一種工程機械控制系統及工程機械的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種工程機械控制系統及工程機械，涉及工程機械領域。工程機械控制系統，包括：顯示終端和復數個控制器，所述顯示終端通過與所述控制器之間，以及所述控制器與所述控制器之間均采用工業實時以太網進行通信。本發明采用的工業實時以太網具有通信速度快的優點，提高了系統的傳輸速度和負載率；且工業實時以太網可兼容以太網設備，能與普通的以太網設備保持良好的通信，提高了系統的通信能力。
【專利說明】一種工程機械控制系統及工程機械

【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，尤其涉及一種基于以太網的工程機械控制系統及工程機械。

【背景技術】
[0002]目前，工程機械中的控制系統主要由顯示屏和控制器以及執行單元組成，控制器之間的通信主要由CAN(Controller Area Network,控制器局域網絡)通信實現。由于CAN總線與現有的以太網設備不兼容，不具備與以太網相連接的接口，使工程機械中的很多網絡設備無法添加到網絡當中，且CAN總線還存在通訊數據量少，通訊速率低(最快只有IMbps/s的速度)，實時性一般，以及總線干擾影響范圍廣等缺點，從而影響了系統的傳輸速度和負載率。
[0003]針對上述問題，即現有的工程機械控制系統傳輸速度慢以及與以太網設備不兼容。


【發明內容】

[0004]針對現有的工程機械控制系統存在的上述問題，現提供一種旨在實現傳輸數據快、可兼容以太網設備的工程機械控制系統及工程機械。
[0005]具體技術方案如下:
[0006]一種工程機械控制系統，包括:顯示終端和復數個控制器，所述顯示終端通過與所述控制器之間，以及所述控制器與所述控制器之間均采用工業實時以太網進行通信。
[0007]優選的，所述顯示終端包括:
[0008]觸控顯示屏，用以接收觸控信號，并顯示操作界面；
[0009]處理單元，用以連接所述觸控顯示屏，用以接收所述觸控顯示屏發送的觸控信號，將所述觸控信號轉換為控制信號；
[0010]以太網現場總線主站，連接所述處理單元，用以通過工業實時以太網與所述控制器進行通信。
[0011]優選的，所述顯示終端還包括:
[0012]存儲單元，連接所述處理單元，用以存儲工業實時以太網的網絡通信描述文件；
[0013]所述以太網現場總線主站讀取所述網絡通信描述文件，通過工業實時以太網與所述控制器進行配置。
[0014]優選的,所述顯示終端還包括:
[0015]驅動單元，連接所述處理單元，用以驅動所述以太網現場總線主站；
[0016]外設端口，連接所述處理單元，用以與外接設備連接。
[0017]優選的，控制器包括:
[0018]控制單元；
[0019]通信單元，連接所述控制單元，根據所述顯示終端發送的數據讀取所述控制單元的數據，并通過工業實時以太網數據幀發送所述數據。
[0020]優選的，所述通信單元采用從站控制芯片。
[0021]優選的，所述通信單元與所述控制器之間采用串行外設接口通信。
[0022]優選的，控制器還包括:
[0023]執行單元，連接所述控制單元，根據所述控制單元輸出的控制信號做出相應響應。
[0024]優選的，所述執行單元與所述控制單元之間采用1接口通信。
[0025]一種工程機械，其中，包括所述工程機械控制系統。
[0026]上述技術方案的有益效果:
[0027]1.工業實時以太網具有通信速度快的優點，提高了系統的傳輸速度和負載率；
[0028]2.工業實時以太網可兼容以太網設備，能與普通的以太網設備保持良好的通信，提高了系統的通信能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發明所述工程機械控制系統的一種實施例的模塊圖。
[0030]附圖中:1.顯示終端；11.外設端口 ；12.存儲單元；13.處理單元；14.以太網現場總線主站；15.觸控顯示屏；16.驅動單元；2.控制器；21.通信單元；22.控制單元；23.執行單元。

【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0033]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
[0034]如圖1所示，一種工程機械控制系統，包括:顯示終端I和復數個控制器2，顯示終端I通過與控制器2之間，以及控制器2與控制器2之間均采用工業實時以太網進行通信。
[0035]在本實施例中采用工業實時以太網具有通信速度快的優點，提高了系統的傳輸速度和負載率；且工業實時以太網可兼容以太網設備，能與普通的以太網設備保持良好的通信，提高了工程機械控制系統的兼容性和通信能力。
[0036]在優選的實施例中，顯示終端I包括:
[0037]觸控顯示屏15，用以接收觸控信號，并顯示操作界面；
[0038]處理單元13，用以連接觸控顯示屏15，用以接收觸控顯示屏15發送的觸控信號，將觸控信號轉換為控制信號；
[0039]以太網現場總線(Ethernetfor Control Automat1n Technology,簡稱EtherCAT)主站，連接處理單元13，用以通過工業實時以太網與控制器2進行通信。
[0040]在本實施例中的顯示終端I采用基于WinCE系統的主核心板作為主芯片，搭載的WinCE系統，顯示終端I內設置有工程機械用戶操作界面，實現了以太網現場總線主站14與工程機械顯示屏合二為一，節約了硬件成本，且提高了系統信息綜合處理能力；EtherCAT主站提供了系統的各個外設的接口，整合了系統通信平臺，消除了多接口通信的屏障；采用以太網作為通信介質，為遠距離的有線通信提供了技術可行性。顯示終端I與控制器2之間通過EtherCAT通信完成，EtherCAT主站作為系統的通信中樞取代了現有的CAN總線，大大提高了通信效率，提高了系統的通信能力且降低了成本。進一步的處理單元13可采用ARM處理器，ARM處理器成本低，運算能力高，靈活性好；還可采用監控軟件，負責人機交互，將控制器2傳來的數據進行可視化顯示，以及將操作人員的操作轉換為工程機械的控制指令，進行控制工作。
[0041]EtherCAT網絡使用主從模式介質訪問控制，主站發送以太網幀給各從站，從站從數據幀中抽取數據或將數據插入數據幀。從以太網的角度看，一個EtherCAT網段可被簡單地看做一個獨立的以太網設備，該“設備”由多個EtherCAT從站組成，接收并發送以太網報文。這些從站可直接處理接收的報文，并從報文中提取或插入相關的用戶數據，然后將報文傳輸到下一個EtherCAT從站。在幀被從站傳遞過去的時候，從站會識別出相關命令，并進行處理。此過程是在從站控制器2中通過硬件實現的，因此與協議堆棧軟件的實時運行系統或處理器性能無關。最后一個從站發回經過完全處理的報文，并由第一個從站作為響應報文發送給主站。
[0042]在優選的實施例中，顯示終端I還包括:存儲單元12，存儲單元12連接處理單元13，用以存儲工業實時以太網的網絡通信描述文件；以太網現場總線主站14讀取網絡通信描述文件，通過工業實時以太網與控制器2進行配置。
[0043]在本實施例中EtherCAT主站的開發是運用ETG協會提供的樣本代碼進行EtherCAT協議棧的開發樣本，在應用方面主要是根據實際需求進行網絡通信描述文件(XML)實際配置，從而實現了系統間的通信。
[0044]在優選的實施例中，顯示終端I還包括:驅動單元16和外設端口 11,驅動單元16連接處理單元13，用以驅動以太網現場總線主站14 ;外設端口 11連接處理單元13，用以與外接設備連接。
[0045]在本實施例中驅動單元16可根據網卡的型號及EtherCAT的技術要求進行自主開發，外設端口 11使系統可連接其他外接設備，提高了系統的兼容性。
[0046]在優選的實施例中，控制器2包括:控制單元22和通信單元21，通信單元21連接控制單元22，根據顯示終端I發送的數據讀取控制單元22的數據，并通過工業實時以太網數據幀發送數據。
[0047]在本實施例中控制單元22可采用32位汽車級主控芯片MCU，控制單元22是工程機械的中心控制單元22，主要負責裝置的控制功能。進一步的，控制器2可留有兩組網口，作為拓撲從站接口，使工程機械之間可以進行工業以太網的連接，從而可以實現遠距離的通信，解決了以往使用CAN總線無法遠距離連接的問題。
[0048]在優選的實施例中，通信單元21作為EtherCAT從站可采用從站控制芯片(EtherCAT Slave Controller,簡稱 ESC)。
[0049]在優選的實施例中，通信單元與控制器2之間采用串行外設接口(SerialPeripheral Interface，簡稱SPI)通信。SPI接口可使MCU與多種外圍設備以串口方式進行通信以交換信息，提高了系統的兼容性。
[0050]在優選的實施例中，控制器2還包括:執行單元23，執行單元23連接控制單元22，根據控制單元22輸出的控制信號做出相應響應。進一步的，執行單元23可以是傳感器或者其他執行裝置。
[0051]在優選的實施例中，執行單元23與控制單元22之間采用1接口通信，以使控制器2可以連接其他設備。
[0052]基于上述實施例，工程機械控制系統的工作原理為:
[0053]存儲單元12存儲有網絡通信描述文件，供EtherCAT主站讀取使用。顯示終端I開機后，用戶僅能接觸到操作界面，即組態軟件界面，系統在后臺實現了 EtherCAT主站的啟動及讀取網絡通信描述文件進行從站的配置。此外，控制器2的各個外設接口的驅動也在后臺啟動后，通過讀取EtherCAT主站提供的接口讀取所需數據。從站通過SPI讀取MCU的數據，并通過EtherCAT數據幀傳送至主站，從而實現了整個系統的通信。
[0054]本發明的技術方案中還包括一種工程機械包括上述中任一所述工程機械控制系統。
[0055]以上所述僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種工程機械控制系統，其特征在于，包括:顯示終端和復數個控制器，所述顯示終端通過與所述控制器之間，以及所述控制器與所述控制器之間均采用工業實時以太網進行通信。
2.如權利要求1所述工程機械控制系統，其特征在于，所述顯示終端包括: 觸控顯示屏，用以接收觸控信號，并顯示操作界面； 處理單元，用以連接所述觸控顯示屏，用以接收所述觸控顯示屏發送的觸控信號，將所述觸控信號轉換為控制信號； 以太網現場總線主站，連接所述處理單元，用以通過工業實時以太網與所述控制器進行通信。
3.如權利要求2所述工程機械控制系統，其特征在于，所述顯示終端還包括: 存儲單元，連接所述處理單元，用以存儲工業實時以太網的網絡通信描述文件； 所述以太網現場總線主站讀取所述網絡通信描述文件，通過工業實時以太網與所述控制器進行配置。
4.如權利要求2所述工程機械控制系統，其特征在于，所述顯示終端還包括: 驅動單元，連接所述處理單元，用以驅動所述以太網現場總線主站； 外設端口，連接所述處理單元，用以與外接設備連接。
5.如權利要求1所述工程機械控制系統，其特征在于，控制器包括: 控制單兀； 通信單元，連接所述控制單元，根據所述顯示終端發送的數據讀取所述控制單元的數據，并通過工業實時以太網數據幀發送所述數據。
6.如權利要求5所述工程機械控制系統，其特征在于，所述通信單元采用從站控制芯片。
7.如權利要求5所述工程機械控制系統，其特征在于，所述通信單元與所述控制器之間采用串行外設接口通信。
8.如權利要求5所述工程機械控制系統，其特征在于，控制器還包括: 執行單元，連接所述控制單元，根據所述控制單元輸出的控制信號做出相應響應。
9.如權利要求8所述工程機械控制系統，其特征在于，所述執行單元與所述控制單元之間采用1接口通信。
10.一種工程機械，其特征在于，包括:權利要求1-9中任一所述工程機械控制系統。
【文檔編號】G05B19/418GK104133447SQ201410363925
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】尹壽林, 王曉朋, 閆鑫 申請人:上海華興數字科技有限公司