[实用新型]履带式起重机的网络控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气控制技术，尤其涉及一种履带式起重机的网络控制系统。

背景技术

履带式起重机的电气控制系统，是通过内部控制器对各种数据信息(由传感器、检测开关等采集)进行运算和处理，并将结果传输给显示器或执行器，以完成整车的动作控制。目前的履带式起重机电气系统一般采用集中式控制方式，即将整车的控制信号线束(包括输入和输出)全部连接到操纵室内部的控制箱，然后再引到集中一起的数个控制器。随着产品研发吨位的扩增，更多的控制要求意味着更多的信号线束，然而受到操纵室本身的空间限制，众多的连接线束不仅影响美观，接线繁多，更容易造成接线错误，故障排除困难，不便于以后更多的功能扩展。

此外，网络控制技术发展日新月异，现场总线技术的应用不仅仅是在控制器、检测仪表和传感器中，而且已经出现了很多配有总线端口的集成开关、保险盒等，使用这种电气器件可以极大的优化系统结构，减少线束和方便检测维修。网络控制是电气控制系统发展的必然趋势。

在目前国内履带式起重机的技术方案中，通过在履带式起重机的转台上添加一个控制柜，将数个控制器由操纵室转移到位于转台箱体的控制柜中，并通过总线将它们与操纵室的控制器进行连接，即使用各控制器作为控制网络结构中的节点，以完成数据通信，缓解操纵室的空间压力，控制网络结构如图1所示。其中假设操纵室内控制器为可编程逻辑控制器(Programming Logic Controller)PLC1和PLC2，转台内控制器为PLC3和PLC4。显示器、全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)、遥控设备、PLC1和PLC2在同一个控制器局域网络1(Controller Area Network，简称CAN)总线内，发动机控制(Electronic Diesel Control，简称EDC)连接至CAN2总线，PLC3或PLC4作为中介，进行CAN1和CAN2总线上的交互式数据通信。

以350中等吨位的履带起重机为例，一般电气控制系统中数字量IO点数为140个左右，模拟量IO点数30个左右，算上部分回路的双重线束，整车的线束非常繁多。考虑到控制器自身配有的IO(输入输出)端口数量，以及转台上所需控制信号的点数较多。因此为了减少信号线束的长度，并且利用较开阔的位于转台的控制柜空间，以便于故障检查和维修，该方案将IO端口较多的控制器PLC3和PLC4放置在转台，PLC1和PLC2放置在操纵室内。部分离控制柜距离近的传感器、电磁阀等信号线束就可以直接连接至PLC3和PLC4，而无需引到操纵室内部，具体控制箱和控制柜空间布局如图2所示。

该方案中CAN1总线通信协议为CAN2.0A，CAN2总线通信协议为CAN2.0B，通信速率均为250Kb/s，满足常规信号的传输、仪表显示等。系统总线电阻设置在操纵室内，使用普通的电缆进行控制器间的通信。该方案中控制线束较多，导致转台控制柜或者操纵室处仍然需要使用大量的重载插头。此外，目前国产的履带起重机一般采用大量的触点开关和二极管指示灯来辅助整车的电气操作。

在上述介绍的电气控制系统方案中，仍存在以下几种缺陷：

首先，该方案将所有控制信号直接连接到控制器，各控制器间通过总线连接，使总线仅仅起到系统通信的作用，而没有完全体现总线应有的分散式现场控制的优势，造成大量的线束涌入控制箱和控制柜，不仅影响整车外观，还间接提高了布线成本，对以后的功能拓展和售后服务都有十分不利的影响。

其次，整车的信号线束全部通过控制器自身所具有的输入/输出端口来连接。由于控制器本身信号端口数量有限，势必要通过增加控制器的数量来解决信号的连接问题，使得整车的成本增加，降低了竞争优势。在增加控制器数量的同时，势必需要额外的空间来放置控制器，有造成和其他结构件或者液压管路位置的冲突，没有从根本上解决问题。

再次，空间布局上，转台控制柜配有连接了近百条线束，造成控制柜体积较大，线路拥挤，而且控制柜位置对整车形象和转台结构布局有很大关系，容易造成干涉。转台上的信号线束数量未必恰好能完全小于在转台控制柜端口总数，因此仍有部分转台上的线束引入操纵室，造成整车的信号数据不够有序，不利于故障检测和排查。

最后，该方案中总线上的信号输入/输出优先等级一致，没有区分主次，所有通信数据同时占用总线通道。工程机械行业强调控制系统安全、稳定，该方案对于驱动系统、仪表系统、故障诊断等没有设置优先等级。发动机数据等通信需要额外的转换过程，会影响控制精度，存在一定的安全隐患。

实用新型内容