一种液压油源电子控制单元

技术领域

本发明涉及一种液压油源电子控制单元，属于液压领域。

背景技术

现有液压油源控制器能够控制油源的启、停，并借助传感器在故障发生时输出相应信号和动作指令。无法对采集的信号进行二次处理并进行决策，亦无法对故障做出预判，功能较为单一、智能化程度低。

发明内容

本发明是为了解决现有液压油源功能单一、智能化程度低的问题，提供了一种液压油源电子控制单元。

本发明所述一种液压油源电子控制单元，它包括无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、微控制器（106）、模数转换器（107）、电源接口电路（108）、数模转换器（109）、声光报警装置（110）和存储装置（111）。

所述无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、存储装置（111）输入输出接口与微控制器（106）输入输出接口连接，所述微控制器（106）输出接口分别与数模转换器（109）输入接口、声光报警装置（110）输入接口连接，所述模数转换器（107）输出端与微控制器（106）输入端连接。

所述电源接口电路（108）输出端分别与无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、微控制器（106）、模数转换器（107）、数模转换器（109）、声光报警装置（110）和存储装置（111）电源输入端连接。

所述微控制器（106）采用X86处理器，安装有QNX操作系统，具有主控线程、电机故障诊断线程、液压泵故障诊断线程、液压油箱监控子线程、数据采集子线程、数据存储子线程。

所述微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）接收远程指令信号和输出液压油源状态信息。

所述微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）和模数转换器（107）接收液压油源各传感器输出的信号，并对接收的信号进行实时滤波处理。

所述触摸屏（104）能够控制油源启停，显示故障信息。

所述电源接口电路（108）带有电池，以保证外部供电电压出现较大波动时系统仍能正常工作。

所述存储装置（111）采用用于存储各传感器返回的数值。

所述模数转换器（107）和数模转换器（109）具有16位精度。

本发明的优点：本发明接口资源丰富、便于与现有系统进行匹配，能够实现液压油源启停控制、传感器实时信号处理、多线程多故障实时同步自诊断和预判、功率自适应调节、液压油源全生命周期数据存储。

本发明结构设计合理，体积小，功能全面、操作简单、智能化程度高，能显著提高液压油源性能。

附图说明

图1是液压油源电子控制单元电气结构框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明液压油源电子控制单元原理。本发明所述一种液压油源电子控制单元，它包括无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、微控制器（106）、模数转换器（107）、电源接口电路（108）、数模转换器（109）、声光报警装置（110）和存储装置（111）。

所述无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、存储装置（111）输入输出接口与微控制器（106）输入输出接口连接，所述微控制器（106）输出接口分别与数模转换器（109）输入接口、声光报警装置（110）输入接口连接，所述模数转换器（107）输出端与微控制器（106）输入端连接。

所述电源接口电路（108）输出端分别与无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）、触摸屏（104）、数字量接口电路（105）、微控制器（106）、模数转换器（107）、数模转换器（109）、声光报警装置（110）和存储装置（111）电源输入端连接。

所述微控制器（106）采用X86处理器，安装有QNX操作系统，具有主控线程、电机故障诊断线程、液压泵故障诊断线程、液压油箱监控子线程、数据采集子线程、数据存储子线程、数据存储子线程。

所述微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）接收远程指令信号和输出液压油源状态信息。

所述微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）、EtherCAT 总线接口电路（102）、CAN总线接口电路（103）和模数转换器（107）接收液压油源各传感器输出的信号，并对接收的信号进行实时滤波处理。

所述触摸屏（104）能够控制油源启停，显示故障信息。

所述电源接口电路（108）带有电池，以保证外部供电电压出现较大波动时系统仍能正常工作。

所述存储装置（111）采用用于存储各传感器返回的数值。

所述模数转换器（107）和数模转换器（109）具有16位精度。

系统上电后，主控线程、电机故障诊断线程、液压泵故障诊断线程、液压油箱监控子线程、数据采集子线程、数据存储子线程和通讯子线程启动。

主控线程主要接收和调用电机故障诊断线程、液压泵故障诊断线程、液压油箱监控子线程、数据采集子线程、数据存储子线程和通讯子线程数据，进行电机控制、液压泵控制、安全阀设定值控制、冷却系统控制、备用系统控制和系统参数计算。

电机故障诊断线程通过电压传感器和电流传感器对电机电压、电流进行监测，并对电流进行频谱分析，同时计算电机实时功率。若电机电压或电流超出设定阈值或电流频谱出现异常，判断电机出现故障，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出电机准备就绪信号。

液压泵故障诊断线程通过液压泵压力传感器、流量传感器、振动传感器和温度传感器监测液压泵出油口压力、流量、泵体振动、温度信息，实时计算液压泵输出功率，能够对压力脉动和泵体振动进行频谱分析，并与设定阈值进行对比，若在设定阈值之内，则判定液压泵正常工作，否则判断液压泵出现故障。微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出液压泵准备就绪信号。

液压油箱监控子线程主要进行过滤器堵塞监测、油箱液位监测、液压油温监测，若各传感器输出值超过设定阈值，则判断液压油箱存在故障。微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出油箱准备就绪信号。

数据采集子线程接收液压油源各传感器输出的信号，并对接收的信号进行实时滤波处理。若数据采集子线程采集各传感器数据，若各传感器均有数据返回，且各数值均在设定阈值范围内，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统准备就绪信号。否则，若有传感器无数据返回，或返回数值超出设定阈值，微控制器（106）发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，液压油源无法启动，待故障排除后发出系统准备就绪信号。

数据存储子线程主要对传感器采集的数据进行实时存储。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一中的电机控制和液压泵控制作进一步说明。

若电机和液压泵分别为普通感应电机和定量泵，微控制器（106）主控线程能够控制普通感应电机的启停、安全阀设定值控制和借助液压油箱监控子线程信息控制冷却系统功率，并依据电机故障诊断线程和液压泵故障诊断线程信息，进行电机功率和液压泵输出功率对比，若电机功率和液压泵输出功率值之差大于设定阈值，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息及依据需要启动备用设备，待故障排除后发出系统准备就绪信号。。

若电机和液压泵分别为普通感应电机和变量泵，微控制器（106）主控线程能够控制普通感应电机的启停、安全阀设定值控制和借助液压油箱监控子线程信息控制冷却系统功率。同时，微控制器（106）依据负载压力和负载流量或历史数据自动调整变量泵变量机构，以适应系统要求。其次，可依据电机故障诊断线程和液压泵故障诊断线程信息，进行电机功率和液压泵输出功率对比，若电机功率和液压泵输出功率值之差大于设定阈值，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息及依据需要启动备用设备，待故障排除后发出系统准备就绪信号。

若电机和液压泵分别为伺服电机和定量泵，微控制器（106）主控线程能够控制伺服电机的启停、安全阀设定值控制和借助液压油箱监控子线程信息控制冷却系统功率；通过控制伺服电机转速实现液压泵出口压力闭环控制和流量闭环控制；依据负载特点，自动实时调整液压泵出口压力和流量设定值，以适应系统要求。同时，可依据电机故障诊断线程和液压泵故障诊断线程信息，进行电机功率和液压泵输出功率对比，若电机功率和液压泵输出功率值之差大于设定阈值，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息及依据需要启动备用设备，待故障排除后发出系统准备就绪信号。

若电机和液压泵分别为伺服电机和变量泵，微控制器（106）主控线程能够控制伺服电机的启停、安全阀设定值控制和借助液压油箱监控子线程信息控制冷却系统功率；通过对伺服电机转速和变量泵变量机构独立和复合控制实现液压泵出口压力闭环控制和流量闭环控制；依据负载特点，自动实时调整液压泵出口压力和流量设定值，以适应系统要求。同时，可依据电机故障诊断线程和液压泵故障诊断线程信息，进行电机功率和液压泵输出功率对比，若电机功率和液压泵输出功率值之差大于设定阈值，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息及依据需要启动备用设备，待故障排除后发出系统准备就绪信号。

本发明运行包括如下工况：

工况一：液压油源无故障时，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统准备就绪信号。

工况二：电机故障时，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出电机准备就绪信号。

工况三：液压泵故障时，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出液压泵准备就绪信号。

工况四：液压油箱故障时，微控制器（106）通过无线装置接口电路（101）或EtherCAT 总线接口电路（102）或CAN总线接口电路（103）向外界发出系统故障信号，声光报警装置（110）发出报警信号，触摸屏（104）显示故障信息，待故障排除后发出液压油箱准备就绪信号。