專利名稱：通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在建筑施工中，為了獲得路面平整度和符合要求的施工質(zhì)量，建筑機(jī)器都安裝了自動(dòng)找平及控制系統(tǒng)。自動(dòng)找平的工作原理是預(yù)先人為地給出一個(gè)理想的基準(zhǔn)線(面)， 通過(guò)傳感器把實(shí)測(cè)值與設(shè)定值的差值輸入微電子電路進(jìn)行分析放大，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)由電液元件轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)作，使建筑機(jī)器按預(yù)先給定的基準(zhǔn)線(面)運(yùn)行，達(dá)到平整地面的目的。在機(jī)器上安裝自動(dòng)找平裝置，可以使施工作業(yè)精度得到明顯提高，作業(yè)循環(huán)次數(shù)減少，降低機(jī)械使用費(fèi)用，提高施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)大大減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、使用可靠，是一種可廣泛應(yīng)用于混凝土攤鋪機(jī)、浙青攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)、推土機(jī)、挖掘機(jī)、平地機(jī)的靈活、高效的控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，包括數(shù)字控制器、數(shù)字傳感器、建筑機(jī)器電磁閥和總站，數(shù)字控制器與數(shù)字傳感器通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信連接；所述數(shù)字傳感器檢測(cè)路面信息，并通過(guò)CAN總線傳輸給數(shù)字控制器，數(shù)字控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷數(shù)字傳感器的類型以及根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)做出計(jì)算處理，輸出負(fù)載控制信號(hào)控制建筑機(jī)器電磁閥動(dòng)作，并向總站發(fā)送實(shí)時(shí)的工況信息。本控制系統(tǒng)可接入GPS，采用10 30V的寬范圍供電電壓，并設(shè)有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路。所述數(shù)字控制器采用DSP微處理器技術(shù)，包括芯片、按鍵、指示燈、顯示屏和參數(shù)掉電保存器件；所述芯片包括TMS320LFM07A芯片、74ALVC164245芯片、74HC377芯片和 74HC244芯片，TMS320LF2407A芯片為控制芯片，數(shù)字控制器通過(guò)TMS320LFM07A芯片內(nèi)置的CAN模塊進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，74ALVC164245芯片和74HC377芯片用于對(duì)系統(tǒng)電路的外部I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，74HC244芯片用于讀取按鍵的值；所述按鍵有四個(gè)，用于調(diào)出菜單項(xiàng)和參數(shù)設(shè)置；所述指示燈采用四組高亮度LED指示燈；所述顯示屏采用段式IXD液晶顯示屏；所述參數(shù)掉電保存器件采用ATM系列存儲(chǔ)器。本控制系統(tǒng)設(shè)有PNP與NPN兩種負(fù)載輸出模式，輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)，最大輸出電流為3A，設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)裝置，采用中文操作界面。本控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，通過(guò)數(shù)字控制器的按鍵可以在兩種工作模式間自由切換。所述數(shù)字傳感器包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、數(shù)字坡度傳感器、超聲波滑靴和激光接收儀。本控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同工況及現(xiàn)場(chǎng)要求擴(kuò)展新型傳感器。所述各類數(shù)字傳感器均包括內(nèi)置控制器、CAN總線通信模塊、信號(hào)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和傳感器，傳感器將采集到的信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送給信號(hào)采集模塊，信號(hào)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)由內(nèi)置控制器處理，并通過(guò)CAN 總線通信模塊發(fā)送到CAN總線，同時(shí)，內(nèi)置控制器通過(guò)CAN總線通信模塊接收控制信息，更新調(diào)整數(shù)字傳感器的參數(shù)；所述內(nèi)置控制器采用可在線編程的AVR系列ATmegaUS單片機(jī)； 所述CAN總線通信模塊由SJA1000和PCA82C50/251組成。本發(fā)明具有以下的有益效果(1)本發(fā)明的數(shù)字控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷數(shù)字傳感器的類型以及根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)做出計(jì)算處理，輸出負(fù)載控制信號(hào)控制建筑機(jī)器電磁閥動(dòng)作，并向總站發(fā)送實(shí)時(shí)的工況信息，這種結(jié)構(gòu)使得通電后數(shù)字控制器能立即識(shí)別傳感器類型；數(shù)字傳感器精確的傳感器技術(shù)，能準(zhǔn)確探測(cè)路面的狀況，使建筑機(jī)器能精確施工，節(jié)省了資金和時(shí)間；CAN總線技術(shù)安全可靠，提高了整機(jī)性能和施工質(zhì)量；控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)三維控制，沒(méi)有機(jī)械件磨損，使用壽命高。(2)本發(fā)明的74ALVC164245芯片和74HC377芯片用于對(duì)系統(tǒng)電路的外部I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，這種結(jié)構(gòu)使得建筑機(jī)器控制系統(tǒng)能夠利用讀寫(xiě)時(shí)序和地址信號(hào)對(duì)各個(gè)74HC377進(jìn)行選通，實(shí)現(xiàn)了 16位I/O 口控制并行LED指示燈、IXD顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示以及電磁閥的PWM
信號(hào)輸出。(3)本發(fā)明的74HCM4芯片用于讀取按鍵的值，這樣74HCM4芯片讀取的鍵值配合 74ALVC164245芯片的雙向性便能達(dá)到充分利用系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的目的。(4)本發(fā)明的數(shù)字控制器設(shè)有參數(shù)掉電保存器件，這種結(jié)構(gòu)能有效避免對(duì)建筑機(jī)器控制系統(tǒng)的控制參數(shù)的重復(fù)設(shè)置。(5)本發(fā)明設(shè)有PNP與NPN兩種負(fù)載輸出模式，輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)，最大輸出電流為3A，設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)裝置，采用中文操作界面，這種結(jié)構(gòu)使得建筑機(jī)器控制系統(tǒng)操作便捷、指示形象，具有很好的人機(jī)交互界面，以及自檢和故障檢測(cè)顯示功能。(6)本發(fā)明的數(shù)字傳感器包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、數(shù)字坡度傳感器、超聲波滑靴和激光接收儀，先進(jìn)的數(shù)字傳感器技術(shù)使得建筑機(jī)器控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，施工作業(yè)精度高。(7)本發(fā)明可以根據(jù)不同工況及現(xiàn)場(chǎng)要求擴(kuò)展新型傳感器，這種結(jié)構(gòu)使得建筑機(jī)器控制系統(tǒng)具有較高的靈活性。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的硬件電路組成框圖。圖3為本發(fā)明數(shù)字控制器軟件流程圖。圖4為本發(fā)明數(shù)字傳感器軟件流程圖。圖5為本發(fā)明數(shù)字控制器操作菜單框圖。附圖中標(biāo)號(hào)為數(shù)字控制器1、芯片 11、TMS320LF2407A 芯片 11_1、74ALVC164245 芯片 11-2、 74HC377芯片11-3、74HC244芯片11_4、按鍵12、指示燈13、顯示屏14、參數(shù)掉電保存器件 15、數(shù)字傳感器2、內(nèi)置控制器21、CAN總線通信模塊22、信號(hào)采集模塊23、信號(hào)調(diào)理模塊
4M、傳感器25、建筑機(jī)器電磁閥3、總站4。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)見(jiàn)圖1，本實(shí)施例包括數(shù)字控制器1、數(shù)字傳感器2、建筑機(jī)器電磁閥3和總站4。本控制系統(tǒng)可接入GPS，設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，采用10 30V的寬范圍供電電壓，并設(shè)有反極性、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路。數(shù)字控制器1與數(shù)字傳感器2通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信連接；數(shù)字傳感器2檢測(cè)路面信息，并通過(guò)CAN總線傳輸給數(shù)字控制器1，數(shù)字控制器1根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷數(shù)字傳感器2的類型以及根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)做出計(jì)算處理，輸出負(fù)載控制信號(hào)控制建筑機(jī)器電磁閥3動(dòng)作，并向總站4發(fā)送實(shí)時(shí)的工況信息。見(jiàn)圖2，數(shù)字控制器1采用DSP微處理器技術(shù)，包括芯片11、按鍵12、指示燈13、顯示屏14和參數(shù)掉電保存器件15 ；芯片11包括TMS320LF2407A芯片11_1、74ALVC164245芯片 11-2、74HC377 芯片 11-3 和 74HC244 芯片 11-4, TMS320LF2407A 芯片 11-1 為控制芯片， 數(shù)字控制器1通過(guò)TMS320LFM07A芯片11_1內(nèi)置的CAN模塊進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，74ALVC164245芯片11_2和74HC377芯片11_3用于對(duì)系統(tǒng)電路的外部I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展， 74HC244芯片11-4用于讀取按鍵12的值；按鍵12有四個(gè)，用于調(diào)出菜單項(xiàng)和參數(shù)設(shè)置，參數(shù)包括靈敏度、控制范圍、位置系數(shù)、三維控制、死區(qū)、比例區(qū)、基準(zhǔn)值、輸出模式、輸出脈沖寬度和液壓記錄，參數(shù)均可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，并采用掉電保存，同時(shí)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可校正顯示；指示燈 13采用四組高亮度LED指示燈；顯示屏14采用段式IXD液晶顯示屏；參數(shù)掉電保存器件15 采用ATM系列存儲(chǔ)器。數(shù)字傳感器2包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、數(shù)字坡度傳感器、超聲波滑靴和激光接收儀。各類數(shù)字傳感器2均包括內(nèi)置控制器21、CAN總線通信模塊22、信號(hào)采集模塊23、 信號(hào)調(diào)理模塊M和傳感器25，傳感器25將采集到的信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理模塊M，信號(hào)調(diào)理模塊M對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送給信號(hào)采集模塊23，信號(hào)采集模塊23將采集的數(shù)據(jù)由內(nèi)置控制器21處理，并通過(guò)CAN總線通信模塊22發(fā)送到CAN總線，同時(shí)，內(nèi)置控制器21通過(guò) CAN總線通信模塊22接收控制信息，更新調(diào)整數(shù)字傳感器2的參數(shù)；內(nèi)置控制器21采用可在線編程的AVR系列ATmegaU8單片機(jī)；CAN總線通信模塊22由SJA1000和PCA82C50/251 組成。本控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同工況及現(xiàn)場(chǎng)要求擴(kuò)展新型傳感器。本控制系統(tǒng)設(shè)有PNP與 NPN兩種負(fù)載輸出模式，輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)，最大輸出電流為3A，設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)裝置，采用中文操作界面。見(jiàn)圖3，系統(tǒng)上電，數(shù)字傳感器2的運(yùn)行步驟和過(guò)程如下①、系統(tǒng)初始化；②、CAN總線初始化；③、參數(shù)讀取，主要為掉電存儲(chǔ)的系統(tǒng)參數(shù)；④、數(shù)據(jù)循環(huán)采集處理；⑤、判斷數(shù)據(jù)是否正常，正常則通過(guò)CAN對(duì)數(shù)字控制器1進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并指示燈 13顯示正常信號(hào)，數(shù)據(jù)異常判斷異常類型，并向數(shù)字控制器1發(fā)送異常標(biāo)志，同時(shí)指示燈13 報(bào)警；⑥、在完成一次數(shù)據(jù)采集發(fā)送后，檢測(cè)參數(shù)變化標(biāo)志位，若發(fā)生變化，則需要更新參數(shù)存儲(chǔ)，然后回到數(shù)據(jù)采集重新循環(huán)步驟④ ⑥，若無(wú)改變，則直接循環(huán)步驟④ ⑥。
見(jiàn)圖4，數(shù)字控制器1的運(yùn)行步驟和過(guò)程如下①、數(shù)字控制器1自檢，系統(tǒng)初始化及CAN總線進(jìn)行初始化，原有參數(shù)讀??；②、循環(huán)判斷有無(wú)CAN總線數(shù)據(jù)，若無(wú)則顯示屏14、指示燈13報(bào)警無(wú)傳感器，有 CAN數(shù)據(jù)，則根據(jù)CAN數(shù)據(jù)中的數(shù)字傳感器2發(fā)來(lái)的ID數(shù)據(jù)判斷是哪種類型的數(shù)字傳感器 2，實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳感器2的識(shí)別；③、識(shí)別數(shù)字傳感器2的類型，并配置參數(shù)；④、數(shù)字傳感器2數(shù)據(jù)接收并處理；⑤、判斷處于手動(dòng)或者自動(dòng)工作模式；手動(dòng)模式下，顯示屏14顯示實(shí)測(cè)傳感器值，指示燈13無(wú)指示，可循環(huán)查看菜單選項(xiàng)，并設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)，包括靈敏度、控制范圍、位置系數(shù)、三維控制、死區(qū)、比例區(qū)、基準(zhǔn)值、輸出脈沖寬度及液壓記錄，還可以切換手動(dòng)模式到自動(dòng)模式。自動(dòng)模式下，顯示屏14顯示基準(zhǔn)值，指示燈13指示輸出方向，計(jì)算并輸出建筑機(jī)器電磁閥3的PWM信號(hào)；⑥、判斷數(shù)字傳感器2是否正常，正常則循環(huán)⑤ ⑥，不正常，則報(bào)警輸出，并回到 ②；⑦、施工過(guò)程中可改變基準(zhǔn)及其他部分參數(shù)的設(shè)定。見(jiàn)圖5，通過(guò)按鍵12可循環(huán)查看菜單選項(xiàng)，并設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)，包括靈敏度、控制范圍、位置系數(shù)、三維控制、死區(qū)、比例區(qū)、基準(zhǔn)值、輸出脈沖寬度及液壓記錄；還可以通過(guò)按鍵12使系統(tǒng)在手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式間切換。應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字控制器(1)、數(shù)字傳感器O)、建筑機(jī)器電磁閥C3)和總站G)，數(shù)字控制器(1)與數(shù)字傳感器( 通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信連接；所述數(shù)字傳感器( 檢測(cè)路面信息，并通過(guò)CAN總線傳輸給數(shù)字控制器(1)，數(shù)字控制器(1)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷數(shù)字傳感器( 的類型以及根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)做出計(jì)算處理，輸出負(fù)載控制信號(hào)控制建筑機(jī)器電磁閥(3)動(dòng)作，并向總站(4)發(fā)送實(shí)時(shí)的工況信肩、ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于本控制系統(tǒng)可接入 GPS，采用10 30V的寬范圍供電電壓，并設(shè)有反極性、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字控制器(1) 采用DSP微處理器技術(shù)，包括芯片(11)、按鍵(12)、指示燈(13)、顯示屏(14)和參數(shù)掉電保存器件(15)；所述芯片(11)包括 TMS320LFM07A 芯片(11-1)、74ALVC164245 芯片(11-2), 74HC377 芯片(11-3)和 74HC244 芯片(11-4)，TMS320LF2407A 芯片(11-1)為控制芯片，數(shù)字控制器(1)通過(guò)TMS320LFM07A芯片(11_1)內(nèi)置的CAN模塊進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，74ALVC164245芯片(11-2)和74HC377芯片(11-3)用于對(duì)系統(tǒng)電路的外部I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，74HC244芯片(11-4)用于讀取按鍵(12)的值；所述按鍵(12)有四個(gè)，用于調(diào)出菜單項(xiàng)和參數(shù)設(shè)置；所述指示燈(1 采用四組高亮度LED指示燈；所述顯示屏(14)采用段式 LCD液晶顯示屏；所述參數(shù)掉電保存器件(15)采用ATM系列存儲(chǔ)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于本控制系統(tǒng)設(shè)有PNP 與NPN兩種負(fù)載輸出模式，輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)，最大輸出電流為3A，設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)裝置，采用中文操作界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于本控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，通過(guò)數(shù)字控制器(1)的按鍵(12)可以在兩種工作模式間自由切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字傳感器(2) 包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、數(shù)字坡度傳感器、超聲波滑靴和激光接收儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于本控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同工況及現(xiàn)場(chǎng)要求擴(kuò)展新型傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，其特征在于所述各類數(shù)字傳感器⑵均包括內(nèi)置控制器Ol)、CAN總線通信模塊(22)、信號(hào)采集模塊(23)、信號(hào)調(diào)理模塊 (24)和傳感器(25)，傳感器0 將采集到的信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理模塊(M)，信號(hào)調(diào)理模塊04)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送給信號(hào)采集模塊(23)，信號(hào)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)由內(nèi)置控制器處理，并通過(guò)CAN總線通信模塊02)發(fā)送到CAN總線，同時(shí)，內(nèi)置控制器 (21)通過(guò)CAN總線通信模塊0 接收控制信息，更新調(diào)整數(shù)字傳感器( 的參數(shù)；所述內(nèi)置控制器采用可在線編程的AVR系列ATmegaUS單片機(jī)；所述CAN總線通信模塊Q2) 由 SJA1000 和 PCA82C50/251 組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了通用型建筑機(jī)器控制系統(tǒng)，包括數(shù)字控制器、數(shù)字傳感器、建筑機(jī)器電磁閥和總站，數(shù)字控制器與數(shù)字傳感器通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信連接，數(shù)字傳感器檢測(cè)路面信息，并通過(guò)CAN總線傳輸給數(shù)字控制器，數(shù)字控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷數(shù)字傳感器的類型以及根據(jù)標(biāo)定的參數(shù)做出計(jì)算處理，輸出負(fù)載控制信號(hào)控制建筑機(jī)器電磁閥動(dòng)作，并向總站發(fā)送實(shí)時(shí)的工況信息。本發(fā)明在通電后數(shù)字控制器能立即識(shí)別傳感器類型；數(shù)字傳感器精確的傳感器技術(shù)，能準(zhǔn)確探測(cè)路面的狀況，使建筑機(jī)器能精確施工，節(jié)省了資金和時(shí)間；CAN總線技術(shù)安全可靠，提高了整機(jī)性能和施工質(zhì)量；控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)三維控制，沒(méi)有機(jī)械件磨損，使用壽命高。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102213955SQ20101013765
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者關(guān)繼文, 葉曉東, 孔令成, 李開(kāi)霞, 王丹 申請(qǐng)人:常州機(jī)械電子工程研究所