专利名称：液压系统集成控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及液压领域、控制技术和集成电路领域，尤其是ー种液压系统集成控制装置及控制方法。
背景技术：
当前エ业应用的液压系统控制主要采用PLC、继电器和比例放大板组合的方式控制，PLC输出信号控制继电器输出开关信号，控制比例放大板输出比例信号以驱动电磁铁，整个电气控制系统以控制柜和操作台的方式安置，如果需要对液压系统的运行状况实时监测，需要安装计算机并编制监控软件，这种方式的控制系统比较繁杂，而且体积大，成本较高，连线复杂，维修困难，在空间要求高的场合不适合应用。目前现有的エ业控制器主要是针对工程机械开发的，输入输出通道有限，而且很难实现系统级扩展，不能满足复杂的エ业现场液压系统的使用要求。
发明内容
为了克服现有方案的缺陷，本发明提出ー种方便扩展的液压系统集成控制装置及控制方法及控制方法。为了解决上述技术问题，本发明提供ー种液压系统集成控制装置及控制方法，包括CPU単元、电源单元、开关量和脉冲输入単元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出单元、比例驱动单元、通信单元和交互显示单元；所述CPU单元包括主CPU、副CPU、通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ、模拟量输出接ロ、开关输出接口和开关量输入接ロ ；所述通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ和模拟量输出接ロ均与主CPU相连接，所述开关输出接口和开关量输入接ロ均与副CPU相连接；所述交互显示单元通过通信単元与通信总线接ロ相连接；所述比例驱动单元与串ロ总线输出接ロ相连接；所述开关功率驱动单元与开关输出接ロ相连接；所述开关量和脉冲输入单兀与开关量输入接ロ相连接；所述模拟信号输入输出单兀分别与模拟量输入接口和模拟量输出接ロ相连接；所述主CPU、副CPU、通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ、模拟量输出接ロ、开关输出接ロ、开关量输入接ロ、开关量和脉冲输入単元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出単元、比例驱动单元、通信単元和交互显示单元均与电源单元相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的改进所述主CPU、副CPU、通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ、模拟量输出接ロ、开关输出接口和开关量输入接ロ均集成于主板上；所述电源単元、开关量和脉冲输入単元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出単元、比例驱动单元、通信単元和交互显示单元分别集成于相互独立的子板上；所述通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ、模拟量输出接ロ、开关输出接口和开关量输入接口上均设置有相应的插槽，所述开关量和脉冲输入単元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出単元、比例驱动单元、通信単元和交互显示单元所在的子板上设置有对应的接ロ插槽。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进模拟信号输入输出単元包括模拟信号输入装置和模拟信号输出装置；所述模拟信号输入装置与模拟量输入接ロ相连接，所述模拟信号输出装置与模拟量输出接ロ相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述开关功率驱动单元包括开关功率驱动模块，所述开关功率驱动模块连接有安全控制装置I ;所述开关功率驱动模块与开关输出接ロ相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述比例驱动单元包括依次相连接的数模转换器、PID控制器和比例驱动放大器；所述比例驱动放大器连接有安全控制装置II ;所述数模转换器与串ロ总线输出接ロ相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述安全控制装置I包括比较器I，所述比较器I分别连接有报警装置I、单向导通装置I、电流信号检测 装置I和阀值信号设定装置I ;所述单向导通装置I和电流信号检测装置I均与开关驱动模块相连接；所述安全控制装置II包括比较器II，所述比较器II分别连接有报警装置II、单向导通装置II、电流信号检测装置II和阀值信号设定装置II ;所述单向导通装置II和电流信号检测装置II均与比例驱动放大器相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述交互显示单元包括显示单元CPU，显示单元CPU分别连接有显示与输入装置和按键输入装置；所述显示单元CPU与通信总线接ロ相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述通信単元包括RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN总线接ロ、互联网通信接口和无线通信模块；所述RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN总线接ロ、互联网通信接口和无线通信模块均与通信总线接ロ相连接；所述RS422接ロ与显示单元CPU相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述的电源単元包括相互连接的电源和AC/DC转换器；所述的电源分别与主CPU、副CPU、通信总线接ロ、串ロ总线输出接ロ、数据存储模块、模拟量输入接ロ、模拟量输出接ロ、开关输出接ロ、开关量输入接ロ、普通开关量输入装置、连续PWM信号输入装置、比较器I、报警装置I、单向导通装置I、电流信号检测装置I、阀值信号设定装置I、开关功率驱动模块、模拟信号输入装置、模拟信号输出装置、数模转换器、比较器II、报警装置II、单向导通装置II、电流信号检测装置II、阀值信号设定装置II、PID控制器、比例驱动放大器、RS232接ロ、RS485接ロ、RS422接ロ、CAN总线接ロ、互联网通信接ロ、无线通信模块、显示单元CPU、显示与输入装置和按键输入装置相连接。作为对本发明液压系统集成控制装置及控制方法的进ー步改进所述CPU和副(PU分别连接有防瞬间掉电装置；所述主CPU上连接有计时模块；所述防瞬间掉电装置与计时模块均与电源相连接。本发明将液压系统当前使用的电气控制系统和测控系统功能集成在一起，大大缩小了监控系统的体积，提高了集成度，降低了成本，并且不再需要复杂的内部连线，简化了控制系统设计，缩短了液压控制系统的开发流程，使开发者将精力放在软件设计上，而不再考虑硬件设计，大大提高了开发效率。采用模块化的星形结构设计，使每个功能模块只与CPU単元和电源单元连接，CPU単元与其他単元之间连接都加入隔离模块，功率驱动级与控制単元分别供电，电源単元供电线功率不大，控制器功能単元的损坏不会引发连锁反应，完善的状态指示和报警指示使得查错容易，检修方便，只需更换损坏功能单元电路板即可，维修周期短，维修成本低。采用卡槽式子母板结构设计使得控制器功能扩展和变形设计简単，通用性強，使用简便。集成多种通信接ロ，使得控制器支持远程控制、网络管理和在线监測，有利于未来网络化管理和智能控制。而且目前有的ー些工程机械专用控制器在设计的时候是专门针对工程机械来开发的，不能满足エ业现场液压系统的控制要求，因为エ业现场的液压系统变化多祥，对控制器的端口和功能数量要求不一样，并且他们也没有在线监测和远程操作、网络管理和故障诊断这些功能，所以就发明这样ー种方便扩展的控制器，可以扩展通道数量，并且加入为适应现代化管理和监测诊断的功能模块，来适应现在的エ业现场液压系统的控制要求。
图I本发明的液压系统集成控制装置的结构示意图；图2是图I的安全控制装置I 231的结构示意图；图3是图I的安全控制装置II 411的结构示意图；图4是图I实际应用时的结构示意图。
具体实施例方式给出了ー种液压系统集成控制装置及控制方法，包括CPU単元I、电源单元100、开关量和脉冲输入単元22、开关功率驱动单元23、模拟信号输入输出単元67、比例驱动单元41、通信单元32和交互显示单元31。以上所述的CPU单元I包括主CPU11、副CPU12、通信总线接ロ 13、串ロ总线输出接ロ 14、数据存储模块15、模拟量输入接ロ 16、模拟量输出接ロ 17、开关输出接ロ 20、开关量输入接ロ 21、防瞬间掉电装置18和计时模块30 ;计时模块30、通信总线接ロ 13、串ロ总线输出接ロ 14、数据存储模块15、模拟量输入接ロ 16和模拟量输出接ロ 17均与主CPUll相连接，开关量输出接ロ 20和开关量输入接ロ 21均与副CPU12相连接；CPU11和副CPU12分别与防瞬间掉电装置18相连接。以上所述的开关量和脉冲输入単元22包括普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222。以上所述的模拟信号输入输出单兀67包括模拟信号输入装置671和模拟信号输出装置672。模拟信号输入装置671为可以将模拟信号转换为数字信号的装置。以上所述的开关功率驱动单元23包括相互连接的安全控制装置I 231和开关功率驱动模块233。安全控制装置I 231包括比较器I 2311、报警装置I 232、单向导通装置I 2312 (ニ极管)、电流信号检测装置I 2313和阀值信号设定装置I 2314;比较器I 2311分别与报警装置I 232、单向导通装置I 2312、电流信号检测装置I 2313和阀值信号设定装置I 2314相连接；单向导通装置I 2312和开关驱动模块233的输入端相连接，电流信号检测装置I 2313与开关驱动模块233的输出端相连接；安全控制装置I 231实际工作吋，电流信号检测装置I 2313检测出开关驱动模块233的输出端的电压信号；同吋，电流信号检测装置I 2313将检测出的电压信号传送到比较器I 2311中，阀值信号设定装置I 2314也传送ー个预先设定的比较电压传送到比较器I 2311中；电压信号大于比较电压吋，t匕较器I 2311分别向报警装置I 232和单向导通装置I 2312输出低电平，开关驱动模块233的输入端的电压被拉低，就不能输出电流，同时报警装置I 232开始报警；当电压信号小于比较电压时，比较器I 2311分别向报警装置I 232和单向导通装置I 2312输出高电平，单向导通装置I 2312电阻无限大，开关驱动模块233就能正常工作，同时报警装置I 232停止报警。以上所述的通信单元32包括RS232接ロ 321、RS485接ロ 322、RS422接ロ 323、CAN总线接ロ 324、互联网通信接ロ 325和无线通信模块326。可实现CAN总线通信、网络管理和远程通信与监控。以上所述的交互显示单元31包括显示单元CPU312、显示与输入装置311和按键输入装置313 ;显示单元CPU312分别连接有显示与输入装置311和按键输入装置313 ;显示单元CPU312与RS422接ロ 323相连接。交互显示单元31采用便携式的结构设计，可以安放在控制器机箱上也可便携移动，可实现远端操作；该交互显示单元31带有显示単元CPU312， 可以实现显示与输入装置311上的触控操作和通过按键输入装置313的硬件按钮操作，并且两种操作方式具有互锁功能，显示单元CPU312能通过接受按键输入装置313上的硬件按钮和旋钮提供的开关量和模拟电压输入信号，也能接受显示与输入装置311上的触摸屏的操作输入，操作信号输入显示単元CPU312后，通过通信总线接ロ 13传送到主CPUll中；显示単元CPU312还能通过数据通信方式在线监测液压系统运行状态參数，并且进行数据处理，以数字和曲线两种方式在显示与输入装置311上显示。以上所述的比例驱动单元41包括数模转换器414、安全控制装置II 411、PID控制器413和比例驱动放大器415。数模转换器414与PID控制器413相连接，PID控制器413与比例驱动放大器415相连接，比例驱动放大器415和安全控制装置II 411相连接。安全控制装置II 411包括比较器II 4111、报警装置II 412、单向导通装置II 4112、电流信号检测装置II 4113和阀值信号设定装置II 1414 ;比较器II 4111分别与报警装置II 412、单向导通装置II 4112、电流信号检测装置II 4113和阀值信号设定装置II 1414相连接；单向导通装置II 4112和比例驱动放大器415的输入端相连接，电流信号检测装置I 2313与比例驱动放大器415的输出端相连接。安全控制装置II 411的使用方法与安全控制装置I 231完全相同。以上所述的电源单元100包括相互连接的电源102和AC/DC转换器101。以上所述的主CPU11、副CPU12、通信总线接ロ 13、串ロ总线输出接ロ 14、数据存储模块15、模拟量输入接ロ 16、模拟量输出接ロ 17、开关输出接ロ 20、开关量输入接ロ 21、普通开关量输入装置221、连续PWM信号输入装置222、比较器I 2311、报警装置I 232、单向导通装置I 2312、电流信号检测装置I 2313、阀值信号设定装置I 2314、开关功率驱动模块233、模拟信号输入装置671、模拟信号输出装置672、数模转换器414、比较器II 4111、报警装置II 412、单向导通装置II 4112、电流信号检测装置II 4113、阀值信号设定装置II 1414、PID 控制器 413、比例驱动放大器 415、RS232 接 ロ 321、RS485 接 ロ 322、RS422 接ロ 323、CAN总线接ロ 324、互联网通信接ロ 325、无线通信模块326、显示单元CPU312、显示与输入装置311和按键输入装置313均与电源102相连接，由AC/DC转换器101连接220V的市电，将220V的市电转化为24V的直流电，再由24V的直流电通过电源102向各个用电设备供电；为保持图面整洁，省略图中的电连接关系。以上所述的CPU单元I集成在一个主板内，电源单元100、开关量和脉冲输入单元22、开关功率驱动单元23、模拟信号输入输出単元67、比例驱动单元41、通信単元32和交互显示单元31均集成于各自不同的子板内(即电源単元100集成在一个子板I内，开关量和脉冲输入単元22集成在一个子板II内，开关功率驱动单元23集成在一个子板III内，模拟信号输入输出単元67集成在一个子板IV内，比例驱动单元41集成在一个子板V内，通信単元32集成在一个子板VI内，交互显示单元31集成在一个子板VII内；子板I、子板II、子板III、子板IV、子板V、子板VI和子板νπ为相互独立的子板)。子板通过欧卡式插座(类似CPCI连接器的公母型插座)插在主板上，各子板之间相对独立，方便控制器的各功能単元数 量的扩展，控制器变形设计简単，只需更换主板即可实现控制器的变形设计，当某个功能损坏后，只需更换该功能単元子板，无需更换整个控制器，维护方便。所有子板均插在主板上时，显示单元CPU312与RS422接ロ 323相连接，RS232接ロ 321、RS485接ロ 322、RS422接ロ 323、CAN总线接ロ 324、互联网通信接ロ 325和无线通信模块326分别与通信总线接ロ 13相连接；开关功率驱动模块233与开关输出接ロ 20相连接；普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222分别与开关量输入接ロ 21相连接；模拟信号输入装置671和模拟量输入接ロ 16相连接，模拟信号输出装置672与模拟量输出接ロ 17相连接；数模转换器414与串ロ总线输出接ロ 14相连接。整个液压系统集成控制装置采用星状连接方式并加入隔离模块，将各个功能単元相互独立开来，每个功能単元(即开关量和脉冲输入単元22、开关功率驱动单元23、模拟信号输入输出単元67、比例驱动单元41和通信単元32中的任意ー个)只与CPU単元I通过高速串行总线或数据线相连接，每个功能単元只与电源单元100的电源102电连接，每个功能単元的外部接ロ都采用EMC防护设计，提高对外部干扰的防护等级；采用形状连接和隔离器后，CPU単元I与外部隔离，保护CPU単元I不受外部的干扰和损坏危害，提高了 CPU单元I乃至整个控制器的防护等级。实际使用时如图4所示，将液压系统集成控制装置与液压缸和其他执行机构400相连接；具体连接方式如下开关功率驱动模块233分别与开关阀403和继电器402相连接，比例驱动放大器415分别与变量泵405和比例阀404相连接，普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222均与开关及编码器传感器组301相连接，模拟信号输入装置671分别与流量压カ传感器302及其他传感器303相连接，模拟信号输出装置672与自带驱动的比例阀401相连接。具体的实际使用步骤如下I、在没有通过操作終端操作时，交互显示单元31作为监测終端，具体操作步骤如下I. I、副CPU12不断的通过开关量输入接ロ 21发出读取开关量的信息(以下文中简称控制信号301);I. 2、普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222通过开关量输入接ロ21接收到控制信号301 ；I. 3、普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222开始读取开关及编码器传感器组301中的开关量的信息(以下文中简称开关量301)；I. 4、普通开关量输入装置221和连续PWM信号输入装置222将开关量301通过开关量输入接ロ 21发送到副CPU12中；I. 5、主CPUll不断的读取计时模块30内的时间信息(主CPUll内预先设定定时读取当前开关量信息的控制程序);I. 6、当读取的时间信息与读取当前开关量信息内的时间排序吻合时，主CPUll将向副CPU12发出ー个读取当前开关量信息(以下文中简称控制信号11)；I. 7、副CPU12接收到控制信号11 ； I. 8、副CPU12反馈ー个最新读取的开关量301 ；I. 9、主CPUll接收到开关量301 ；I. 10、主CPUll将时间信息和开关量301通过通信总线接ロ 13和RS422接ロ 323向显示单元CPU312发出；同时，主CPUll将时间信息以及开关量301发送到数据存储模块15内存储；I. 11、显示单元CPU312接收到时间信息和开关量301后；I. 12、显示单元CPU312将接收到的时间信息和开关量301发送到显示与输入装置311，操作者通过显示与输入装置311查看开关量301。2、读取流量压カ等信息2. I、操作者通过按键输入装置313输入读取流量和压カ等的信息(以下文中简称控制信号671);2. 2、显示单元CPU312接收到控制信号671 ；2. 3、显示单元CPU312将控制信号671发送到显示与输入装置311中，同时，显示单元CPU312将控制信号671通过RS422接ロ 323和通信总线接ロ 13发送到主CPUll中；2. 4、主CPUll接收到控制信号671 ；2. 5、主CPUll通过模拟量输入接ロ 16控制模拟信号输入装置671，模拟信号输入装置671读取流量压カ传感器301和其他传感器302中的流量和压カ等信息(以下文中简称接收信息671)；2. 6、主CPUll读取到接收信息671后，主CPUll就读取计时模块30内的时间信息；2. 7、主CPUll将时间信息和接收信息671传送通过通信总线接ロ 13和RS422接ロ 323向显示单元CPU312发出；同时，主CPUll将时间信息和接收信息671发送到数据存储模块15内存储；2. 8、显示单元CPU312接收到时间信息和接收信息671 ；2. 9、显示单元CPU312将接收到的时间信息和接收信息671发送到显示与输入装置311，操作者通过显示与输入装置311查看时间信息和接收信息671。3、控制自带驱动的比例阀401 :3. I、操作者通过按键输入装置313输入控制自带驱动的比例阀401的信息(以下文中简称控制信号401);
3. 2、显示单元CPU312接收到控制信号401 ；3. 3、显示单元CPU312将控制信号401发送到显示与输入装置311中，同时，显示单元CPU312将控制信号401通过RS422接ロ 323和通信总线接ロ 13发送到主CPUll中；3. 4、主CPUll接收到控制信号401 ；3. 5、主CPUll通过模拟量输出接ロ 17向模拟信号输出装置672发送控制信号401 ；3. 6、模拟信号输出装置672接收到控制信号401 ；3. 7、模拟信号输出装置672将接收到的控制信号401发送到自带驱动的比例阀401 ；
3. 8、自带驱动的比例阀401接收到控制信号401后就开始做相应的操作(公知技术)。4、控制开关阀403 4. I、操作者通过按键输入装置313输入控制开关阀403的信息(以下文中简称控制信号403)；4. 2、显示单元CPU312接收到控制信号403 ；4. 3、显示单元CPU312将控制信号403发送到显示与输入装置311中，同时，显示单元CPU312将控制信号403通过RS422接ロ 323和通信总线接ロ 13发送到主CPUll中；4. 4、主CPUll接收到控制信号403 ；4. 5、主CPUll向副CPU12发出控制信号403 ；4. 6、副CPU12接收到控制信号403 ；4. 7、副CPU12通过开关输出接ロ 20将控制信号403发送到开关功率驱动模块233中；4. 8、开关功率驱动模块233接收到控制信号403，就输出相应的驱动电流信号(以下文中简称电流信号403)；4. 9、安全控制装置I 231接收到电流信号403，根据电流信号403的強度做出相应的操作如果电流信号403超出预警值时，安全控制装置I 231将自动切断输出回路，并由报警装置I 232发出报警指示；当安全控制装置I 231内的电流信号403降到安全值以内后，报警装置I 232停止发出报警指示，安全控制装置I 231将自动恢复输出电流信号403。4. 10、开关阀403接收到电流信号403后，就做出相应的操作(操作为公知技木)。
5、控制比例阀404或变量泵405 5. I、操作者通过按键输入装置313输入开关比例阀404或变量泵405的信息(以下文中简称控制信号404)；5. 2、显示单元CPU312接收到控制信号404 ；5. 3、显示单元CPU312将控制信号404发送到显示与输入装置311中，同时，显示单元CPU312将控制信号404通过RS422接ロ 323和通信总线接ロ 13发送到主CPUll中；5. 4、主CPUll接收到控制信号404 ；5. 5、主CPUll通过串ロ总线输出接ロ 14向数模转换器414发出控制信号404 ;5. 6、数模转换器414接收到控制信号404 ；
5. 7、数模转换器414将控制信号404中的数字信号转化为模拟信号；5. 8、数模转换器414向PDI控制器413发出经过数模转化后的控制信号404 (以下文中简称电流信号404)；5. 9、PDI控制器413接收到电流信号404 ；5. 10、PDI控制器413将电流信号404发送到比例驱动放大器415中；5. 11、比例驱动放大器415接收到电流信号404，就将电流信号404发送到安全控制装置II 411中，5. 12、安全控制装置II 411接收到电流信号404，根据电流信号404的強度做出相应的操作如果电流信号404超出预警值时，安全控制装置II 411将自动切断输出回路，并由报警装置II 412发出报警指示；当安全控制装置II 411内的电流信号404降到安全值以内 后，报警装置II 412停止发出报警指示，安全控制装置II 411将自动恢复输出电流信号404。5. 13、驱动比例阀404或者变量泵405接收到电流信号404后，做出相应的操作(公知技术)。6、防掉电功能6. I、当遇到电源102的电流中断的时候，防瞬间掉电装置18自动启动，持续为主CPUll和副CPU12供电IOOms的时间，防止主CPUll和副CPU12瞬间掉电；在IOOms的时间内，主CPUll和副CPU12将当前获得的所有信息均存储入防瞬间掉电装置18内(自动覆盖上一次因断电而存储的所有数据)；当电源102恢复供电的时候，主CPUll和副CPU12自动读取防瞬间掉电装置18内的所有信息，并恢复掉电前的工作状态。若要实现CAN总线通信或网络管理，只需要在CAN总线接ロ 324或互联网通信接ロ 325上接入相应的设备即可，具体实施步骤同步骤I到步骤6 ;如果要实现远程通信与监控，可以使用无线通信设备与无线通信模块326实现无线通信，具体实施步骤同步骤I到步骤6。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的ー个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于包括CPU单元(I)、电源单元(100)、开关量和脉冲输入单元(22)、开关功率驱动单元(23)、模拟信号输入输出单元(67)、比例驱动单元(41)、通信单元(32)和交互显示单元(31)； 所述CPU单元⑴包括主CPU(Il)、副CPU(12)、通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)、模拟量输出接口(17)、开关输出接口(20)和开关量输入接口(21)； 所述通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)和模拟量输出接口(17)均与主CPU(Il)相连接，所述开关输出接口(20)和开关量输入接口 (21)均与畐Ij CPU (12)相连接； 所述交互显示单元(31)通过通信单元(32)与通信总线接口(13)相连接； 所述比例驱动单元(41)与串口总线输出接口(14)相连接； 所述开关功率驱动单元(23)与开关输出接口(20)相连接； 所述开关量和脉冲输入单元(22)与开关量输入接口(21)相连接； 所述模拟信号输入输出单元￠7)分别与模拟量输入接口(16)和模拟量输出接口(17)相连接； 所述主CPU(Il)、副CPU(12)、通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)、模拟量输出接口(17)、开关输出接口(20)、开关量输入接口(21)、开关量和脉冲输入单元(22)、开关功率驱动单元(23)、模拟信号输入输出单元(67)、比例驱动单元(41)、通信单元(32)和交互显示单元(31)均与电源单元(100)相连接。
2.根据权利要求I所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述主CPU(Il)、副CPU(12)、通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)、模拟量输出接口(17)、开关输出接口(20)和开关量输入接口(21)均集成于主板上； 所述电源单元(100)、开关量和脉冲输入单元(22)、开关功率驱动单元(23)、模拟信号输入输出单元(67)、比例驱动单元(41)、通信单元(32)和交互显示单元(31)分别集成于相互独立的子板上； 所述通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)、模拟量输出接口(17)、开关输出接口(20)和开关量输入接口(21)上均设置有相应的插槽，所述开关量和脉冲输入单元(22)、开关功率驱动单元(23)、模拟信号输入输出单元￠7)、比例驱动单元(41)、通信单元(32)和交互显示单元(31)所在的子板上设置有对应的接口插槽。
3.根据权利要求2所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于模拟信号输入输出单元￠7)包括模拟信号输入装置(671)和模拟信号输出装置￠72);所述模拟信号输入装置(671)与模拟量输入接口(16)相连接，所述模拟信号输出装置(672)与模拟量输出接口(17)相连接。
4.根据权利要求3所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述开关功率驱动单元(23)包括开关功率驱动模块(233)，所述开关功率驱动模块(233)连接有安全控制装置I (231);所述开关功率驱动模块(233)与开关输出接口(20)相连接。
5.根据权利要求4所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述比例驱动单元(41)包括依次相连接的数模转换器(414)、PID控制器(413)和比例驱动放大器(415);所述比例驱动放大器(415)连接有安全控制装置11(411);所述数模转换器(414)与串口总线输出接口(14)相连接。
6.根据权利要求5所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述安全控制装置I (231)包括比较器I (2311)，所述比较器I (2311)分别连接有报警装置I (232)、单向导通装置I (2312)、电流信号检测装置I (2313)和阀值信号设定装置1(2314);所述单向导通装置1(2312)和电流信号检测装置1(2313)均与开关驱动模块(233)相连接； 所述安全控制装置II (411)包括比较器II (4111)，所述比较器II (4111)分别连接有报警装置II (412)、单向导通装置II (4112)、电流信号检测装置II (4113)和阀值信号设定装置II (1414);所述单向导通装置II (4112)和电流信号检测装置II (4113)均与比例驱动放大器(414)相连接。
7.根据权利要求6所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述交互显示单元(31)包括显示单元CPU (312)，显示单元CPU (312)分别连接有显示与输入装置(311)和按键输入装置(313);所述显示单元CPU(312)与通信总线接口(13)相连接。
8.根据权利要求7所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述通信单元(32)包括 RS232 接口(321)、RS485 接口(322)、RS422 接口(323)、CAN 总线接口(324)、互联网通信接口(325)和无线通信模块(326);所述1 232接口(321)、RS485接口(322)、RS422接口(323)、CAN总线接口(324)、互联网通信接口(325)和无线通信模块(326)均与通信总线接口(13)相连接；所述RS422接口(323)与显示单元CPU(312)相连接。
9.根据权利要求8所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述的电源单元(100)包括相互连接的电源(102)和AC/DC转换器(101)； 所述的电源(102)分别与主CPU (I I)、副CPU (12)、通信总线接口(13)、串口总线输出接口(14)、数据存储模块(15)、模拟量输入接口(16)、模拟量输出接口(17)、开关输出接口(20)、开关量输入接口(21)、普通开关量输入装置(221)、连续PWM信号输入装置(222)、比较器I (2311)、报警装置I (232)、单向导通装置I (2312)、电流信号检测装置I (2313)、阀值信号设定装置I (2314)、开关功率驱动模块(233)、模拟信号输入装置(671)、模拟信号输出装置(672)、数模转换器(414)、比较器II (4111)、报警装置II (412)、单向导通装置II(4112)、电流信号检测装置II (4113)、阀值信号设定装置II (1414)、PID控制器(413)、比例驱动放大器(415)、RS232 接口 (321)、RS485 接口 (322)、RS422 接口 (323)、CAN 总线接口(324)、互联网通信接口(325)、无线通信模块(326)、显示单元CPU(312)、显示与输入装置(311)和按键输入装置(313)相连接。
10.根据权利要求9所述的液压系统集成控制装置及控制方法，其特征在于所述CPU(Il)和副CPU(12)分别连接有防瞬间掉电装置(18);所述主CPU(Il)上连接有计时模块(30);所述防瞬间掉电装置(18)与计时模块(30)均与电源(102)相连接。
全文摘要
本发明公开了一种液压系统集成控制装置及控制方法，包括CPU单元、电源单元、开关量和脉冲输入单元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出单元、比例驱动单元、通信单元和交互显示单元；所述开关量和脉冲输入单元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出单元、比例驱动单元、通信单元和交互显示单元均与CPU单元相连接；所述CPU单元、开关量和脉冲输入单元、开关功率驱动单元、模拟信号输入输出单元、比例驱动单元、通信单元和交互显示单元均与电源单元相连接，由电源单元提供电源。
文档编号G05D9/12GK102681557SQ201210006028
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者唐建中, 王庆丰, 高达辉 申请人:浙江大学