电控系统工程机械论文

时间:2021-06-20 10:38:38 论文范文 我要投稿

电控系统工程机械论文

  1Parker电控系统硬件系统

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  1.1控制器

  Parker具有多种控制器,包括支持CAN协议、多线程、带大型液晶显示、带触控屏、支持安全功能等多款主控制器及扩展控制器。Parker的控制器根据开发平台的不同分为三种系列,首先是基于Matlab/Simulink编程的CM系列,主要用于大批量定制化的控制系统,如用于控制变速箱的CM0711,用于控制挖掘机、装载机的CM3620等;其次是基于模块化编程平台的IQAN系列,主要用于中小批量且用户可编程的控制系统,如用于控制比例阀的XA2、用于控制高空作业设备的安全模块MC3等;还有基于梯形图编程形式的VMM系列,主要用于多路复用控制系统,如用于控制风扇散热系统的VMM0604等。Parker的控制器采用坚固的壳体设计,配备车载防护连接器,内部具有防止冷凝隔膜,具有高可靠性及耐用性,严格符合国际标准,适用于室外环境使用。

  1.2显示器

  Parker的显示器包括支持CANJ1939协议、ISOBUS协议、配置大型液晶屏、触控屏、多仪表板等多种类型。多年以来的应用,证明了产品的技术及稳定性完全符合各种工况需求。例如运用了完全集成型高亮度的IQAN-MD4显示器,可在IQANdesign环境中快速进行配置,用户可编程的全新触摸显示屏为工业车辆提供了直观的界面。MD4显示器分为5.5英寸、7英寸和10英寸三种型号,支持摄像头视频信号输入与显示,使驾驶操作更加简便智能。

  1.3传感器

  Parker具有广泛的传感器系列,包括压力、温度、接近,速度、转角及倾角等。产品的先进技术及稳定性完全符合各种工况需求,经过不断研发创新,设备精度在同类产品中处于领先水平。

  1.4手柄等附件

  Parker的手柄设计紧凑、质量轻、安装尺寸小、操作力小,具有耐候性和安全性等特点,特别适用于精确控制。手柄通过CAN总线与其他模块连接,大量的输入接口使基座成为很好的输入模块。Parker的手柄主要有LC5系列、LC6系列、LSL系列和LST系列。LC5系列是大型多轴向手柄,任意方向的全行程力达到100Nm,具备较大的抗扭强度,适用于户外使用。LC5手柄内部采用非接触霍尔型双路传感器,为高安全性和可靠性提供保证。此外,手柄的基座、壳体、波纹套、按键数量、滚轮数量、触发开关等都可以根据用户需求进行定制,以满足用户的不同控制要求。LC6系列手柄作为LC5系列的升级版,增加了手柄自由度,从而增加了模拟量输入接口,减少了复杂系统操控时的手柄复用。同时其安装更加简化,具有更强的抗噪能力和更长的使用寿命。LSL系列是单轴手柄,有中位止动、手柄顶部开关、电磁止动几种选配,用于液压比例控制。LST系列是一款微型手柄,安装在工程机械的座椅扶手或仪表板上,用于液压比例控制。此外,Parker还有电子油门踏板、USB-DLA数据服务工具、诊断和网关模块、线束接插件等产品,以供用户进行选配。

  1.5应用案例

  为基于Parker控制器的挖掘机电控系统硬件解决方案。该方案的核心控制器是CM3620主模块,它拥有36个输入和20个输出,具有2路CAN/J1939接口和1路RS232通信接口,可满足用户的控制需求。该系统还使用了显示器和G1诊断网关,同时配备了与上位机软件进行交互的DLA数据服务工具。使用的传感器主要有电子油门旋钮、压力传感器、温度传感器、速度传感器、液位传感器等。

  2软件开发平台

  Parker电控系统基于IQAN、VMM、Raptor三种开发平台。IQAN平台是基于模块化编程的开发平台,用户无需具备编程经验,可以直接设计所期望的机器功能。它包含了IQAN-design、IQAN-Simulate、IQAN-run等软件。IQAN-design是高级的图形设计工具,它简化了行走机械应用程序的开发,从而缩短了开发时间。该工具提供了大量的预定义模块,如闭环控制,信号处理,数学计算,通讯协议和系统诊断等,主要用于系统布局和机器功能设计。IQAN-simulate是仿真工具,能够仿真IQAN应用程序中的所有硬件模块,在应用程序中可方便地使用屏幕上的拖动条对所有输入量进行仿真。在仿真输入的同时可以测量结果(输出值),也可以进行FEMA(失效模式分析)。软件仿真比在实际机器上测试新应用程序更安全。仿真运行和实际状态一样,可以查看显示界面,调整参数,观察记录,测试用户界面等内容。IQAN-run可以在开发阶段运用“高级图形测量”和“机器统计数据收集”功能优化机器性能。IQAN-analyze是通用的CAN总线分析仪。用户可以通过简便的方式观察CAN总线上的通讯,也可以记录所观察的数据并进行保存供日后使用。是基于梯形图编程的'软件开发平台。该平台采用多路复用技术,将控制模块通过J1939屏蔽双绞线互联,允许模块可以接收输入、驱动输出,并将输入输出信息通信给系统中的其他部件。梯形逻辑中的输入和输出可以来自通过J1939网络连接到一起的一个或多个模块。Raptor平台是基于Matlab/simulink编程的开发平台。该平台是CAN协议图形化定义工具,拥有图形化的应用程序界面,而且具有Motohawk到Raptor的自动转化脚本。为基于IQAN平台开发的小型液压挖掘机电控系统。根据硬件选型结果拖拽到编译系统中进行逻辑连接,对各模块进行参数设置,并对主模块进行编程。主程序包括“Joysticks”、“Engine”、“Diagnostics”、“Blade”、“Excavator”六个功能组,通过对输入输出的设置以及内部通道的逻辑和算法,实现对整机性能的精确控制。

  3系统仿真

  系统仿真主要通过IQAN软件自带的“IQAN-Run”和“IQAN-Simulate”进行。IQAN-Run用来对程序进行运行和调试,主要包括调参数、设置比较、设置权限、上传/下载程序以及日志管理等功能;IQAN-Simulate用来对应用程序进行虚拟仿真,以及系统的演示和验证。所示为小型液压挖掘机电控系统的仿真。将编写好的小挖程序进行参数设置,并手动调节手柄的模拟量输入,可以得到显示模块中相应参数值的变化。还可将其中的参数值设为可调恒。

  4总结

  Parker产品具有多种硬件序列,提高了硬件选型的灵活性,针对不同机型的应用可选择更加合适的硬件系统;Parker的三种软件开发平台,突显了可视化编程的便捷性与直观性。基于Parker控制器的工程机械电控系统满足了可靠性、舒适性以及操控灵活性的要求,并以其较高的性价比兼顾了工程机械的成本限制因素;同时,该电控系统设计符合控制系统开发“V字形”流程,精简了开发环节,减少了检测和调试次数,节约了时间和成本。

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