本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的全液壓驅(qū)動(dòng)載重運(yùn)輸車協(xié)同控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

全液壓驅(qū)動(dòng)載重運(yùn)輸車在工程機(jī)械領(lǐng)域中是一重要分支，它能適應(yīng)現(xiàn)代化物流配送需要而蓬勃發(fā)展，廣泛應(yīng)用于大件超重型貨物和工程設(shè)備及結(jié)構(gòu)等的陸上運(yùn)輸。隨著我國(guó)交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的快速發(fā)展，加上建筑業(yè)和工業(yè)，特別是重工業(yè)和其周邊產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)全液壓驅(qū)動(dòng)載重運(yùn)輸車的需求量和保有量連續(xù)快速增長(zhǎng)。

把基于CAN總線的控制系統(tǒng)引入到載重運(yùn)輸車目的在于利用其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的特性以及它特別適用于復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，具有電磁干擾低、抗干擾能力強(qiáng)、可以直接驅(qū)動(dòng)多片電液比例閥等優(yōu)點(diǎn)。由于總線上傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字量，這樣就大大地提高了電液系統(tǒng)的精度，以及系統(tǒng)的抗干擾能力，從而改善了電液系統(tǒng)的性能與可靠性。正是基于CAN總線的優(yōu)良特性，在這種大型載重運(yùn)輸車上多數(shù)都是采用了CAN總線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于CAN總線的全液壓驅(qū)動(dòng)載重運(yùn)輸車協(xié)同控制系統(tǒng)，解決了其液壓系統(tǒng)協(xié)同工作的控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了載重運(yùn)輸車行車的智能控制以及控制系統(tǒng)故障和錯(cuò)誤操作的自動(dòng)排除與屏蔽作用，該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)包括液壓驅(qū)動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向和液壓懸掛升降等3個(gè)液壓系統(tǒng)。

所述液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和懸掛升降系統(tǒng)3部分組成，對(duì)這3部分的協(xié)同控制就構(gòu)成了載重運(yùn)輸車的控制核心。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由閉式變量泵-變量馬達(dá)恒功率系統(tǒng)組成的，而液壓轉(zhuǎn)向和液壓懸掛升降系統(tǒng)采用了負(fù)載傳感控制技術(shù)。

所述液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中8個(gè)輪組是通過(guò)電液比例多路閥11和回轉(zhuǎn)液壓缸26來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立轉(zhuǎn)向的，液壓懸掛升降系統(tǒng)的油液通過(guò)疊加式單向節(jié)流閥25、分流集流閥27和懸掛缸18來(lái)實(shí)現(xiàn)整車載重平臺(tái)的整體升降，溢流閥20用于設(shè)定懸掛升降系統(tǒng)的最高工作壓力。

所述液壓懸掛升降系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，通過(guò)控制進(jìn)入懸掛缸的流量來(lái)控制整車升降的速度與位置，保證整車基本保持水平狀態(tài)升降，調(diào)整的狀態(tài)可以通過(guò)顯示器來(lái)觀測(cè)。懸掛系統(tǒng)分為4個(gè)支撐組，構(gòu)成對(duì)整個(gè)車身的多點(diǎn)支撐，易于保持車身水平。

所述液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，以此保證每一輪組能夠回轉(zhuǎn)到位，為方便用戶使用，允許用戶對(duì)每一輪組進(jìn)行調(diào)試，即單獨(dú)對(duì)該組車輪進(jìn)行操作。

所述微電控制系統(tǒng)是智能化的基于CAN總線與SPT-K控制系統(tǒng)。在這個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，需要確定主控制器、從控制器和顯示器的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)?？刂破髦g通過(guò)CAN總線PDOCProess Data object)廣播的方式進(jìn)行通信。

由于控制對(duì)象較多，在這個(gè)載重運(yùn)輸車上共用了6個(gè)控制器，主要由2個(gè)SPT-K-2023主控制器、2個(gè)SPT-X-AT72顯示器和編碼器，2個(gè)SPT-K-2024從控制器等組成。2個(gè)駕駛室中各有1個(gè)顯示器和1個(gè)主控制器，分別是主控制器I和主控制器II，當(dāng)駕駛員在一個(gè)駕駛室內(nèi)工作時(shí)，電氣鎖定另一個(gè)駕駛室內(nèi)的控制器以防產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。

所述主控制器用于讀取駕駛室的操作信息和指令，包括開(kāi)關(guān)、傳感器和操作手柄等輸入信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后通過(guò)總線將各個(gè)控制信號(hào)發(fā)送給從控制器。主控制器同時(shí)還要根據(jù)接收從控制器上傳的信息，例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否到位，并對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否正常作出判斷，向從屬控制器下達(dá)操作指令。如果系統(tǒng)沒(méi)有正常工作，及時(shí)中斷主程序并輸出報(bào)警信息，操作人員可以根據(jù)顯示偽嵌袒檐息直接對(duì)系統(tǒng)的故障點(diǎn)進(jìn)行檢修。

顯示器為圖形文本混合顯示器。它有2個(gè)CAN-BUS接口與控制器相連?？梢允褂妹姘迳系臄?shù)字按鍵和功能鍵進(jìn)行翻屏、修改參數(shù)等。從控制器SPT-K-2024安裝于車身上面，它除了直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還要讀取相關(guān)傳感器的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)CAN總線發(fā)送給主控制器。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)解決了其液壓系統(tǒng)協(xié)同工作的控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了載重運(yùn)輸車行車的智能控制以及控制系統(tǒng)故障和錯(cuò)誤操作的自動(dòng)排除與屏蔽作用，該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的液壓懸掛升降與液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖。

圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位置控制框圖。

圖3是本發(fā)明的100 t載重運(yùn)輸車的CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖中：1.回油過(guò)濾器；2.進(jìn)油過(guò)濾器；3.風(fēng)冷卻器；4.柱塞變量泵； 5.13.測(cè)壓接頭；6.測(cè)壓軟管；7.壓力表；8.主泵口單向閥；9.壓力表開(kāi)關(guān)；10.19.電磁換向閥；11.四聯(lián)多路閥；12.常閉截止閥；14.壓力繼電器；15.防爆梭閥；16.常通截止閥；17.液控單向閥；18.柱塞缸；20.安全閥；21.節(jié)流閥；22.油箱；23.液位計(jì)；24.空氣濾清器；25.節(jié)流單向閥；26.轉(zhuǎn)向缸；27.分流集流閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1，控制系統(tǒng)包括液壓驅(qū)動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向和液壓懸掛升降等3個(gè)液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和懸掛升降系統(tǒng)3部分組成，對(duì)這3部分的協(xié)同控制就構(gòu)成了載重運(yùn)輸車的控制核心。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由閉式變量泵-變量馬達(dá)恒功率系統(tǒng)組成的，而液壓轉(zhuǎn)向和液壓懸掛升降系統(tǒng)采用了負(fù)載傳感控制技術(shù)。

液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中8個(gè)輪組是通過(guò)電液比例多路閥11和回轉(zhuǎn)液壓缸26來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立轉(zhuǎn)向的，液壓懸掛升降系統(tǒng)的油液通過(guò)疊加式單向節(jié)流閥25、分流集流閥27和懸掛缸18來(lái)實(shí)現(xiàn)整車載重平臺(tái)的整體升降，溢流閥20用于設(shè)定懸掛升降系統(tǒng)的最高工作壓力。

液壓懸掛升降系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，通過(guò)控制進(jìn)入懸掛缸的流量來(lái)控制整車升降的速度與位置，保證整車基本保持水平狀態(tài)升降，調(diào)整的狀態(tài)可以通過(guò)顯示器來(lái)觀測(cè)。懸掛系統(tǒng)分為4個(gè)支撐組，構(gòu)成對(duì)整個(gè)車身的多點(diǎn)支撐，易于保持車身水平。

如圖2，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，以此保證每一輪組能夠回轉(zhuǎn)到位，為方便用戶使用，允許用戶對(duì)每一輪組進(jìn)行調(diào)試，即單獨(dú)對(duì)該組車輪進(jìn)行操作。

整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求達(dá)到對(duì)3套液壓系統(tǒng)(轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛升降系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))協(xié)同工作的控制，協(xié)同工作體現(xiàn)在:在各種工作模式中，轉(zhuǎn)向過(guò)程要求每個(gè)輪組按照預(yù)定的角度回轉(zhuǎn)，否則在行駛過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)車輪卡滯現(xiàn)象，造成載重運(yùn)輸車無(wú)法行走；行駛中要求驅(qū)動(dòng)輪速度相同，避免打滑現(xiàn)象;整車升降過(guò)程中要求車身基本保持水平。

當(dāng)個(gè)別車輪的轉(zhuǎn)角長(zhǎng)時(shí)間不到位，也就是在閉環(huán)控制中，誤差值沒(méi)有減小的趨勢(shì)，這時(shí)報(bào)警并顯示故障狀態(tài)，車輛鎖定。當(dāng)某個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均速度并且持續(xù)一定的時(shí)間，認(rèn)為打滑，這時(shí)行車鎖定，報(bào)警并顯示具體的打滑輪組，一組驅(qū)動(dòng)輪有打滑現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)將其切換為隨動(dòng)自由輪(通過(guò)使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)排量變?yōu)榱銓?shí)現(xiàn))，直至該組車輪恢復(fù)正常。相反，當(dāng)某個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速低于平均速度并且持續(xù)一定的時(shí)間，這時(shí)行車鎖定，報(bào)警并顯示具體輪組。

如圖3，微電控制系統(tǒng)是智能化的基于CAN總線與SPT-K控制系統(tǒng)。在這個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，需要確定主控制器、從控制器和顯示器的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)?？刂破髦g通過(guò)CAN總線PDOCProess Data object)廣播的方式進(jìn)行通信。

由于控制對(duì)象較多，在這個(gè)載重運(yùn)輸車上共用了6個(gè)控制器，主要由2個(gè)SPT-K-2023主控制器、2個(gè)SPT-X-AT72顯示器和編碼器，2個(gè)SPT-K-2024從控制器等組成。2個(gè)駕駛室中各有1個(gè)顯示器和1個(gè)主控制器，分別是主控制器I和主控制器II，當(dāng)駕駛員在一個(gè)駕駛室內(nèi)工作時(shí)，電氣鎖定另一個(gè)駕駛室內(nèi)的控制器以防產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。

主控制器用于讀取駕駛室的操作信息和指令，包括開(kāi)關(guān)、傳感器和操作手柄等輸入信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后通過(guò)總線將各個(gè)控制信號(hào)發(fā)送給從控制器。主控制器同時(shí)還要根據(jù)接收從控制器上傳的信息，例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否到位，并對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否正常作出判斷，向從屬控制器下達(dá)操作指令。如果系統(tǒng)沒(méi)有正常工作，及時(shí)中斷主程序并輸出報(bào)警信息，操作人員可以根據(jù)顯示偽嵌袒檐息直接對(duì)系統(tǒng)的故障點(diǎn)進(jìn)行檢修。

顯示器為圖形文本混合顯示器。它有2個(gè)CAN-BUS接口與控制器相連?？梢允褂妹姘迳系臄?shù)字按鍵和功能鍵進(jìn)行翻屏、修改參數(shù)等。從控制器SPT-K-2024安裝于車身上面，它除了直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還要讀取相關(guān)傳感器的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)CAN總線發(fā)送給主控制器。