专利名称：集多种功能于一体的大型运梁平车控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种大型施工设备的智能控制器，特别是集多种功 能于一体的大型运梁平车控制器。
背景技术：
目前在高速铁路、桥梁施工中，大型施工设备的智能化技术得到了 广泛应用，此类大型施工设备多依赖于国外技术的进口控制器。国外进口的900吨运梁平车为德国KIROW公司产品，虽近二年郑州大方和湖北 万山、上海振华、中铁重工都在生产900吨运梁平车，但他们所用的控 制器均为国外三大家产品博世力士乐、德国派恩、芬兰派芬公司技术， 而且他们采用的轮对连杆技术使得控制器的数量大为减少，控制器的数 量大为减少是以损失平车灵活机动性为代价的。900吨运梁平车共有17 轴，34组轮组，68个轮子，需用34台控制器，方可满足各轮对独立转 向的要求。在已用的平车控制系统中因控制器价格昂贵、终端显示英文， 功能较为单一，服务周期长、费用高，并且技术上对外方的依赖性大， 因设备的故障引起工程延误事情屡见不鲜。势必将使成本大大的提高， 因此研制开发具有高可靠性、多功能的国产控制器迫在眉睫。发明内容本实用新型的目的是提供一种适用于不同设备控制系统，使之能适 应不同地理环境的施工需要，具有高可靠性，大大节省了成本，加快工 程进度的集多种功能于一体的大型运梁平车控制器，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本实用新型由上位机和至少 一 台控制器构成，上位机与每台控制器之间采用CAN(控制局域网)总线相互连接，其特点 是:每台控制器由中央处理器MCU、电源DC、采集单元、控制单元和CAN 控制器构成，其中中央处理器MCU的数据输入端通过釆集单元分别与运 梁平车的每对轮组上的压强传感器输出、转向角度传感器输出、速度传 感器输出相连，中中央处理器MCU的控制输出端通过控制单元分别与运 梁平车的每对轮组上的压强控制比例阀、转向角度控制比例阀、速度比 例控制阔相接，每台控制器之间通过CAN控制器与CAN总线连接。上述CAN控制器采用嵌入式CAN控制器，CAN控制器嵌入在中央处 理器MCU上，中央处理器MCU、电源DC、采集单元和控制单元采用模块 式结构。上述上位机由二台互为冗余的工业计算机构成。上述中央处理器MCU上还连接有显示器CRT。上述转向角度传感器采用绝对值编码传感器。本实用新型具有数字信号采集、模拟信号采集、比例运算，非线型 处理、测频、数字信号输出、脉宽调速(P麵)输出等功能；具有高可 靠性、抗干扰能力强的特点，支持CAN-Bus2. 0通讯总线协议。本实用 新型集多种功能于一体，不仅解决了适用于不同设备控制系统问题，使 之能适应不同地理环境的施工需要，具有高可靠性，大大节省了成本， 加快工程进度，有显著社会和经济效益。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。 本实用新型以900吨运梁平车为例，900吨运梁平车有68个轮胎，每台轮胎负重16.5吨,要求均衡负载是对控制器提出的最基本的指标，为了保证本实用新型的运算速度,在本实用新型中有二台独立的400MHz 工业计算机作为系统的上位机，这二台工业计算机互为冗余方案运行， 正常工作时只有一 台工作，而另 一 台处于监控状态，二台可交换使用， 与每台控制器之间通过CAN Bus进行数据的交换与处理。900吨运梁平车有34对轮组，本实用新型在每对轮组上分别装有 针对转向角度的l个绝对值编码传感器1、速度传感器6和压强传感器 7传感器以及1台控制器对其进行实时检测和控制。控制过程为首先 由上位机对每台控制器发出工况指令，寄存在控制器上，同时控制器根 据检测得到轮组上传感器的数据，分别进行比对以及运算后将运算结果 输出给每对轮组上的角度比例阀3,使转向角度油缸2执行转向操作。 34对轮组的独立转向，从而使车辆的转弯半径大为缩小，提高了车辆的 灵活机动性能。由于34对控制器的运算结果可能各不相同，对上位计 算机发出的工况指令(全轮转向、斜线走行、前轮固定后轮转向、后轮 固定前轮转向、驻车八字、走行等)依据轮对的物理位置做出不同的反 应，控制34对轮组分别进行不同角度的转向，完成对所需工况的过程 控制。本实用新型在900吨运梁平上位计算机通过CAN-BUS2. 0总线与34 台控制器实施闭环实时控制。因采用了通讯总线控制技术使得布线工作 大为减少，实现所需工况的过程控制，同时也大幅度的提高了系统的可 靠性。为了给维护人员提供快捷、明了的技术数据，该控制器采用了直 接中文实时显示，每台控制器独立实时的状态显示CRT，为检修人员提 供现场情况，同时也可以通过CAN-Bus传到上位计算机作统一的显示、 运算和处理。900吨运梁平车要求均衡负载，每台控制器可对相应轮组的升降位移即悬挂位移进行采集。通过轮组上的压强传感器5对地面压强的检测，中央处理器MCU将信号实时处理后，输出控制信号给压强控制比例阀7, 及时调整压强油缸的伸缩来控制每组轮对的载荷，以达到均衡负载的控 制目的。在单组轮对出现过盈误差时，控制器通过总线向上位机发出请 求，将由上位机给予统一的调整。在900吨运梁平车上，每台控制器通过速度传感器6可对相应轮组 的走行速度进行采集，并由中央处理器MCU通过速度比例控制阀8控制 速度。在液压驱动回if各中，作用于走行马达的旋转速度是与输入压力成 正比的，对打滑的轮对可通过调整轮对压强来解决打滑、空转问题。对 于摩擦力过大等问题，同样通过上述手段解决，可以有效克服轮胎过早 磨损的弊病。本实用新型控制器可对液压系统中的压力、液压油温、液压油位、 液压的压油滤和回油滤信号进行釆集，并通过CAN-BUS2. QB通信总线传 到上位机中，在驾驶室的显示屏中显示出以上各种信号的实时状态。900吨运梁平车上正是因为68个轮胎，车身过长的问题，对于上位 机的给出的指令，每台控制器都有自己的算法，如前进向左转向，手柄 给出的深浅不一样，控制的效果也不一样，手柄较浅，那么靠驾驶室的 轮对角度大，越向后角度越小。如手柄较深，则轮对角度大同时轮对角 度大的轮对要比"浅"的时候多。又如后退向左转向，那么刚才的关系 则相反。控制器运算完成后，驱动转向控制比例阀完成动作。为了保证 对信号的高速处理需要，各轮对的转向角度检测釆用了并行接口的编码 器采样，虽导线连接多了点，但可以在源头克服信号在传输过程中可能 出现的误码、错码和丟码等常见的编码器习惯性毛病。编码器使用的是 格雷码(Gray code)传输，本身是采用绝对值编码方式，是一种具有反 射特征和循环特征的单步自补码，它的循环、单步特征消除了随机取数时出现重大误差的可能。它的反射、自补特征使得求反非常方便，因此 格雷码是一种错误最小化的编码方式。本实用新型现场的所以信息的控制过程，通过总线传到上位机中。 在驾驶室的显示屏中显示出，在驾驶室的显示屏中可见各对轮组所处的 状态。除此之外车辆的液压系统状况、对液压系统中的压力、液压油温、 液压油位、液压的压油滤和回油滤信号也通过总线传到上位机中并在显 示屏上显示。本实用新型运用软件控制，可对设备进行模拟数据和数字信号采 集，检测设备所处状态，可根据设备现实状态进行实时修正控制，并同时显示i殳备的实时状态；上位机通过CAN-Bus2. 0B通信总线(或数字信 号采集口；模拟信号采集口 )对控制器发出控制指令，在经由脉宽调速 (P丽)调速输出口和数字输出口将控制指令发送到驱动器，由驱动器 再驱动执行机构的如比例电磁阀等，控制设备的在现场工作中所需的各 种动作。本实用新型每台控制器可直接作为上位机使用，也可作下位机(从 机)使用，需要时也可作为独立的单机控制器使用。当作为作为上位机 使用时，通过CAN-BUS2. 0B通讯总线可与40台以上下位机进行实时通 讯，实现上位机对下位机的集中控制和管理。本实用新型还适用于900吨门架式提梁机车等其他大型施工设备的 智能化控制。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的 现有技术。
权利要求1.一种集多种功能于一体的大型运梁平车控制器，由上位机和至少一台控制器构成，上位机与每台控制器之间采用CAN总线相互连接，其特征在于每台控制器由中央处理器MCU、电源DC、采集单元、控制单元和CAN控制器构成，其中中央处理器MCU的数据输入端通过采集单元分别与运梁平车的每对轮组上的压强传感器输出、转向角度传感器输出、速度传感器输出相连，中中央处理器MCU的控制输出端通过控制单元分别与运梁平车的每对轮组上的压强控制比例阀、转向角度控制比例阀、速度比例控制阀相接，每台控制器之间通过CAN控制器与CAN总线连接。
2、 如权利要求1所述的集多种功能于一体的大型运梁平车控制器， 其特征在于CAN控制器采用嵌入式CAN控制器，CAN控制器嵌入在中央 处理器MCU上，中央处理器MCU、电源DC、采集单元和控制单元采用模 块式结构。
3、 如权利要求1所述的集多种功能于一体的大型运梁平车控制器， 其特征在于上位;f几由二台互为冗余的工业计算才几构成。
4、 如权利要求1所述的集多种功能于一体的大型运梁平车控制器， 其特征在于中央处理器MCU上还连接有显示器CRT。
5、 如权利要求1所述的集多种功能于一体的大型运梁平车控制器， 其特征在于转向角度传感器采用绝对值编码传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种集多种功能于一体的大型运梁平车控制器，由上位机和至少一台控制器构成，其特点是每台控制器由中央处理器MCU、电源DC、采集单元、控制单元和CAN控制器构成，其中中央处理器MCU的数据输入端通过采集单元分别与运梁平车的每对轮组上的压强传感器输出、转向角度传感器输出、速度传感器输出相连，中央处理器MCU的控制输出端通过控制单元分别与运梁平车的每对轮组上的压强控制比例阀、转向角度控制比例阀、速度比例控制阀相接，每台控制器之间通过CAN控制器与CAN总线连接。本实用新型集多种功能于一体，不仅解决了适用于不同设备控制系统问题，使之能适应不同地理环境的施工需要，又具有高可靠性和低成本。
文档编号G05B19/418GK201116982SQ200720088198
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月15日 优先权日2007年11月15日
发明者徐绍宣, 涂光骞, 攀 闵 申请人:中铁武桥重工股份有限公司