的通信正常，且CPU2处于等待指令状态时，允许从外部中断CPU2，设定SBUSend标志(赋值为1)，使CPU2的中断处理使用的TASKno复位(赋值为0)并将在中断处理的最初部分用于对地址为0的终端控制器LU3进行处理的指令输出CPU2。另一方面，如果前一次与CPU2的通信不正常、或者虽然前一次与CPU2的通信正常，但CPU2未处于等待指令状态时，则作为异常状态，在一定时间内使CPU2进行复位动作，同时输出报警指示(＃30-＃31)。
在CPU2的中断处理程序中，如图6所示，再次禁止中断处理后，从TASKno＝0开始，顺序进行与TASKno值对应的处理，将TASKno值增加1后，允许进行下一个中断处理，处理完毕。各TASKno的处理，如图9及图10所示，在最初的TASKno＝0时，从地址为0的终端控制器LU3的输入端口A进行数据读入，TASKno＝1时，从地址为0的终端控制器LU3的输入端口B进行数据读入，并进行输出端口C的输出数据的处理。TASKno＝2时，输出地址为1的终端控制器LU4进行处理的指令，TASKno＝3时，从地址为1的终端控制器LU4的输入端口A进行数据读入，并进行输出端口B的输出数据的处理。以后同样对其余地址的终端控制器LU1-5顺序进行指令传送和数据的输入输出处理。在上述流程中，在CPU1开始进行全体控制处理之前不进行输出端口的输出数据的输送(主开关接通后1.5秒的时间内)。
按照上述流程(图9)进行地址为0的终端控制器LU3的要求指令传送时，CPU2处在从地址为1的终端控制器LU4接收传感器SW的检测数据的过程中，结束接收该传感器SW的检测数据后，从地址为0的终端控制器LU3的输入端口A及输入端口B进行数据读入并进行输出端口C的输出数据的输送处理。即，从终端控制器LU1-5接收传感器SW的检测数据时，对终端控制器LU1-5发生要求输送传动元件M、L、B驱动用的控制数据时，则在结束上述正在接收的传感器SW的检测数据的接收后，进行该传动元件M、L、B驱动用的控制数据的输送。在上述流程中，在从地址为0的终端控制器LU3的输入端口A及输入端口B进行数据读入之前，也可以进行输出端口C的输出数据的输送处理。
而且，在最后之前的一个TASKno＝n时，输送对各终端控制器LU1-5要求通信错误信息的指令，在最后的TASKno＝1时，进行上述通信错误信息的读入处理后，为了表示与CPU2的通信正常，进行将SBUSend标志复位(赋值为0)的处理。在最后的TASKno＝1时，在禁止下一个中断处理的状态下结束处理，所以，以后在图5所示的总线处理过程中，在允许中断处理之前，不能进行CPU2的中断处理。
应停止联合收割机的动作而将主开关断开时，如图4所示，首先使CPU2复位，停止与各终端控制器LU1-5的通信(＃13)。而且在主开关断开后的5秒内，驱动停止发动机运转的螺线管，阻断发动机的燃料供给，同时进行将错误信息写入上述存储器MEM的处理，经过5秒后，停止上述螺线管的驱动(＃14-＃17)。
向上述存储器MEM写入错误信息也可以在发动机停止以外的指定时间内进行，但是和在发动机起动器起动时一样，电源电压下降时，有可能写入错误的数据，监视电源电压(例如12V)，当电压降低时不再进行处理。写入存储器MEM中的错误信息由检验器等读出，并根据该错误信息进行故障分析，由于记录了发生错误的经历，因此可以进行例如瞬间断线等难于再现的错误分析。
其次，根据图7及图8-图10所示的流程图，说明各终端控制器LU1-5的控制动作。首先，根据正在接收数据的地址，判断是否接收到对自己的轮询信号，如果是对自己的轮询信号时，判断是开关SW的输入要求、还是对传动元件M、L、B的输出要求。如果是开关SW的输入要求时，则通过输入端口输入开关SW的检测信号，根据该检测信号作为返回用的传感器数据。另一方面，如果是对传动元件M、L、B的输出要求时，则通过输出端口输出所接收的数据，作成返回用的ACK数据。然后，如图11所示，相对于中央控制器CU的轮询信号的结束时刻，随机地改变到发送信号开始时刻为止的时间t，将上述作成的传感器数据或ACK数据发送出去。
因此，由于对各终端控制器LU1-5的地址设定的错误等原因，而有多个终端控制器LU1-5对同一个轮询信号进行应答时，各返回的信号的时钟错开的信号波形相互重叠，判断为与中央控制器CU接收的正规数据不同的异常数据，可以作为通信错误而检测出来。上述返回信号时钟的随机处理由通信控制电路16根据门阵列GA2中的随机信号发生电路23(参见图3)的信号进行。
下面，说明另一个实施例。
在上述实施例中所示的是中央控制器CU和各终端控制器LU1-LU5通过有线通信装置T进行多路通信的例子，但也可以不是多路通信，而是例如中央控制器CU通过与各终端控制器LU1-LU5之间设置的单个通信装置T进行通信。
另外，在上述实施例中，中央控制器CU与各终端控制器LU1-LU5之间为多路通信时，指定各终端控制器LU1-LU5的地址后，区别对某个终端控制器LU1-LU5的通信，利用分时多路通信方式进行通信(例如中央控制器CU以轮询选择方式顺序从各终端控制器LU1-5接收传感器SW的检测数据)，但是也可以不采用分时多路通信方式，而采用分频多路通信方式对各终端控制器LU1-LU5利用不同频率的输送信号进行通信。另外，指定地址后进行多路通信时，不限于轮询选择方式。
在上述实施例中，中央控制器CU的通信用运算处理器是采用微处理器CPU2构成的，但是不一定必须是微处理器，例如也可以是由门阵列等硬件电路构成主要部分的专用IC。另外，控制用运算处理器也可以不是一个微处理器，而是由多个微处理器构成等，其具体结构可以适当地变更。
在上述实施例中，在中央控制器CU中通信用运算处理器(微处理器CPU2)从控制用运算处理器(微处理器CPU1)接收到要求输出传动元件M、L、B驱动用的控制数据的指令时，是在结束这时正在从终端控制器LU1-LU5接收传感器SW的检测数据之后，向终端控制器LU1-LU5传送上述控制数据的，但是也可以不这样做，而暂时中断接收传感器SW的检测数据，先进行传送传动元件M、L、B驱动用的控制数据，然后再接收中断的传感器SW的检测数据，这样，就可以更迅速地驱动传动元件M、L、B。
在上述实施例中，为了使通信用运算处理器CPU2以与控制用运算处理器CPU1非同步的状态而动作，控制用运算处理器CPU1是利用该通信用运算处理器CPU2的中断处理，进行从通信用运算处理器CPU2接收传感器SW的检测数据的处理，以及从通信用运算处理器CPU2接收各终端控制器LU1-LU5已接收到传动元件M、L、B驱动用的控制数据的确认数据的处理。但是，可以不限于中断处理，例如也可以在控制用运算处理器CPU1中设置能随时写入从通信用运算处理器CPU2来的上述检测数据及确认数据的数据寄存器，从而可以由控制用运算处理器CPU1确认并接收上述检测数据及确认数据是否已写入上述数据寄存器。
在上述实施例中，是采用RS485规格构成有线通信装置的，但是也可以使用其它种规格的有线通信装置，在上述实施例中，使用以通/断的双值数据检测控制信息的开关SW构成传感器，但是也可以使用包括检测非双值的模拟信号或脉冲信号的传感器构成。另外，传感元件也可以包括除电机M、螺线管L及报警蜂鸣器以外的其它部件。
在上述实施例中，通信用的IC是在CPUI/F器12中构成中央侧使用的中央侧结构部分，而在地址设定器22构成终端侧使用的终端结构部分，但中央结构部分及终端结构部分的具体结构可以适当地变更。另外，在上述实施例中，将中央侧的通信用IC中的输入输出缓冲器11与终端侧的通信用IC中的3个输入输出端口中的端口B共用，但也可以不与输入输出端口共用，而单独地设置输入输出缓冲器11。另外，中央侧的通信用IC与终端侧通信用IC共用的数据输送与接收的主要电路部分不限于实施例中所示的输送缓冲器等13-19的电路结构。
在上述实施例中，为了消除作为传感器的各开关SW的振动动作的影响，将各开关SW的检测信号直接与中央控制器CU通信，最后在控制用微处理器CPU1进行处理时，只有当多次(例如4次)接收的数据相同时，才进行作为正规数据的信息滤波处理，并将CPU2作为通信专用，从而能实现门阵列GA1、2的结构的简单化和通用化，但该CPU1进行的信息滤波处理的结构不限于此。当然也可以不用CPU1，而用中间的门阵列GA1、2或CPU2等进行信息滤波处理。
在上述实施例中，中央控制器CU在指定时间内不发送下一个轮询信号，而与进行错误控制的终端控制器LU1-LU5之间进行试验通信，但该试验通信时的轮询信号的发送周期Tp′(实施例中为10ms)等通信条件不限于实施例中的条件。另外，对上述错误控制中的终端控制器LU1-LU5，作为是否进行正常通信控制的判断标准的正常返回信号的具体条件(设定率或设定次数)，可以根据发生通信错误的情况等适当地变更。
在上述实施例中，是将本发明应用于联合收割机的情况，但也适用于除此以外的自动或手动运行式的各种作业车。
另外，为了便于与附图对照，在权利要求范围的各项写出了符号，但本发明不因所写出的符号而限定附图中的结构。
权利要求
1.作业车的控制装置，由分散配置在作业车的车体各部位的多个终端控制器(LU1-LU5)和通过有线通信装置(T)与该终端控制器(LU1-LU5)连接成可通信的中央控制器(CU)构成，其特征为上述终端控制器(LU1-LU5)从控制信息检测用的传感器(SW)输入检测信号，并将该输入数据输送给中央控制器(CU)，以及从上述中央控制器(CU)接收控制数据，并根据该接收数据向传动元件(M、L、B)输出驱动信号。上述中央控制器(CU)根据终端控制器(LU1-LU5)的输送数据，判断各终端控制器(LU1-LU5)对传动元件(M、L、B)的适当驱动内容，并将该适当驱动内容作为控制数据进行输送，上述中央控制器(CU)具有控制用运算处理器(CPU1)和通信用运算处理器(CPU2)，后者以与控制用运算处理器(CPU1)非同步的状态进行对各终端控制器(LU1-LU5)进行通信控制，上述控制用运算处理器(CPU1)对通信用运算处理器(CPU2)输出要求输入传感器(SW)的检测数据的指令及要求输出传动元件(M、L、B)驱动用的控制数据的指令；上述通信用运算处理器(CPU2)在未从控制用运算处理器(CPU1)接收到上述要求输入及要求输出的指令时，进行从各终端控制器(LU1-LU5)顺序接收传感器(SW)的检测数据的处理；当上述通信用运算处理器(CPU2)从上述控制用运算处理器(CPU1)接收到上述要求输入的指令时，就进行将从各终端控制器(LU1-LU5)接收的传感器(SW)的检测数据传送给控制用运算处理器(CPU1的处理；当上述通信用运算处理器(CPU2)从上述控制用运处理处理器(CPU1)接收到上述要求输出的指令时，就进行将从控制用运算处理处理器(CPU1)接收的传动元件(M、L、B)驱动用的控制数据输送给各终端控制器(LU1-LU5)的处理。
2.根据权利要求1所述的作业车的控制装置，其特征为上述控制用运算处理器(CPU1)利用上述通信用运算处理器(CPU2)的中断处理，进行从上述通信用运算处理器(CPU2)接收传感器(SW)的检测数据的处理，以及从上述通信用运算处理器(CPU2)接收传动元件(M、L、B)驱动用的控制数据已由各终端控制器(LU1-LU5)接收到的确认数据的处理。
3.根据权利要求1或2所述的作业车的控制装置，其特征在为上述中央控制器(CU)与上述各终端控制器(LU1-LU5)之间通过通信装置(T)进行多路通信。
4.根据权利要求3所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)和上述各终端控制器(LU1-LU5)在指定各终端控制器(LU1-LU5)的地址后进行通信。
5.根据权利要求4所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)以轮询选择方式与上述各终端控制器(LU1-LU5)进行通信。
6.根据权利要求1所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)输送上述传动元件(M、L、B)驱动用的控制数据优先于接收上述传感器(SW)的检测数据。
7.根据权利要求1所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)在发生异常状态时，对全部终端控制器(LU)优先进行输送用于停止传动元件(L)的动作的控制数据的非常停止用输送信号处理。
8.根据权利要求7所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)在控制信息检测用的传感器(SW)的检测信号偏离正常状态时，判定发生了上述异常状态。
9.根据权利要求7或8所述的作业车的控制装置，其特征为上述中央控制器(CU)在不能与上述多个终端控制器(LU)中特定的终端控制器(LU)进行通信时，判定发生了上述异常状态。
全文摘要
中央控制器CU具有控制用运算处理器CPU1和通信用运算处理器CPU2，CPU1对CPU2输出要求输入传感器的检测数据的指令及要求输出传动元件驱动用的控制数据的指令；CPU2以与CPU1非同步的状态对车体各部分的各终端控制器LU1-LU5进行通信控制。CPU2未接收到上述指令时，顺序接收传感器的检测数据，有要求输入的指令时，将传感器的检测数据传送给CPU1，有要求输出的指令时，将从CPU1接收的传动元件驱动用的控制数据输送给各终端控制器LU1—LU5。
文档编号H04Q9/00GK1102928SQ9410585
公开日1995年5月24日 申请日期1994年5月7日 优先权日1993年11月8日
发明者臼井克也, 林繁树, 川根胜, 末吉康则, 野雅彦, 安东宽通, 田中秀明 申请人:株式会社久保田