一种基于CAN总线的液压挖掘机电气控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于can总线的液压挖掘机电气控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

液压挖掘机为一种应用在土石方开挖等方面的大型工程机械。随着我国城镇化建设的不断推进，液压挖掘机已经成为各种建设中必不可少的工具。面对巨大的市场需求，国产液压挖掘机想提高市场占有率必须在性能上不断提高。而电控系统大部分被国外垄断，国产电气系统占有比例很小，控制策略相对落后。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于can总线的液压挖掘机电气控制系统，该控制系统以自主研发ecc通用控制器、显示器为硬件平台，基于智能控制和can总线进行设计。

本发明所采用的技术方案是：

所述电气控制系统中油门旋钮、比例阀、压力传感器等元件的输入参数，ecc控制器将根据检测到的输入参数经过系统处理进一步控制油门执行器、比例阀等电气执行单元，从而实现控制系统的各项控制功能，ecc控制器通过can总线将挖掘机的各个运行状态参数发送给显示器，显示器将各个运行状态直接显示给操作员。

所述电气控制系统的油门执行器选用hesmor的mta-adw-1，mta-adw-1油门执行器内部集成控制驱动电路、电机及拉索等部件采用金属行星齿轮减速机构设计，可方便的对油门位置进行控制。

所述控制系统的控制电路可对过流保护进行自动检测，且有自动恢复保护功能，适用于比较恶劣的环境中使用，执行器防护等级是ip66。

所述控制系统的挖掘机控制器软件包括can总线通讯模块、传感器采集模块、逻辑采集控制模块、发动机控制模块和泵功率控制模块，处理，然后通过can总线传输给显示器进行参数显示，同时接收显示器发来的控制指令。

本发明的有益效果是：该控制系统实现了挖掘机实际挖掘作业过程中发动机一泵功率匹配控制、自动怠速控制等功能，提高挖掘机的作业效率，降低燃油消耗率，实现挖掘机整机运行状态实时监控。

附图说明

图1是本发明的挖掘机电气控制系统框图。

图2是本发明的控制策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，挖掘机控制系统的目标是获得发动机、负载、液压泵及其他的操作信息，通过对信息的综合分析，进一步对发动机和液压泵进行控制。

ecc控制器检测挖掘机控制系统中油门旋钮、比例阀、压力传感器等元件的输入参数，ecc控制器将根据检测到的输入参数经过系统处理进一步控制油门执行器、比例阀等电气执行单元，从而实现控制系统的各项控制功能；ecc控制器通过can总线将挖掘机的各个运行状态参数发送给显示器，显示器将各个运行状态直接显示给操作员。

ecc通用控制器是挖掘机整个电气控制系统中最重要的部分，其控制性能直接影响整个控制系统的性能。挖掘机控制器选用以tms320f2812为内核的dsp控制器。tms320f2812微处理器为ti公司的dsp芯片。该芯片是针对电机数字化控制而推出的一种低成本、低功耗、高性能的数字信号处理器具有处理性能好、运算速度快、外设集成度高、a/d转换速度快等优点。该控制器具备9路开关量输入，14路模拟量输入，6路脉冲量输入，16路脉宽调制输出((pwm)，1路rs232接口，1路can2.ob接口，1路模拟电压5v/250ma输出等功能。该控制器的工作电压为dc9~32v，工作温度在-30℃~+80℃之间，防护等级为ip65。挖掘机控制程序是在ccs开发环境下，应用c语言编写完成的。

显示器人机界面(humanmachineinteraction，hmi)为针对挖掘机系统研发的智能终端显示设备。能够为挖掘机操作员提供系统交互信息，实现对挖掘机运行状态实时监控的功能；同时还可以显示挖掘机的故障信息、保养信息及挖掘机油门标定等状态信息。

油门执行器选用hesmor的mta-adw-1。mta-adw-1油门执行器内部集成控制驱动电路、电机及拉索等部件采用金属行星齿轮减速机构设计，可方便的对油门位置进行控制。内置10位分辨率ad转换，使模块可以达到更高的测量精度，油门位置定位更准确。执行器的供电电压范围是1030vdc。模块具有过压和过流保护功能，控制电路可对过流保护进行自动检测，且有自动恢复保护功能。适用于比较恶劣的环境中使用，执行器防护等级是ip66omta-adw-1油门执行器具有can总线控制，具有通过can总线进行位置标定的功能。同时油门执行器还有反馈电机当前位置输出功能。

挖掘机主溢流压力31.41mpa，增压溢流压力34.41mpa。瑞士trafag公司生产的8253系列压力传感器基于溅射薄膜原理，测量介质适用于液压油，测量范围0~60mpa，24v直流电压输入，4~20ma电流输出，广泛用于液压等工业机械设备。转速传感器采用霍尔电磁式传感器，该传感器采用飞轮轮齿切割磁力线得到一个正弦信号，再经过硬件处理进入cpu采集。

如图2，挖掘机控制器软件包括can总线通讯模块、传感器采集模块、逻辑采集控制模块、发动机控制模块和泵功率控制模块。控制器采集各传感器数据并进行数据处理，然后通过can总线传输给显示器进行参数显示，同时接收显示器发来的控制指令。由于采用电子油门系统，所以通过程序对挖掘机10挡转速和泵功率电流进行了自动的标定。泵功率控制通过控制器输出pwm驱动，改变pwm的占空比调节控制电流的大小，电流大小通过采集反馈电流精确测量。

挖掘机控制系统的精髓在于控制策略。控制策略的好坏决定了挖掘机工作效率和燃油消耗量。挖掘机智能控制中，传统的方法是检测挖掘的发动机转速，通过发动机的掉速值来调整泵的功率或是发动机油门，使负载与发动机功率匹配。但是，发动机的变化有一定的迟滞性，当检测到发动机掉速超过设定值时，再去调整为时已晚。因此传统的靠发动机转速进行调整的挖掘机控制方法不能很好地控制发动机，燃油经济性也不好。针对目前靠转速控制挖掘机迟滞性的弊端，依靠检测挖掘机液压泵压力和发动机转速两个参数结合来控制挖掘机，使挖掘机发动机一泵一负载之间功率更好地匹配，提高工作效率和燃油经济性。

技术特征：

技术总结
一种基于CAN总线的液压挖掘机电气控制系统，该控制系统以自主研发ECC通用控制器、显示器为硬件平台，基于智能控制和CAN总线进行设计。该控制系统实现了挖掘机实际挖掘作业过程中发动机一泵功率匹配控制、自动怠速控制等功能，提高挖掘机的作业效率，降低燃油消耗率，实现挖掘机整机运行状态实时监控。

技术研发人员：邢筱丹
受保护的技术使用者：邢筱丹
技术研发日：2016.11.22
技术公布日：2018.05.29