專利名稱：新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)冗余裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，屬于液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)向三階段電噴發(fā)動(dòng)機(jī)切換，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的控制功能更加豐富，挖掘機(jī)的可控性進(jìn)一步增強(qiáng)。液壓挖掘機(jī)的功率控制主要通過(guò)主控制器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制以及主泵吸收功率的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而電噴發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方式比普通機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方式更為豐富，它是由主控制器通過(guò)總線向發(fā)動(dòng)機(jī)ECM提交轉(zhuǎn)速控制數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，總線控制方式主要包括轉(zhuǎn)速控制及油門開度控制等。`[0003]當(dāng)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)在控制總線出現(xiàn)通訊故障或主控制器出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)及液壓泵的電控系統(tǒng)將不受控制，給挖掘機(jī)的使用帶來(lái)一定障礙。如圖2所示，目前有些主機(jī)廠家通過(guò)加裝手動(dòng)備用模塊來(lái)解決上述問(wèn)題，當(dāng)上述故障出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)手動(dòng)打開備用模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的液壓泵比例閥的定流控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，再通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM的中速控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的限速控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在省油區(qū)域。為了使液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)更加可靠、應(yīng)急模式開啟更加自動(dòng)化，我們對(duì)此進(jìn)行了深入研究。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)存的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，以實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)應(yīng)急模式的自動(dòng)化切換，提升挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本裝置包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM、電磁比例閥、油門旋鈕、自動(dòng)應(yīng)急模塊，自動(dòng)應(yīng)急模塊包括第一繼電器組和第二繼電器組，主控制器、監(jiān)控器和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM通過(guò)各自的端口 “CANH”、“CANL”、“CANSH”相互電連接；第一繼電器組端口 “A13”、“A14”、“A16”、“A20”分別電連接主控制器端口“AGND”、“+5V”、“AI”、“D02”，第一繼電器組端口 “A15”、“A17”、“A21” 分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 主油門的端口 “+5V”、“Signal”、“Ground”，第一繼電器組端口 “A11”、“A12”、“A18” 分別電連接油門旋鈕端口“S3”、“S2”、“S1”，第一繼電器組端口“A19”電連接公共地線；第二繼電器組端口 “ B5 ”、“ B7 ”、“ BIO ”分另Ij電連接主控制器端口 “ PWMCM ”、“ PWM ”、“ DOI ”，第二繼電器組端口 “B3”、“B8”分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM中速控制開關(guān)端口 “Intermediate speedcontrol'“Switch return”，第二繼電器組端口分別電連接電磁比例閥端口“Υ1”、“Υ2”；第二繼電器組端口 “Β4” 一端串聯(lián)分壓電阻R1、另一端通過(guò)保險(xiǎn)絲與電源串聯(lián)，第二繼電器組端口 “Β6”、“Β9”電連接公共地線。本實(shí)用新型的有益效果是當(dāng)液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)正常工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM的轉(zhuǎn)速控制被設(shè)定為主油門控制優(yōu)先狀態(tài)，主控制器通過(guò)判斷油門旋鈕信號(hào)端輸出電壓來(lái)確定控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)對(duì)電磁比例閥電流的大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的正常工作。[0007]當(dāng)主控制器不能工作或主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM之間的CAN總線出現(xiàn)通訊故障時(shí)，通過(guò)對(duì)自動(dòng)應(yīng)急模塊第二繼電器組的觸點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)切換，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總線轉(zhuǎn)速控制方式向主油門控制方式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)該裝置可以將液壓泵從ESS控制方式轉(zhuǎn)換到比例閥定流控制方式上，將泵的吸收功率限制在一個(gè)高效的工作區(qū)域，保證了液壓挖掘機(jī)在控制器及CAN通訊總線失效模式下發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在省油區(qū)域。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急模式的自動(dòng)化切換，提升了挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的可靠性及挖掘機(jī)使用的安全性。

圖I為本實(shí)用新型的控制原理圖；`[0010]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中手動(dòng)應(yīng)急模塊的控制原理圖。圖中1、第一繼電器組，2、主控制器，3、保險(xiǎn)絲，4、第二繼電器組，5、電磁比例閥，6、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM，7、監(jiān)控器，8、油門旋鈕，9、手動(dòng)應(yīng)急模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括主控制器2、監(jiān)控器7、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6、電磁比例閥5、油門旋鈕8、自動(dòng)應(yīng)急模塊，進(jìn)一步實(shí)施時(shí)，主控制器2還包括油門旋鈕信號(hào)檢測(cè)端口、比例閥驅(qū)動(dòng)端口及繼電器線圈驅(qū)動(dòng)端口。自動(dòng)應(yīng)急模塊包括第一繼電器組I和第二繼電器組4，進(jìn)一步，第一繼電器組I、第二繼電器組4集成了六組常開和常閉觸點(diǎn)。主控制器2、監(jiān)控器7和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM6通過(guò)各自的端口“CANH”、“CANL”、“CANSH”相互電連接，一般情況下，主控制器2、監(jiān)控器7和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6通過(guò)CAN總線通訊。第一繼電器組I端口 “A13”、“A14”、“A16”、“A20”分別電連接主控制器2端口“AGND”、“+5V”、“AI”、“D02”，第一繼電器組 I 端口“A15”、“A17”、“A21”分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM6 主油門的端口 “+5V”、“Signal”、“Ground”，第一繼電器組 I 端口 “A11，，、“A12，，、“A18，，分別電連接油門旋鈕8端口 “S3”、“S2”、“SI”，第一繼電器組I端口 “A19”電連接公共地線。第二繼電器組4端口 “B5”、“B7”、“B10”分別電連接主控制器2端口 “PWMCM”、“PWM”、“D01”，第二繼電器組4端口 “B3”、“B8”分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM6中速控制開關(guān)端口“Intermediate speed control'“Switch return，，,第二繼電器組 4 端口 “BI，，、“B2，，分別電連接電磁比例閥5端口 “Y1”、“Y2”;第二繼電器組4端口 “Β6”、“Β9”電連接公共地線，第二繼電器組4端口 “Β4” 一端串聯(lián)分壓電阻R1、另一端通過(guò)保險(xiǎn)絲3與電源串聯(lián)，其中分壓電阻Rl的阻值范圍為40至80歐姆。當(dāng)液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)正常工作時(shí)，首先，由于主控制器2包括繼電器線圈驅(qū)動(dòng)端口，在此端口的作用下，主控制器2端口 “D01”及“D02”輸出驅(qū)動(dòng)電流，使得自動(dòng)應(yīng)急模塊中的第一繼電器組I、第二繼電器組4的線圈相繼得電，此時(shí)繼電器組常開觸點(diǎn)吸合，從而使油門旋鈕8、電磁比例閥5接通主控制器2，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6的中速控制開關(guān)斷開，繼而發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6的轉(zhuǎn)速控制被設(shè)定為主油門控制優(yōu)先狀態(tài)。然后，主控制器2包括油門旋鈕信號(hào)檢測(cè)端口，利用此端口判斷油門旋鈕8信號(hào)端輸出電壓的大小來(lái)確定總線轉(zhuǎn)速的大小，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)主控制器2還包括比例閥驅(qū)動(dòng)端口，可以根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感控制原理對(duì)電磁比例閥5電流的大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)電控系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6、主控制器2、監(jiān)控器7的控制總線出現(xiàn)通訊故障時(shí)，監(jiān)控器7檢測(cè)總線故障信息并做人機(jī)界面顯示，同時(shí)主控制器2可以判斷總線通訊故障，并關(guān)閉端口“DO 1”、“D02”的驅(qū)動(dòng)電流，使得自動(dòng)應(yīng)急模塊中的第一繼電器組I、第二繼電器組4的線圈相繼失電，此時(shí)繼電器組為常閉狀態(tài)，然后通過(guò)油門旋鈕8經(jīng)過(guò)第一繼電器組I接通發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6主油門控制的三個(gè)端口“+5V”、“Signal”、“Ground”，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6對(duì)油門旋鈕8進(jìn)行三次學(xué)習(xí)確認(rèn)，從而使油門旋鈕8電壓信號(hào)可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。并且，第一繼電器組I、第二繼電器組4的觸點(diǎn)閉合后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6中速控制開關(guān)閉合，端口“Intermediate speed control”被低電平觸發(fā)，中速控制模式被打開，自此發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 6進(jìn)入中速控制優(yōu)先狀態(tài)，根據(jù)ECM程序設(shè)定優(yōu)先級(jí)的原則，此時(shí)中速控制將優(yōu)先于主油門控制。`另外，當(dāng)主控制器2損壞時(shí)，其端口 “D01”、“D02”無(wú)輸出電流，也可以達(dá)到上述總線故障時(shí)的控制效果。實(shí)施時(shí)，我們事先將中速控制設(shè)定為限低速模式，這將限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速，油門旋鈕8的轉(zhuǎn)速只能在所限制的最低轉(zhuǎn)速到發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速之間調(diào)節(jié)。最低轉(zhuǎn)速值可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試工具軟件設(shè)定，一般最低值要結(jié)合泵的吸收功率進(jìn)行設(shè)定。自動(dòng)應(yīng)急模塊中的第二繼電器組B4端口連接有電源，其線圈得電后，由于電磁比例閥5被串聯(lián)在Rl回路中，根據(jù)Rl的規(guī)格可以確定電磁比例閥5驅(qū)動(dòng)電流的大小，考慮到目前川崎液壓系統(tǒng)的比例閥驅(qū)動(dòng)范圍，再結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定范圍，我們將電阻Rl的選擇范圍為定為40至80歐姆，以滿足不同噸位挖掘機(jī)的使用要求。這樣就將液壓挖掘機(jī)泵的吸收功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率匹配設(shè)定在一個(gè)較高效的工作區(qū)域，進(jìn)而保證功率控制系統(tǒng)在失效模式下的正常工作。
權(quán)利要求1.一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，其特征在于，包括主控制器(2)、監(jiān)控器(7)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM (6)、電磁比例閥(5)、油門旋鈕(8)、自動(dòng)應(yīng)急模塊，自動(dòng)應(yīng)急模塊包括第一繼電器組(I)和第二繼電器組(4 )，主控制器(2 )、監(jiān)控器(7 )和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM (6 )通過(guò)各自的端口“04順”、“041”、“0么吧11”相互電連接； 第一繼電器組(I)端口 “A13”、“A14”、“A16”、“A20”分別電連接主控制器(2)端口“AGND”、“+5V”、“AI”、“D02”，第一繼電器組(I)端口“A15”、“A17”、“A21” 分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī) ECM (6)主油門的端口 “+5V”、“Signal ”、“Ground”，第一繼電器組(I)端口 “Al I ”、“A12”、“A18”分別電連接油門旋鈕(8)端口“S3”、“S2”、“S1”，第一繼電器組(I)端口“A19”電連接公共地線； 第二繼電器組(4)端口 “B5”、“B7”、“B10”分別電連接主控制器(2)端口 “PWMCM”、“PWM”、“D01”，第二繼電器組(4)端口 “B3”、“B8”分別電連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM (6)中速控制開關(guān)端口 “Intermediate speed control”、“Switch return”,第二繼電器組(4)端口 “BI”、“B2”分別電連接電磁比例閥(5)端口 “Y1”、“Y2” ；第二繼電器組(4)端口 “B4” 一端串聯(lián)分壓電阻R1、另一端通過(guò)保險(xiǎn)絲(3)與電源串聯(lián)，第二繼電器組(4)端口“B6”、“B9”電連接公共地線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，其特征在于，所述的主控制器(2)還包括油門旋鈕信號(hào)檢測(cè)端口、比例閥驅(qū)動(dòng)端口及繼電器線圈驅(qū)動(dòng)端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，其特征在于，所述的主控制器(2)、監(jiān)控器(7)和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM (6)通過(guò)CAN總線通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，其特征在于，所述的第一繼電器組(I)、第二繼電器組(4)集成了六組常開和常閉觸點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，其特征在于，所述的分壓電阻Rl的阻值范圍為40至80歐姆。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型液壓挖掘機(jī)電控系統(tǒng)的冗余裝置，屬于液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM、電磁比例閥、油門旋鈕、自動(dòng)應(yīng)急模塊，自動(dòng)應(yīng)急模塊包括第一繼電器組和第二繼電器組，主控制器、監(jiān)控器和發(fā)動(dòng)機(jī)ECM相互電連接；第一繼電器組分別電連接主控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM主油門、油門旋鈕及公共地線；第二繼電器組分別電連接主控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM中速控制開關(guān)、電磁比例閥、電源及公共地線。有益效果實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急模式的自動(dòng)化切換，提升了挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的可靠性及挖掘機(jī)使用的安全性。
文檔編號(hào)E02F9/22GK202577434SQ20122018598
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者李亞?wèn)|, 孟凡建, 秦家升, 費(fèi)樹輝, 高見(jiàn)廠, 鄭磊, 張科偉 申請(qǐng)人:徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司