本實用新型涉及挖掘機控制系統技術領域，具體的說是一種基于CAN總線的挖掘機電氣控制系統。

背景技術：

挖掘機是土方工程中的主要施工機械，隨著國內經濟建設和拉動內需的要求，作為土方施工機械的挖掘機需求量越來越大。由于挖掘機的工況復雜，普通工業用PLC的I/O口資源相對較少，用通用PLC進行挖掘機電氣控制系統開發具有一定的局限性。隨著用戶對挖掘機高可靠性、高性能的要求，車用傳感器增多，采用普通控制方式必會增加線束數量，增大維護難度，且不利于數據間共享。而且大多數挖掘機沒有應急電路，在應急狀態下不能正常工作，發動機不能實現自我保護，易發生二次啟動，啟動馬達容易損壞。

因此，為克服上述技術的不足而設計出一款可有效解決數據間共享和線束增加的問題、保證挖掘機應急狀態下能正常工作、防止發動機二次啟動的一種基于CAN總線的挖掘機電氣控制系統，正是發明人所要解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種基于CAN總線的挖掘機電氣控制系統，其結構簡單，可有效解決數據間共享和線束增加的問題，保證挖掘機應急狀態下能正常工作，防止發動機二次啟動，延長馬達使用壽命。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于CAN總線的挖掘機電氣控制系統，其包括采用CAN總線的車載PLC控制器，所述控制器設置有用于模擬量輸入的AI口、用于頻率輸入的PI口、用于開關量輸入的DI口、用于開關量輸出的DO口、用于脈寬調制的PWM口、CAN口， 所述控制器通過AI口連接有傳感器輸入電路，所述控制器通過PI口與傳感器調理電路連接，所述控制器通過DI口開關量輸入電路連接，所述控制器通過DO口連接開關量輸出電路，所述開關量輸出電路包括行駛蜂鳴器、油門執行電機、增壓電磁閥、行走高低速電磁閥、應急電路、應急繼電器，所述油門執行電機與柴油發動機連接，所述應急電路與應急繼電器連接，所述控制器通過PWM口連接有泵比例閥，所述泵比例閥與變量泵連接，所述控制器通過CAN口連接有CAN總線通訊模塊，所述CAN總線通訊模塊分別與車載監控顯示器、GPS遠程通訊模塊連接。

進一步，所述傳感器輸入電路包括水溫傳感器、油溫傳感器、油位傳感器、機油壓力傳感器、油門旋轉反饋電路、油門電機位置反饋電路。

進一步，所述傳感器調理電路包括轉速調節電路。

進一步，所述開關量輸入電路包括機械怠速開關、先導開關、預熱監視開關、增壓開關、行駛壓力開關、空濾器堵塞開關。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型結構簡單，可有效解決數據間共享和線束增加的問題，保證挖掘機應急狀態下能正常工作，防止發動機二次啟動，延長馬達使用壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結構示意圖。

圖2是本實用新型應急電路原理圖。

圖3是本實用新型發動機控制電路原理圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型，應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。

參見圖1是本實用新型結構示意圖，該結構一種基于CAN總線的挖掘機電氣控制系統，包括采用CAN總線的車載PLC控制器，控制器設置有用于模擬量輸入的AI口、用于頻率輸入的PI口、用于開關量輸入的DI口、用于開關量輸出的DO口、用于脈寬調制的PWM口、CAN口，控制器通過AI口連接有傳感器輸入電路，控制器通過PI口與傳感器調理電路連接，控制器通過DI口開關量輸入電路連接，控制器通過DO口連接開關量輸出電路，開關量輸出電路包括行駛蜂鳴器、油門執行電機、增壓電磁閥、行走高低速電磁閥、應急電路、應急繼電器，油門執行電機與柴油發動機連接，應急電路與應急繼電器連接，控制器通過PWM口連接有泵比例閥，泵比例閥與變量泵連接，控制器通過CAN口連接有CAN總線通訊模塊，CAN總線通訊模塊分別與車載監控顯示器、GPS遠程通訊模塊連接，傳感器輸入電路包括水溫傳感器、油溫傳感器、油位傳感器、機油壓力傳感器、油門旋轉反饋電路、油門電機位置反饋電路。傳感器調理電路包括轉速調節電路。開關量輸入電路包括機械怠速開關、先導開關、預熱監視開關、增壓開關、行駛壓力開關、空濾器堵塞開關。

控制器共需6個AI模擬量輸入、1個頻率輸入PI、7個開關量輸入DI、5個開關量輸出DO、1個脈寬調制PWM口供PWM 輸出，選用HersmorG16控制器，它具有55個I/O口且多數屬于多功能復用I/O口，完全滿足挖掘機應用需求，而且是基于CAN總線通訊，便于系統擴展。

參見圖2是本實用新型應急電路原理圖，控制器的PWM 口輸出電流可達3A，而泵比例閥最大電流為800mA，因此可直接用PWM口驅動比例閥。由于挖掘機控制的核心功能就是根據工況對泵扭矩進行調節，為保證泵比例閥電流按照控制要求輸出，采用了一個電流反饋CF口反饋采集比例閥輸出的電流。此時應急繼電器處于斷電狀態，泵比例閥通過繼電器常閉觸點連接到控制器的PWM口，其電流大小是基于轉速感應原理進行控制。

應急電路的作用就是保證控制器出現異常時能對挖掘機進行控制，可通過應急撥子開關來切換應急和正常控制模式正常模式下，比例閥和油門電機的控制都是由PLC控制器操作；當撥子開關切換到應急模式時，應急繼電器得電讓常開觸點閉合。比例閥電流設定和油門電機的拉縮由應急電路實現。應急電路一方面將負流量液壓系統的泵比例閥電流設置到400mA，此時功率吸收相當于動力模式為S模式下6擋的控制電流，由于系統電源約24V，比例閥電阻約為15Ω，因此將比例閥串聯一個30W、45Ω的電阻R0即可保證比例閥設定電流，此時液壓系統的功率調節通過負流量自動調節實現；另一方面可通過撥子開關切換油門電機拉和縮通斷電，從而控制油門大小進行發動機的速度調節。其中撥子開關為類似單刀雙擲開關作用的應急油門。

參見圖3是本實用新型發動機控制電路原理圖，發動機的啟動主要是給斷油閥供電，其中包括啟動瞬間對斷油閥快吸和保持繼電器供電，發動機停止將斷油閥斷電即可。電機輸出端R端輸出1個12V的電壓，這個電壓伴隨發動機運轉的整個過程，因此將R端控制1個繼電器，其常開端與啟動馬達繼電器控制端串聯。當發動機運轉時啟動馬達回路斷開，這樣既可啟動時剝離發動機，又可防止二次啟動。當鑰匙開關打到啟動時，鑰匙開關的BR，ACC，R2得電，打鐵開關G1、復合啟動繼電器K1閉合，這時啟動馬達工作，K1閉合的同時，斷油閥的快吸繼電器K3閉合，噴油泵工作，啟動發動機。發動機啟動后，R端輸出12V電壓，此時12V的K2繼電器得電，即將K1斷開，啟動馬達斷電，保證了啟動馬達的安全。在發動機工作期間，即使鑰匙開關再次打到啟動擋，由于K2的作用，啟動馬達不會再次得電，實現了防止二次啟動的功能。快吸繼電器K3在啟動馬達得電瞬間打開斷油閥，同時保持繼電器K4，K5工作，將鑰匙開關的ACC端接到斷油閥的保持端，由于鑰匙開關在啟動擋和工作擋位ACC都得電，因此工作過程中斷油閥保持打開位置，保證發動機工作；若鑰匙開關打到OFF擋位，ACC斷電則斷油閥斷電，發動機停止。