CN102213955B - 通用型建筑机器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了通用型建筑机器控制系统，包括数字控制器、数字传感器、建筑机器电磁阀和总站，数字控制器与数字传感器通过CAN总线技术实现通信连接，数字传感器检测路面信息，并通过CAN总线传输给数字控制器，数字控制器根据接收到的数据类型来判断数字传感器的类型以及根据标定的参数做出计算处理，输出负载控制信号控制建筑机器电磁阀动作，并向总站发送实时的工况信息。本发明在通电后数字控制器能立即识别传感器类型；数字传感器精确的传感器技术，能准确探测路面的状况，使建筑机器能精确施工，节省了资金和时间；CAN总线技术安全可靠，提高了整机性能和施工质量；控制系统具有远程监控功能，实现三维控制，没有机械件磨损，使用寿命高。
Description
技术领域
本发明涉及通用型建筑机器控制系统。
背景技术
在建筑施工中，为了获得路面平整度和符合要求的施工质量，建筑机器都安装了自动找平及控制系统。自动找平的工作原理是预先人为地给出一个理想的基准线(面)，通过传感器把实测值与设定值的差值输入微电子电路进行分析放大，转换成电信号，然后经由电液元件转变成机械动作，使建筑机器按预先给定的基准线(面)运行，达到平整地面的目的。在机器上安装自动找平装置，可以使施工作业精度得到明显提高，作业循环次数减少，降低机械使用费用，提高施工质量和经济效益，同时大大减轻驾驶员的劳动强度。
发明内容
本发明的目的在于提供通用型建筑机器控制系统，该控制系统操作简单、使用可靠，是一种可广泛应用于混凝土摊铺机、沥青摊铺机、铣刨机、推土机、挖掘机、平地机的灵活、高效的控制系统。
实现本发明目的的技术方案是：通用型建筑机器控制系统，包括数字控制器、数字传感器、建筑机器电磁阀和总站，数字控制器与数字传感器通过CAN总线技术实现通信连接；所述数字传感器检测路面信息，并通过CAN总线传输给数字控制器，数字控制器根据接收到的数据类型来判断数字传感器的类型以及根据标定的参数做出计算处理，输出负载控制信号控制建筑机器电磁阀动作，并向总站发送实时的工况信息。
本控制系统可接入GPS，采用10～30V的宽范围供电电压，并设有过流、过压保护电路。
所述数字控制器采用DSP微处理器技术，包括芯片、按键、指示灯、显示屏和参数掉电保存器件；所述芯片包括TMS320LF2407A芯片、74ALVC164245芯片、74HC377芯片和74HC244芯片，TMS320LF2407A芯片为控制芯片，数字控制器通过TMS320LF2407A芯片内置的CAN模块进行CAN总线数据接收和发送，74ALVC164245芯片和74HC377芯片用于对系统电路的外部I/O口进行扩展，74HC244芯片用于读取按键的值；所述按键有四个，用于调出菜单项和参数设置；所述指示灯采用四组高亮度LED指示灯；所述显示屏采用段式LCD液晶显示屏；所述参数掉电保存器件采用AT24系列存储器。
本控制系统设有PNP与NPN两种负载输出模式，输出脉冲宽度独立可调，最大输出电流为3A，设有负载短路保护装置，采用中文操作界面。
本控制系统设有手动和自动两种工作模式，通过数字控制器的按键可以在两种工作模式间自由切换。
所述数字传感器包括转动传感器、数字坡度传感器、超声波滑靴和激光接收仪。
本控制系统可以根据不同工况及现场要求扩展新型传感器。
所述各类数字传感器均包括内置控制器、CAN总线通信模块、信号采集模块、信号调理模块和传感器，传感器将采集到的信号传送给信号调理模块，信号调理模块对信号进行处理后传送给信号采集模块，信号采集模块将采集的数据由内置控制器处理，并通过CAN总线通信模块发送到CAN总线，同时，内置控制器通过CAN总线通信模块接收控制信息，更新调整数字传感器的参数；所述内置控制器采用可在线编程的AVR系列ATmega128单片机；所述CAN总线通信模块由SJA1000和PCA82C50/251组成。
本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的数字控制器根据接收到的数据类型来判断数字传感器的类型以及根据标定的参数做出计算处理，输出负载控制信号控制建筑机器电磁阀动作，并向总站发送实时的工况信息，这种结构使得通电后数字控制器能立即识别传感器类型；数字传感器精确的传感器技术，能准确探测路面的状况，使建筑机器能精确施工，节省了资金和时间；CAN总线技术安全可靠，提高了整机性能和施工质量；控制系统具有远程监控功能，实现三维控制，没有机械件磨损，使用寿命高。
(2)本发明的74ALVC164245芯片和74HC377芯片用于对系统电路的外部I/O口进行扩展，这种结构使得建筑机器控制系统能够利用读写时序和地址信号对各个74HC377进行选通，实现了16位I/O口控制并行LED指示灯、LCD显示屏的动态显示以及电磁阀的PWM信号输出。
(3)本发明的74HC244芯片用于读取按键的值，这样74HC244芯片读取的键值配合74ALVC164245芯片的双向性便能达到充分利用系统资源，实现系统功能的目的。
(4)本发明的数字控制器设有参数掉电保存器件，这种结构能有效避免对建筑机器控制系统的控制参数的重复设置。
(5)本发明设有PNP与NPN两种负载输出模式，输出脉冲宽度独立可调，最大输出电流为3A，设有负载短路保护装置，采用中文操作界面，这种结构使得建筑机器控制系统操作便捷、指示形象，具有很好的人机交互界面，以及自检和故障检测显示功能。
(6)本发明的数字传感器包括转动传感器、数字坡度传感器、超声波滑靴和激光接收仪，先进的数字传感器技术使得建筑机器控制系统稳定可靠，施工作业精度高。
(7)本发明可以根据不同工况及现场要求扩展新型传感器，这种结构使得建筑机器控制系统具有较高的灵活性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的硬件电路组成框图。
图3为本发明数字控制器软件流程图。
图4为本发明数字传感器软件流程图。
图5为本发明数字控制器操作菜单框图。
附图中标号为：
数字控制器1、芯片11、TMS320LF2407A芯片11-1、74ALVC164245芯片11-2、74HC377芯片11-3、74HC244芯片11-4、按键12、指示灯13、显示屏14、参数掉电保存器件15、数字传感器2、内置控制器21、CAN总线通信模块22、信号采集模块23、信号调理模块24、传感器25、建筑机器电磁阀3、总站4。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例包括数字控制器1、数字传感器2、建筑机器电磁阀3和总站4。
本控制系统可接入GPS，设有手动和自动两种工作模式，采用10～30V的宽范围供电电压，并设有反极性、过流、过压保护电路。数字控制器1与数字传感器2通过CAN总线技术实现通信连接；数字传感器2检测路面信息，并通过CAN总线传输给数字控制器1，数字控制器1根据接收到的数据类型来判断数字传感器2的类型以及根据标定的参数做出计算处理，输出负载控制信号控制建筑机器电磁阀3动作，并向总站4发送实时的工况信息。
见图2，数字控制器1采用DSP微处理器技术，包括芯片11、按键12、指示灯13、显示屏14和参数掉电保存器件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为控制芯片，数字控制器1通过TMS320LF2407A芯片11-1内置的CAN模块进行CAN总线数据接收和发送，74ALVC164245芯片11-2和74HC377芯片11-3用于对系统电路的外部I/O口进行扩展，74HC244芯片11-4用于读取按键12的值；按键12有四个，用于调出菜单项和参数设置，参数包括灵敏度、控制范围、位置系数、三维控制、死区、比例区、基准值、输出模式、输出脉冲宽度和液压记录，参数均可现场设定，并采用掉电保存，同时实测数据可校正显示；指示灯13采用四组高亮度LED指示灯；显示屏14采用段式LCD液晶显示屏；参数掉电保存器件15采用AT24系列存储器。数字传感器2包括转动传感器、数字坡度传感器、超声波滑靴和激光接收仪。各类数字传感器2均包括内置控制器21、CAN总线通信模块22、信号采集模块23、信号调理模块24和传感器25，传感器25将采集到的信号传送给信号调理模块24，信号调理模块24对信号进行处理后传送给信号采集模块23，信号采集模块23将采集的数据由内置控制器21处理，并通过CAN总线通信模块22发送到CAN总线，同时，内置控制器21通过CAN总线通信模块22接收控制信息，更新调整数字传感器2的参数；内置控制器21采用可在线编程的AVR系列ATmega128单片机；CAN总线通信模块22由SJA1000和PCA82C50/251组成。本控制系统可以根据不同工况及现场要求扩展新型传感器。本控制系统设有PNP与NPN两种负载输出模式，输出脉冲宽度独立可调，最大输出电流为3A，设有负载短路保护装置，采用中文操作界面。
见图3，系统上电，数字传感器2的运行步骤和过程如下：
①、系统初始化；
②、CAN总线初始化；
③、参数读取，主要为掉电存储的系统参数；
④、数据循环采集处理；
⑤、判断数据是否正常，正常则通过CAN对数字控制器1进行数据发送，并指示灯13显示正常信号，数据异常判断异常类型，并向数字控制器1发送异常标志，同时指示灯13报警；
⑥、在完成一次数据采集发送后，检测参数变化标志位，若发生变化，则需要更新参数存储，然后回到数据采集重新循环步骤④～⑥，若无改变，则直接循环步骤④～⑥。
见图4，数字控制器1的运行步骤和过程如下：
①、数字控制器1自检，系统初始化及CAN总线进行初始化，原有参数读取；
②、循环判断有无CAN总线数据，若无则显示屏14、指示灯13报警无传感器，有CAN数据，则根据CAN数据中的数字传感器2发来的ID数据判断是哪种类型的数字传感器2，实现数字传感器2的识别；
③、识别数字传感器2的类型，并配置参数；
④、数字传感器2数据接收并处理；
⑤、判断处于手动或者自动工作模式；
手动模式下，显示屏14显示实测传感器值，指示灯13无指示，可循环查看菜单选项，并设置系统工作参数，包括灵敏度、控制范围、位置系数、三维控制、死区、比例区、基准值、输出脉冲宽度及液压记录，还可以切换手动模式到自动模式。
自动模式下，显示屏14显示基准值，指示灯13指示输出方向，计算并输出建筑机器电磁阀3的PWM信号；
⑥、判断数字传感器2是否正常，正常则循环⑤～⑥，不正常，则报警输出，并回到②；
⑦、施工过程中可改变基准及其他部分参数的设定。
见图5，通过按键12可循环查看菜单选项，并设置系统工作参数，包括灵敏度、控制范围、位置系数、三维控制、死区、比例区、基准值、输出脉冲宽度及液压记录；还可以通过按键12使系统在手动和自动两种工作模式间切换。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.通用型建筑机器控制系统，其特征在于：包括数字控制器（1）、数字传感器（2）、建筑机器电磁阀（3）和总站（4），数字控制器（1）与数字传感器（2）通过CAN总线技术实现通信连接；所述数字传感器（2）检测路面信息，并通过CAN总线传输给数字控制器（1），数字控制器（1）根据接收到的数据类型来判断数字传感器（2）的类型以及根据标定的参数做出计算处理，输出负载控制信号控制建筑机器电磁阀（3）动作，并向总站（4）发送实时的工况信息；本控制系统接入GPS，采用10~30V的宽范围供电电压，并设有反极性、过流、过压保护电路；所述数字控制器（1）采用DSP微处理器技术，包括芯片（11）、按键（12）、指示灯（13）、显示屏（14）和参数掉电保存器件（15）；所述芯片（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）为控制芯片，数字控制器（1）通过TMS320LF2407A芯片（11-1）内置的CAN模块进行CAN 总线数据接收和发送，74ALVC164245芯片（11-2）和74HC377芯片（11-3）用于对系统电路的外部I/O口进行扩展， 74HC244芯片（11-4）用于读取按键（12）的值；所述按键（12）有四个，用于调出菜单项和参数设置；所述指示灯（13）采用四组高亮度LED指示灯；所述显示屏（14）采用段式LCD液晶显示屏；所述参数掉电保存器件（15）采用AT24系列存储器。
2.根据权利要求1所述的通用型建筑机器控制系统，其特征在于：本控制系统设有PNP与NPN两种负载输出模式，输出脉冲宽度独立可调，最大输出电流为3A，设有负载短路保护装置，采用中文操作界面。
3.根据权利要求2所述的通用型建筑机器控制系统，其特征在于：本控制系统设有手动和自动两种工作模式，通过数字控制器（1）的按键（12）可以在两种工作模式间自由切换。
4.根据权利要求3所述的通用型建筑机器控制系统，其特征在于：所述数字传感器（2）包括转动传感器、数字坡度传感器、超声波滑靴和激光接收仪。
5.根据权利要求4所述的通用型建筑机器控制系统，其特征在于：本控制系统可以根据不同工况及现场要求扩展新型传感器。
6.根据权利要求5所述的通用型建筑机器控制系统，其特征在于：所述各类数字传感器（2）均包括内置控制器（21）、CAN总线通信模块（22）、信号采集模块（23）、信号调理模块（24）和传感器（25），传感器（25）将采集到的信号传送给信号调理模块（24），信号调理模块（24）对信号进行处理后传送给信号采集模块（23），信号采集模块（23）将采集的数据由内置控制器（21）处理，并通过CAN总线通信模块（22）发送到CAN总线，同时，内置控制器（21）通过CAN总线通信模块（22）接收控制信息，更新调整数字传感器（2）的参数；所述内置控制器（21）采用可在线编程的AVR系列ATmega128单片机；所述CAN总线通信模块（22）由SJA1000和PCA82C50/251组成。
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