專利名稱：液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓領(lǐng)域、控制技術(shù)和集成電路領(lǐng)域，尤其是ー種液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前エ業(yè)應(yīng)用的液壓系統(tǒng)控制主要采用PLC、繼電器和比例放大板組合的方式控制，PLC輸出信號控制繼電器輸出開關(guān)信號，控制比例放大板輸出比例信號以驅(qū)動電磁鐵，整個電氣控制系統(tǒng)以控制柜和操作臺的方式安置，如果需要對液壓系統(tǒng)的運行狀況實時監(jiān)測，需要安裝計算機并編制監(jiān)控軟件，這種方式的控制系統(tǒng)比較繁雜，而且體積大，成本較高，連線復(fù)雜，維修困難，在空間要求高的場合不適合應(yīng)用。目前現(xiàn)有的エ業(yè)控制器主要是針對工程機械開發(fā)的，輸入輸出通道有限，而且很難實現(xiàn)系統(tǒng)級擴(kuò)展，不能滿足復(fù)雜的エ業(yè)現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有方案的缺陷，本發(fā)明提出ー種方便擴(kuò)展的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法及控制方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，包括CPU単元、電源單元、開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出單元、比例驅(qū)動單元、通信單元和交互顯示單元；所述CPU單元包括主CPU、副CPU、通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ、模擬量輸出接ロ、開關(guān)輸出接口和開關(guān)量輸入接ロ ；所述通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ和模擬量輸出接ロ均與主CPU相連接，所述開關(guān)輸出接口和開關(guān)量輸入接ロ均與副CPU相連接；所述交互顯示單元通過通信単元與通信總線接ロ相連接；所述比例驅(qū)動單元與串ロ總線輸出接ロ相連接；所述開關(guān)功率驅(qū)動單元與開關(guān)輸出接ロ相連接；所述開關(guān)量和脈沖輸入單兀與開關(guān)量輸入接ロ相連接；所述模擬信號輸入輸出單兀分別與模擬量輸入接口和模擬量輸出接ロ相連接；所述主CPU、副CPU、通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ、模擬量輸出接ロ、開關(guān)輸出接ロ、開關(guān)量輸入接ロ、開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出単元、比例驅(qū)動單元、通信単元和交互顯示單元均與電源單元相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的改進(jìn)所述主CPU、副CPU、通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ、模擬量輸出接ロ、開關(guān)輸出接口和開關(guān)量輸入接ロ均集成于主板上；所述電源単元、開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出単元、比例驅(qū)動單元、通信単元和交互顯示單元分別集成于相互獨立的子板上；所述通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ、模擬量輸出接ロ、開關(guān)輸出接口和開關(guān)量輸入接口上均設(shè)置有相應(yīng)的插槽，所述開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出単元、比例驅(qū)動單元、通信単元和交互顯示單元所在的子板上設(shè)置有對應(yīng)的接ロ插槽。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)模擬信號輸入輸出単元包括模擬信號輸入裝置和模擬信號輸出裝置；所述模擬信號輸入裝置與模擬量輸入接ロ相連接，所述模擬信號輸出裝置與模擬量輸出接ロ相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述開關(guān)功率驅(qū)動單元包括開關(guān)功率驅(qū)動模塊，所述開關(guān)功率驅(qū)動模塊連接有安全控制裝置I ;所述開關(guān)功率驅(qū)動模塊與開關(guān)輸出接ロ相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述比例驅(qū)動單元包括依次相連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、PID控制器和比例驅(qū)動放大器；所述比例驅(qū)動放大器連接有安全控制裝置II ;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與串ロ總線輸出接ロ相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述安全控制裝置I包括比較器I，所述比較器I分別連接有報警裝置I、單向?qū)ㄑb置I、電流信號檢測 裝置I和閥值信號設(shè)定裝置I ;所述單向?qū)ㄑb置I和電流信號檢測裝置I均與開關(guān)驅(qū)動模塊相連接；所述安全控制裝置II包括比較器II，所述比較器II分別連接有報警裝置II、單向?qū)ㄑb置II、電流信號檢測裝置II和閥值信號設(shè)定裝置II ;所述單向?qū)ㄑb置II和電流信號檢測裝置II均與比例驅(qū)動放大器相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述交互顯示單元包括顯示單元CPU，顯示單元CPU分別連接有顯示與輸入裝置和按鍵輸入裝置；所述顯示單元CPU與通信總線接ロ相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述通信単元包括RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN總線接ロ、互聯(lián)網(wǎng)通信接口和無線通信模塊；所述RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN總線接ロ、互聯(lián)網(wǎng)通信接口和無線通信模塊均與通信總線接ロ相連接；所述RS422接ロ與顯示單元CPU相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述的電源単元包括相互連接的電源和AC/DC轉(zhuǎn)換器；所述的電源分別與主CPU、副CPU、通信總線接ロ、串ロ總線輸出接ロ、數(shù)據(jù)存儲模塊、模擬量輸入接ロ、模擬量輸出接ロ、開關(guān)輸出接ロ、開關(guān)量輸入接ロ、普通開關(guān)量輸入裝置、連續(xù)PWM信號輸入裝置、比較器I、報警裝置I、單向?qū)ㄑb置I、電流信號檢測裝置I、閥值信號設(shè)定裝置I、開關(guān)功率驅(qū)動模塊、模擬信號輸入裝置、模擬信號輸出裝置、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器II、報警裝置II、單向?qū)ㄑb置II、電流信號檢測裝置II、閥值信號設(shè)定裝置II、PID控制器、比例驅(qū)動放大器、RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN總線接ロ、互聯(lián)網(wǎng)通信接ロ、無線通信模塊、顯示單元CPU、顯示與輸入裝置和按鍵輸入裝置相連接。作為對本發(fā)明液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法的進(jìn)ー步改進(jìn)所述CPU和副(PU分別連接有防瞬間掉電裝置；所述主CPU上連接有計時模塊；所述防瞬間掉電裝置與計時模塊均與電源相連接。本發(fā)明將液壓系統(tǒng)當(dāng)前使用的電氣控制系統(tǒng)和測控系統(tǒng)功能集成在一起，大大縮小了監(jiān)控系統(tǒng)的體積，提高了集成度，降低了成本，并且不再需要復(fù)雜的內(nèi)部連線，簡化了控制系統(tǒng)設(shè)計，縮短了液壓控制系統(tǒng)的開發(fā)流程，使開發(fā)者將精力放在軟件設(shè)計上，而不再考慮硬件設(shè)計，大大提高了開發(fā)效率。采用模塊化的星形結(jié)構(gòu)設(shè)計，使每個功能模塊只與CPU単元和電源單元連接，CPU単元與其他単元之間連接都加入隔離模塊，功率驅(qū)動級與控制単元分別供電，電源単元供電線功率不大，控制器功能単元的損壞不會引發(fā)連鎖反應(yīng)，完善的狀態(tài)指示和報警指示使得查錯容易，檢修方便，只需更換損壞功能單元電路板即可，維修周期短，維修成本低。采用卡槽式子母板結(jié)構(gòu)設(shè)計使得控制器功能擴(kuò)展和變形設(shè)計簡単，通用性強，使用簡便。集成多種通信接ロ，使得控制器支持遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)管理和在線監(jiān)測，有利于未來網(wǎng)絡(luò)化管理和智能控制。而且目前有的ー些工程機械專用控制器在設(shè)計的時候是專門針對工程機械來開發(fā)的，不能滿足エ業(yè)現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的控制要求，因為エ業(yè)現(xiàn)場的液壓系統(tǒng)變化多祥，對控制器的端口和功能數(shù)量要求不一樣，并且他們也沒有在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程操作、網(wǎng)絡(luò)管理和故障診斷這些功能，所以就發(fā)明這樣ー種方便擴(kuò)展的控制器，可以擴(kuò)展通道數(shù)量，并且加入為適應(yīng)現(xiàn)代化管理和監(jiān)測診斷的功能模塊，來適應(yīng)現(xiàn)在的エ業(yè)現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的控制要求。


圖I本發(fā)明的液壓系統(tǒng)集成控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的安全控制裝置I 231的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I的安全控制裝置II 411的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I實際應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式給出了ー種液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，包括CPU単元I、電源單元100、開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元22、開關(guān)功率驅(qū)動單元23、模擬信號輸入輸出単元67、比例驅(qū)動單元41、通信單元32和交互顯示單元31。以上所述的CPU單元I包括主CPU11、副CPU12、通信總線接ロ 13、串ロ總線輸出接ロ 14、數(shù)據(jù)存儲模塊15、模擬量輸入接ロ 16、模擬量輸出接ロ 17、開關(guān)輸出接ロ 20、開關(guān)量輸入接ロ 21、防瞬間掉電裝置18和計時模塊30 ;計時模塊30、通信總線接ロ 13、串ロ總線輸出接ロ 14、數(shù)據(jù)存儲模塊15、模擬量輸入接ロ 16和模擬量輸出接ロ 17均與主CPUll相連接，開關(guān)量輸出接ロ 20和開關(guān)量輸入接ロ 21均與副CPU12相連接；CPU11和副CPU12分別與防瞬間掉電裝置18相連接。以上所述的開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元22包括普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222。以上所述的模擬信號輸入輸出單兀67包括模擬信號輸入裝置671和模擬信號輸出裝置672。模擬信號輸入裝置671為可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置。以上所述的開關(guān)功率驅(qū)動單元23包括相互連接的安全控制裝置I 231和開關(guān)功率驅(qū)動模塊233。安全控制裝置I 231包括比較器I 2311、報警裝置I 232、單向?qū)ㄑb置I 2312 (ニ極管)、電流信號檢測裝置I 2313和閥值信號設(shè)定裝置I 2314;比較器I 2311分別與報警裝置I 232、單向?qū)ㄑb置I 2312、電流信號檢測裝置I 2313和閥值信號設(shè)定裝置I 2314相連接；單向?qū)ㄑb置I 2312和開關(guān)驅(qū)動模塊233的輸入端相連接，電流信號檢測裝置I 2313與開關(guān)驅(qū)動模塊233的輸出端相連接；安全控制裝置I 231實際工作吋，電流信號檢測裝置I 2313檢測出開關(guān)驅(qū)動模塊233的輸出端的電壓信號；同吋，電流信號檢測裝置I 2313將檢測出的電壓信號傳送到比較器I 2311中，閥值信號設(shè)定裝置I 2314也傳送ー個預(yù)先設(shè)定的比較電壓傳送到比較器I 2311中；電壓信號大于比較電壓吋，t匕較器I 2311分別向報警裝置I 232和單向?qū)ㄑb置I 2312輸出低電平，開關(guān)驅(qū)動模塊233的輸入端的電壓被拉低，就不能輸出電流，同時報警裝置I 232開始報警；當(dāng)電壓信號小于比較電壓時，比較器I 2311分別向報警裝置I 232和單向?qū)ㄑb置I 2312輸出高電平，單向?qū)ㄑb置I 2312電阻無限大，開關(guān)驅(qū)動模塊233就能正常工作，同時報警裝置I 232停止報警。以上所述的通信單元32包括RS232接ロ 321、RS485接ロ 322、RS422接ロ 323、CAN總線接ロ 324、互聯(lián)網(wǎng)通信接ロ 325和無線通信模塊326。可實現(xiàn)CAN總線通信、網(wǎng)絡(luò)管理和遠(yuǎn)程通信與監(jiān)控。以上所述的交互顯示單元31包括顯示單元CPU312、顯示與輸入裝置311和按鍵輸入裝置313 ;顯示單元CPU312分別連接有顯示與輸入裝置311和按鍵輸入裝置313 ;顯示單元CPU312與RS422接ロ 323相連接。交互顯示單元31采用便攜式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以安放在控制器機箱上也可便攜移動，可實現(xiàn)遠(yuǎn)端操作；該交互顯示單元31帶有顯示単元CPU312， 可以實現(xiàn)顯示與輸入裝置311上的觸控操作和通過按鍵輸入裝置313的硬件按鈕操作，并且兩種操作方式具有互鎖功能，顯示單元CPU312能通過接受按鍵輸入裝置313上的硬件按鈕和旋鈕提供的開關(guān)量和模擬電壓輸入信號，也能接受顯示與輸入裝置311上的觸摸屏的操作輸入，操作信號輸入顯示単元CPU312后，通過通信總線接ロ 13傳送到主CPUll中；顯示単元CPU312還能通過數(shù)據(jù)通信方式在線監(jiān)測液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以數(shù)字和曲線兩種方式在顯示與輸入裝置311上顯示。以上所述的比例驅(qū)動單元41包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器414、安全控制裝置II 411、PID控制器413和比例驅(qū)動放大器415。數(shù)模轉(zhuǎn)換器414與PID控制器413相連接，PID控制器413與比例驅(qū)動放大器415相連接，比例驅(qū)動放大器415和安全控制裝置II 411相連接。安全控制裝置II 411包括比較器II 4111、報警裝置II 412、單向?qū)ㄑb置II 4112、電流信號檢測裝置II 4113和閥值信號設(shè)定裝置II 1414 ;比較器II 4111分別與報警裝置II 412、單向?qū)ㄑb置II 4112、電流信號檢測裝置II 4113和閥值信號設(shè)定裝置II 1414相連接；單向?qū)ㄑb置II 4112和比例驅(qū)動放大器415的輸入端相連接，電流信號檢測裝置I 2313與比例驅(qū)動放大器415的輸出端相連接。安全控制裝置II 411的使用方法與安全控制裝置I 231完全相同。以上所述的電源單元100包括相互連接的電源102和AC/DC轉(zhuǎn)換器101。以上所述的主CPU11、副CPU12、通信總線接ロ 13、串ロ總線輸出接ロ 14、數(shù)據(jù)存儲模塊15、模擬量輸入接ロ 16、模擬量輸出接ロ 17、開關(guān)輸出接ロ 20、開關(guān)量輸入接ロ 21、普通開關(guān)量輸入裝置221、連續(xù)PWM信號輸入裝置222、比較器I 2311、報警裝置I 232、單向?qū)ㄑb置I 2312、電流信號檢測裝置I 2313、閥值信號設(shè)定裝置I 2314、開關(guān)功率驅(qū)動模塊233、模擬信號輸入裝置671、模擬信號輸出裝置672、數(shù)模轉(zhuǎn)換器414、比較器II 4111、報警裝置II 412、單向?qū)ㄑb置II 4112、電流信號檢測裝置II 4113、閥值信號設(shè)定裝置II 1414、PID 控制器 413、比例驅(qū)動放大器 415、RS232 接 ロ 321、RS485 接 ロ 322、RS422 接ロ 323、CAN總線接ロ 324、互聯(lián)網(wǎng)通信接ロ 325、無線通信模塊326、顯示單元CPU312、顯示與輸入裝置311和按鍵輸入裝置313均與電源102相連接，由AC/DC轉(zhuǎn)換器101連接220V的市電，將220V的市電轉(zhuǎn)化為24V的直流電，再由24V的直流電通過電源102向各個用電設(shè)備供電；為保持圖面整潔，省略圖中的電連接關(guān)系。以上所述的CPU單元I集成在一個主板內(nèi)，電源單元100、開關(guān)量和脈沖輸入單元22、開關(guān)功率驅(qū)動單元23、模擬信號輸入輸出単元67、比例驅(qū)動單元41、通信単元32和交互顯示單元31均集成于各自不同的子板內(nèi)(即電源単元100集成在一個子板I內(nèi)，開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元22集成在一個子板II內(nèi)，開關(guān)功率驅(qū)動單元23集成在一個子板III內(nèi)，模擬信號輸入輸出単元67集成在一個子板IV內(nèi)，比例驅(qū)動單元41集成在一個子板V內(nèi)，通信単元32集成在一個子板VI內(nèi)，交互顯示單元31集成在一個子板VII內(nèi)；子板I、子板II、子板III、子板IV、子板V、子板VI和子板νπ為相互獨立的子板)。子板通過歐卡式插座(類似CPCI連接器的公母型插座)插在主板上，各子板之間相對獨立，方便控制器的各功能単元數(shù) 量的擴(kuò)展，控制器變形設(shè)計簡単，只需更換主板即可實現(xiàn)控制器的變形設(shè)計，當(dāng)某個功能損壞后，只需更換該功能単元子板，無需更換整個控制器，維護(hù)方便。所有子板均插在主板上時，顯示單元CPU312與RS422接ロ 323相連接，RS232接ロ 321、RS485接ロ 322、RS422接ロ 323、CAN總線接ロ 324、互聯(lián)網(wǎng)通信接ロ 325和無線通信模塊326分別與通信總線接ロ 13相連接；開關(guān)功率驅(qū)動模塊233與開關(guān)輸出接ロ 20相連接；普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222分別與開關(guān)量輸入接ロ 21相連接；模擬信號輸入裝置671和模擬量輸入接ロ 16相連接，模擬信號輸出裝置672與模擬量輸出接ロ 17相連接；數(shù)模轉(zhuǎn)換器414與串ロ總線輸出接ロ 14相連接。整個液壓系統(tǒng)集成控制裝置采用星狀連接方式并加入隔離模塊，將各個功能単元相互獨立開來，每個功能単元(即開關(guān)量和脈沖輸入?yún)g元22、開關(guān)功率驅(qū)動單元23、模擬信號輸入輸出単元67、比例驅(qū)動單元41和通信単元32中的任意ー個)只與CPU単元I通過高速串行總線或數(shù)據(jù)線相連接，每個功能単元只與電源單元100的電源102電連接，每個功能単元的外部接ロ都采用EMC防護(hù)設(shè)計，提高對外部干擾的防護(hù)等級；采用形狀連接和隔離器后，CPU単元I與外部隔離，保護(hù)CPU単元I不受外部的干擾和損壞危害，提高了 CPU單元I乃至整個控制器的防護(hù)等級。實際使用時如圖4所示，將液壓系統(tǒng)集成控制裝置與液壓缸和其他執(zhí)行機構(gòu)400相連接；具體連接方式如下開關(guān)功率驅(qū)動模塊233分別與開關(guān)閥403和繼電器402相連接，比例驅(qū)動放大器415分別與變量泵405和比例閥404相連接，普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222均與開關(guān)及編碼器傳感器組301相連接，模擬信號輸入裝置671分別與流量壓カ傳感器302及其他傳感器303相連接，模擬信號輸出裝置672與自帶驅(qū)動的比例閥401相連接。具體的實際使用步驟如下I、在沒有通過操作終端操作時，交互顯示單元31作為監(jiān)測終端，具體操作步驟如下I. I、副CPU12不斷的通過開關(guān)量輸入接ロ 21發(fā)出讀取開關(guān)量的信息(以下文中簡稱控制信號301);I. 2、普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222通過開關(guān)量輸入接ロ21接收到控制信號301 ；I. 3、普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222開始讀取開關(guān)及編碼器傳感器組301中的開關(guān)量的信息(以下文中簡稱開關(guān)量301)；I. 4、普通開關(guān)量輸入裝置221和連續(xù)PWM信號輸入裝置222將開關(guān)量301通過開關(guān)量輸入接ロ 21發(fā)送到副CPU12中；I. 5、主CPUll不斷的讀取計時模塊30內(nèi)的時間信息(主CPUll內(nèi)預(yù)先設(shè)定定時讀取當(dāng)前開關(guān)量信息的控制程序);I. 6、當(dāng)讀取的時間信息與讀取當(dāng)前開關(guān)量信息內(nèi)的時間排序吻合時，主CPUll將向副CPU12發(fā)出ー個讀取當(dāng)前開關(guān)量信息(以下文中簡稱控制信號11)；I. 7、副CPU12接收到控制信號11 ； I. 8、副CPU12反饋ー個最新讀取的開關(guān)量301 ；I. 9、主CPUll接收到開關(guān)量301 ；I. 10、主CPUll將時間信息和開關(guān)量301通過通信總線接ロ 13和RS422接ロ 323向顯示單元CPU312發(fā)出；同時，主CPUll將時間信息以及開關(guān)量301發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲模塊15內(nèi)存儲；I. 11、顯示單元CPU312接收到時間信息和開關(guān)量301后；I. 12、顯示單元CPU312將接收到的時間信息和開關(guān)量301發(fā)送到顯示與輸入裝置311，操作者通過顯示與輸入裝置311查看開關(guān)量301。2、讀取流量壓カ等信息2. I、操作者通過按鍵輸入裝置313輸入讀取流量和壓カ等的信息(以下文中簡稱控制信號671);2. 2、顯示單元CPU312接收到控制信號671 ；2. 3、顯示單元CPU312將控制信號671發(fā)送到顯示與輸入裝置311中，同時，顯示單元CPU312將控制信號671通過RS422接ロ 323和通信總線接ロ 13發(fā)送到主CPUll中；2. 4、主CPUll接收到控制信號671 ；2. 5、主CPUll通過模擬量輸入接ロ 16控制模擬信號輸入裝置671，模擬信號輸入裝置671讀取流量壓カ傳感器301和其他傳感器302中的流量和壓カ等信息(以下文中簡稱接收信息671)；2. 6、主CPUll讀取到接收信息671后，主CPUll就讀取計時模塊30內(nèi)的時間信息；2. 7、主CPUll將時間信息和接收信息671傳送通過通信總線接ロ 13和RS422接ロ 323向顯示單元CPU312發(fā)出；同時，主CPUll將時間信息和接收信息671發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲模塊15內(nèi)存儲；2. 8、顯示單元CPU312接收到時間信息和接收信息671 ；2. 9、顯示單元CPU312將接收到的時間信息和接收信息671發(fā)送到顯示與輸入裝置311，操作者通過顯示與輸入裝置311查看時間信息和接收信息671。3、控制自帶驅(qū)動的比例閥401 :3. I、操作者通過按鍵輸入裝置313輸入控制自帶驅(qū)動的比例閥401的信息(以下文中簡稱控制信號401);
3. 2、顯示單元CPU312接收到控制信號401 ；3. 3、顯示單元CPU312將控制信號401發(fā)送到顯示與輸入裝置311中，同時，顯示單元CPU312將控制信號401通過RS422接ロ 323和通信總線接ロ 13發(fā)送到主CPUll中；3. 4、主CPUll接收到控制信號401 ；3. 5、主CPUll通過模擬量輸出接ロ 17向模擬信號輸出裝置672發(fā)送控制信號401 ；3. 6、模擬信號輸出裝置672接收到控制信號401 ；3. 7、模擬信號輸出裝置672將接收到的控制信號401發(fā)送到自帶驅(qū)動的比例閥401 ；

3. 8、自帶驅(qū)動的比例閥401接收到控制信號401后就開始做相應(yīng)的操作(公知技術(shù))。4、控制開關(guān)閥403 4. I、操作者通過按鍵輸入裝置313輸入控制開關(guān)閥403的信息(以下文中簡稱控制信號403)；4. 2、顯示單元CPU312接收到控制信號403 ；4. 3、顯示單元CPU312將控制信號403發(fā)送到顯示與輸入裝置311中，同時，顯示單元CPU312將控制信號403通過RS422接ロ 323和通信總線接ロ 13發(fā)送到主CPUll中；4. 4、主CPUll接收到控制信號403 ；4. 5、主CPUll向副CPU12發(fā)出控制信號403 ；4. 6、副CPU12接收到控制信號403 ；4. 7、副CPU12通過開關(guān)輸出接ロ 20將控制信號403發(fā)送到開關(guān)功率驅(qū)動模塊233中；4. 8、開關(guān)功率驅(qū)動模塊233接收到控制信號403，就輸出相應(yīng)的驅(qū)動電流信號(以下文中簡稱電流信號403)；4. 9、安全控制裝置I 231接收到電流信號403，根據(jù)電流信號403的強度做出相應(yīng)的操作如果電流信號403超出預(yù)警值時，安全控制裝置I 231將自動切斷輸出回路，并由報警裝置I 232發(fā)出報警指示；當(dāng)安全控制裝置I 231內(nèi)的電流信號403降到安全值以內(nèi)后，報警裝置I 232停止發(fā)出報警指示，安全控制裝置I 231將自動恢復(fù)輸出電流信號403。4. 10、開關(guān)閥403接收到電流信號403后，就做出相應(yīng)的操作(操作為公知技木)。
5、控制比例閥404或變量泵405 5. I、操作者通過按鍵輸入裝置313輸入開關(guān)比例閥404或變量泵405的信息(以下文中簡稱控制信號404)；5. 2、顯示單元CPU312接收到控制信號404 ；5. 3、顯示單元CPU312將控制信號404發(fā)送到顯示與輸入裝置311中，同時，顯示單元CPU312將控制信號404通過RS422接ロ 323和通信總線接ロ 13發(fā)送到主CPUll中；5. 4、主CPUll接收到控制信號404 ；5. 5、主CPUll通過串ロ總線輸出接ロ 14向數(shù)模轉(zhuǎn)換器414發(fā)出控制信號404 ;5. 6、數(shù)模轉(zhuǎn)換器414接收到控制信號404 ；
5. 7、數(shù)模轉(zhuǎn)換器414將控制信號404中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號；5. 8、數(shù)模轉(zhuǎn)換器414向PDI控制器413發(fā)出經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)化后的控制信號404 (以下文中簡稱電流信號404)；5. 9、PDI控制器413接收到電流信號404 ；5. 10、PDI控制器413將電流信號404發(fā)送到比例驅(qū)動放大器415中；5. 11、比例驅(qū)動放大器415接收到電流信號404，就將電流信號404發(fā)送到安全控制裝置II 411中，5. 12、安全控制裝置II 411接收到電流信號404，根據(jù)電流信號404的強度做出相應(yīng)的操作如果電流信號404超出預(yù)警值時，安全控制裝置II 411將自動切斷輸出回路，并由報警裝置II 412發(fā)出報警指示；當(dāng)安全控制裝置II 411內(nèi)的電流信號404降到安全值以內(nèi) 后，報警裝置II 412停止發(fā)出報警指示，安全控制裝置II 411將自動恢復(fù)輸出電流信號404。5. 13、驅(qū)動比例閥404或者變量泵405接收到電流信號404后，做出相應(yīng)的操作(公知技術(shù))。6、防掉電功能6. I、當(dāng)遇到電源102的電流中斷的時候，防瞬間掉電裝置18自動啟動，持續(xù)為主CPUll和副CPU12供電IOOms的時間，防止主CPUll和副CPU12瞬間掉電；在IOOms的時間內(nèi)，主CPUll和副CPU12將當(dāng)前獲得的所有信息均存儲入防瞬間掉電裝置18內(nèi)(自動覆蓋上一次因斷電而存儲的所有數(shù)據(jù))；當(dāng)電源102恢復(fù)供電的時候，主CPUll和副CPU12自動讀取防瞬間掉電裝置18內(nèi)的所有信息，并恢復(fù)掉電前的工作狀態(tài)。若要實現(xiàn)CAN總線通信或網(wǎng)絡(luò)管理，只需要在CAN總線接ロ 324或互聯(lián)網(wǎng)通信接ロ 325上接入相應(yīng)的設(shè)備即可，具體實施步驟同步驟I到步驟6 ;如果要實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信與監(jiān)控，可以使用無線通信設(shè)備與無線通信模塊326實現(xiàn)無線通信，具體實施步驟同步驟I到步驟6。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的ー個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于包括CPU單元(I)、電源單元(100)、開關(guān)量和脈沖輸入單元(22)、開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)、模擬信號輸入輸出單元(67)、比例驅(qū)動單元(41)、通信單元(32)和交互顯示單元(31)； 所述CPU單元⑴包括主CPU(Il)、副CPU(12)、通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)、模擬量輸出接口(17)、開關(guān)輸出接口(20)和開關(guān)量輸入接口(21)； 所述通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)和模擬量輸出接口(17)均與主CPU(Il)相連接，所述開關(guān)輸出接口(20)和開關(guān)量輸入接口 (21)均與畐Ij CPU (12)相連接； 所述交互顯示單元(31)通過通信單元(32)與通信總線接口(13)相連接； 所述比例驅(qū)動單元(41)與串口總線輸出接口(14)相連接； 所述開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)與開關(guān)輸出接口(20)相連接； 所述開關(guān)量和脈沖輸入單元(22)與開關(guān)量輸入接口(21)相連接； 所述模擬信號輸入輸出單元￠7)分別與模擬量輸入接口(16)和模擬量輸出接口(17)相連接； 所述主CPU(Il)、副CPU(12)、通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)、模擬量輸出接口(17)、開關(guān)輸出接口(20)、開關(guān)量輸入接口(21)、開關(guān)量和脈沖輸入單元(22)、開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)、模擬信號輸入輸出單元(67)、比例驅(qū)動單元(41)、通信單元(32)和交互顯示單元(31)均與電源單元(100)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述主CPU(Il)、副CPU(12)、通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)、模擬量輸出接口(17)、開關(guān)輸出接口(20)和開關(guān)量輸入接口(21)均集成于主板上； 所述電源單元(100)、開關(guān)量和脈沖輸入單元(22)、開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)、模擬信號輸入輸出單元(67)、比例驅(qū)動單元(41)、通信單元(32)和交互顯示單元(31)分別集成于相互獨立的子板上； 所述通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)、模擬量輸出接口(17)、開關(guān)輸出接口(20)和開關(guān)量輸入接口(21)上均設(shè)置有相應(yīng)的插槽，所述開關(guān)量和脈沖輸入單元(22)、開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)、模擬信號輸入輸出單元￠7)、比例驅(qū)動單元(41)、通信單元(32)和交互顯示單元(31)所在的子板上設(shè)置有對應(yīng)的接口插槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于模擬信號輸入輸出單元￠7)包括模擬信號輸入裝置(671)和模擬信號輸出裝置￠72);所述模擬信號輸入裝置(671)與模擬量輸入接口(16)相連接，所述模擬信號輸出裝置(672)與模擬量輸出接口(17)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述開關(guān)功率驅(qū)動單元(23)包括開關(guān)功率驅(qū)動模塊(233)，所述開關(guān)功率驅(qū)動模塊(233)連接有安全控制裝置I (231);所述開關(guān)功率驅(qū)動模塊(233)與開關(guān)輸出接口(20)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述比例驅(qū)動單元(41)包括依次相連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(414)、PID控制器(413)和比例驅(qū)動放大器(415);所述比例驅(qū)動放大器(415)連接有安全控制裝置11(411);所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(414)與串口總線輸出接口(14)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述安全控制裝置I (231)包括比較器I (2311)，所述比較器I (2311)分別連接有報警裝置I (232)、單向?qū)ㄑb置I (2312)、電流信號檢測裝置I (2313)和閥值信號設(shè)定裝置1(2314);所述單向?qū)ㄑb置1(2312)和電流信號檢測裝置1(2313)均與開關(guān)驅(qū)動模塊(233)相連接； 所述安全控制裝置II (411)包括比較器II (4111)，所述比較器II (4111)分別連接有報警裝置II (412)、單向?qū)ㄑb置II (4112)、電流信號檢測裝置II (4113)和閥值信號設(shè)定裝置II (1414);所述單向?qū)ㄑb置II (4112)和電流信號檢測裝置II (4113)均與比例驅(qū)動放大器(414)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述交互顯示單元(31)包括顯示單元CPU (312)，顯示單元CPU (312)分別連接有顯示與輸入裝置(311)和按鍵輸入裝置(313);所述顯示單元CPU(312)與通信總線接口(13)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述通信單元(32)包括 RS232 接口(321)、RS485 接口(322)、RS422 接口(323)、CAN 總線接口(324)、互聯(lián)網(wǎng)通信接口(325)和無線通信模塊(326);所述1 232接口(321)、RS485接口(322)、RS422接口(323)、CAN總線接口(324)、互聯(lián)網(wǎng)通信接口(325)和無線通信模塊(326)均與通信總線接口(13)相連接；所述RS422接口(323)與顯示單元CPU(312)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述的電源單元(100)包括相互連接的電源(102)和AC/DC轉(zhuǎn)換器(101)； 所述的電源(102)分別與主CPU (I I)、副CPU (12)、通信總線接口(13)、串口總線輸出接口(14)、數(shù)據(jù)存儲模塊(15)、模擬量輸入接口(16)、模擬量輸出接口(17)、開關(guān)輸出接口(20)、開關(guān)量輸入接口(21)、普通開關(guān)量輸入裝置(221)、連續(xù)PWM信號輸入裝置(222)、比較器I (2311)、報警裝置I (232)、單向?qū)ㄑb置I (2312)、電流信號檢測裝置I (2313)、閥值信號設(shè)定裝置I (2314)、開關(guān)功率驅(qū)動模塊(233)、模擬信號輸入裝置(671)、模擬信號輸出裝置(672)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(414)、比較器II (4111)、報警裝置II (412)、單向?qū)ㄑb置II(4112)、電流信號檢測裝置II (4113)、閥值信號設(shè)定裝置II (1414)、PID控制器(413)、比例驅(qū)動放大器(415)、RS232 接口 (321)、RS485 接口 (322)、RS422 接口 (323)、CAN 總線接口(324)、互聯(lián)網(wǎng)通信接口(325)、無線通信模塊(326)、顯示單元CPU(312)、顯示與輸入裝置(311)和按鍵輸入裝置(313)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，其特征在于所述CPU(Il)和副CPU(12)分別連接有防瞬間掉電裝置(18);所述主CPU(Il)上連接有計時模塊(30);所述防瞬間掉電裝置(18)與計時模塊(30)均與電源(102)相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓系統(tǒng)集成控制裝置及控制方法，包括CPU單元、電源單元、開關(guān)量和脈沖輸入單元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出單元、比例驅(qū)動單元、通信單元和交互顯示單元；所述開關(guān)量和脈沖輸入單元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出單元、比例驅(qū)動單元、通信單元和交互顯示單元均與CPU單元相連接；所述CPU單元、開關(guān)量和脈沖輸入單元、開關(guān)功率驅(qū)動單元、模擬信號輸入輸出單元、比例驅(qū)動單元、通信單元和交互顯示單元均與電源單元相連接，由電源單元提供電源。
文檔編號G05D9/12GK102681557SQ201210006028
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者唐建中, 王慶豐, 高達(dá)輝 申請人:浙江大學(xué)