一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统技术方案

本发明专利技术一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、GPRS/GSM无线传输模块和监控中心，发动机控制单元包括发动机控制器、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器。本发明专利技术提供的液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，依托GPRS/GSM移动互联网和CAN分布式总线技术，对发动机和变量泵单独或复合控制并在线收集数据和存储，可远程监控发动机和变量泵的工作模式是否与实际工况相符，便于及时诊断、修正和调试，保证发动机处于最佳状态，实现互联网和重工设备间的关联，使企业在工业管理上更数据化、信息化和智能化。

An online monitoring system for compound control of hydraulic excavator engine and variable displacement pump

The invention relates to an on-line monitoring system for the compound control of the engine and variable pump of a hydraulic excavator, which comprises a main controller, an engine control unit, a variable pump control unit, a GPRS/GSM wireless transmission module and a monitoring center. The engine control unit comprises an engine controller, a speed sensor and a position information sensor, and a variable pump control unit. The unit consists of a pump controller, a proportional pressure reducing valve and a hydraulic system sensor. Based on GPRS/GSM mobile Internet and CAN distributed bus technology, the on-line monitoring system for the combined control of engine and variable pump of hydraulic excavator can collect data and store on-line, and can remotely monitor whether the working mode of engine and variable pump is in accordance with the actual working condition. It is convenient to diagnose, correct and debug in time, ensure the engine in the best state, realize the connection between the Internet and heavy industry equipment, and make the enterprise more data-based, information-based and intelligent in industrial management.

【技术实现步骤摘要】
一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统
本专利技术属于液压挖掘机系统监控
，具体涉及一种基于互联网通讯技术的液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，实现工业互联网和传统重工设备之间的关联。
技术介绍
随着互联网技术的快速发展，互联网+传统行业成为当下的热潮，如何利用互联网技术实现传统行业的转型也是人们讨论的热点，更是有助于传统行业向智能化、信息化和自动化方向的发展，大力推进经济社会的智慧发展。但目前关于互联网+挖掘机实现在线监控的研究尚未成熟，将挖掘机领域推向智能化、数字化和信息化仍任重道远。在矿山开采、工业、公路修建及建筑、水利建设、能源等方面的广泛建设，由于挖掘机系统及其结构复杂、工作环境恶劣，因此常常出现故障，客户对挖掘机的技术服务特别看重，当挖掘机出现故障的时候，往往不能能够及时报警，操作人员也不能够针对挖掘机的故障进行准确、快速的定位，导致设备在非健康环境下超负荷运作，存在一定的安全问题。同时，为了适应不同的作业和使用工况，需要进行分工况控制，常见的工况控制有四种，第一种为重负载情况，追求大作业量，发动机设置在最大转速，油泵设置在最大排量，进行高速强力挖掘；第二种为一般作业情况，要求发动机发挥85％的最大功率，此时工作速度稍慢；第三种为轻工业情况，要求发动机发挥50％-70％的最大功率，此工况主要用于提高作业精度，微调控制进行精细作业，在狭小场地可保证安全性；第四种为低怠速情况，一般用于暂停作业。因此，需要根据作业工况和使用要求来对发动机和变量泵进行优化设定。在工程上，往往由于挖掘机所处的实际工况和设定的工作模式不符合，导致挖掘机常常处于亚健康，久而久之，不仅仅存在安全隐患，也给实际工程带来了严重的麻烦。液压挖掘机作为工程机械设备中的主要设备，其液压系统已经发展到了非常成熟的地步。在此基础上，如何提高其液压性能得到广泛关注。随着计算机技术、自动化技术及传感器技术等高新技术的大力发展，使得开发液压挖掘机电子监控系统成为可能，数字化和信息化是未来发展的规律，可以大幅度提高液压挖掘机的可靠性和生产效率，节省燃料。在当今的工业现场总线技术中，CAN总线技术凭借其实现数据同行的高可靠性、实时性和灵活性等优点，广泛运用于当今各行各业，无线数据通信网络技术的发展，使数据传输更方便。CAN总线具有很好的抗干扰能力，能很好的满足GPRS/GSM移动互联网数据通信，是未来智能化传感器和智能化控制网络的趋势。基于CAN总线和GPRS/GSM移动互联网的数据通信具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，网络成本低，可以在异地实时监控工业现场的各种工况下发挥巨大作用。因此，设计一款基于互联网+重型挖掘机设备、同时便于工程人员实现远程在线控制的发动机与变量泵复合控制的在线监控系统具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷和不足，本专利技术提供了一种基于CAN总线和GPRS/GSM移动互联网通讯技术的液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，快速、高效、准确的提前定位出未来发动机和变量泵之间可能出现的问题，解决目前工程技术人员无法现场诊断等问题和无法时时监测发动机和变量泵复合控制下的工作状态等问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、GPRS/GSM无线传输模块和监控中心，所述主控制器包括GPRS/GSM数据传输模块和CAN通信模块，发动机控制单元包括发动机控制器、发动机油门开度、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器；所述发动机控制器和泵控制器之间通过CAN总线进行数据通信，主控制器通过CAN通信模块与发动机控制器和泵控制器双向通信，通过主控制器对发动机控制器和泵控制器发出工作指令进行工况调控，通过发动机控制器控制发动机油门开度，实现发动机转速的调节，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力调整变量泵的斜盘角度和泵排量，通过发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量实现复合控制；所述转速传感器、位置信息传感器和液压系统传感器分别通过CAN通信模块与主控制器相连并分别将实时监测的数据传输至主控制器处理，处理得到的结果经由主控制器反馈至监控中心，主控制器通过GPRS/GSM无线传输模块与监控中心进行通信，工程人员通过监控中心对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，确保使发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配。进一步的，所述主控制器还包括人机交互模块、数据接口模块和显示模块，主控制器通过GPRS/GSM数据传输模块连接GPRS/GSM无线传输模块再与监控中心进行无线数据传输并保存至监控中心的数据存储模块内，便于工作人员调用和查看，GPRS/GSM无线传输模块通过GPRS数据传输模块对CAN总线上的任一结点进行数据读取和发送，主控制器通过人机交互模块对发动机控制器和泵控制器发出工作指令，通过显示模块实时显示发动机和变量泵的状态参数。进一步的，所述发动机控制器通过执行机构调整发动机油门开度进而控制发动机转速，油门开度的大小决定发动机转速的大小，执行机构采用阀门驱动调整发动机油门开度。进一步的，所述变量泵控制单元上的液压系统传感器与变量泵相连，实时监测变量泵的泵口压力数据并传输至主控制器进行处理，变量泵斜盘角度的大小决定泵口压力的大小。进一步的，所述发动机控制器与CAN总线连接，实现数据的传送和转移，发动机上有转速传感器和位置信息传感器，泵控制器与CAN总线连接，实现数据的转移和传送，液压挖掘机的液压系统上安装有液压系统传感器。进一步的，工况调控的步骤为：工作人员通过主控制器的人机交互模块输入工作指令，主控制器通过CAN通信模块将工作指令传送至发动机控制器和泵控制器，发动机控制器和泵控制器接收工作指令并进行工况判断，若当前指令与发动机控制器和泵控制器当前的工况不一致，发动机控制器和泵控制器传送对应的反馈信号至主控制器，主控制器接收并传输至监控中心进行保存，监控中心还保存发动机和变量泵的实时状态参数数据，工作人员通过监控中心实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，通过主控制器输入指令进行调控发动机控制器和泵控制器的工作状态至与设定的标准工作模式相符。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)基于CAN总线技术和GPRS/GSM移动互联网无线通信技术，CAN总线采用的是分布式控制，工程人员可根据实际情况，通过CAN总线实现变量泵和发动机之间的单独控制或复合控制以及发动机和变量泵的工作状态数据的采集和数据交换，并通过主控制器的显示模块将发动机和变量泵的状态参数等进行实时呈现，方便技术人员实时调用、查看、监控发动机和变量泵的工作状态是否与实际工况相复合并进行相应的参数调控、维修和故障诊断服务，实现实时、在线控制挖掘机发动机和变量泵的工作状态至最佳状态，实现了互联网和传统重工-挖掘机设备之间的关联，使得企业在工业管理上更数据化、信息化和智能化；2)通过主控制器上的GPRS/GSM数据传输模块可以对CAN总线上的任一结点进行数据采集和传送，然后通过GPRS/GS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，其特征在于，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、GPRS/GSM无线传输模块和监控中心，所述主控制器包括GPRS/GSM数据传输模块和CAN通信模块，发动机控制单元包括发动机控制器、发动机油门开度、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器；所述发动机控制器和泵控制器之间通过CAN总线进行数据通信，主控制器通过CAN通信模块与发动机控制器和泵控制器通信，通过主控制器对发动机控制器和泵控制器发出工作指令进行工况调控，通过发动机控制器控制发动机油门开度，实现发动机转速的调节，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力调整变量泵的斜盘角度和泵排量，通过发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量实现复合控制；所述转速传感器、位置信息传感器和液压系统传感器分别通过CAN通信模块与主控制器相连并分别将实时监测的数据传输至主控制器处理，处理得到的结果经由主控制器反馈至监控中心，主控制器通过GPRS/GSM无线传输模块与监控中心进行通信，工程人员通过监控中心对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，使发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配。...

【技术特征摘要】
1.一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，其特征在于，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、GPRS/GSM无线传输模块和监控中心，所述主控制器包括GPRS/GSM数据传输模块和CAN通信模块，发动机控制单元包括发动机控制器、发动机油门开度、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器；所述发动机控制器和泵控制器之间通过CAN总线进行数据通信，主控制器通过CAN通信模块与发动机控制器和泵控制器通信，通过主控制器对发动机控制器和泵控制器发出工作指令进行工况调控，通过发动机控制器控制发动机油门开度，实现发动机转速的调节，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力调整变量泵的斜盘角度和泵排量，通过发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量实现复合控制；所述转速传感器、位置信息传感器和液压系统传感器分别通过CAN通信模块与主控制器相连并分别将实时监测的数据传输至主控制器处理，处理得到的结果经由主控制器反馈至监控中心，主控制器通过GPRS/GSM无线传输模块与监控中心进行通信，工程人员通过监控中心对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，使发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配。2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，其特征在于，所述主控制器还包括人机交互模块、数据接口模块和显示模块，主控制器通过GPRS/GSM数据传输模块连接GPRS/GSM无线传输模块再与监控中心进行无线数据传输并保存至监控中心的数据存储模块内，便于工作人员调用和查看，GPRS/GSM无线传输模块通过GPRS/GSM数据传输模块对CAN总线上的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，杨裕丰，张升霞，李志鹏，胡超，石立京，王峰，付桂山，汪允显，刘永参，吴庆礼，朱梓明，王春磊，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32