一种工程机械控制系统及工程机械.pdf

1、10申请公布号CN104133447A43申请公布日20141105CN104133447A21申请号201410363925222申请日20140728G05B19/41820060171申请人上海华兴数字科技有限公司地址201299上海市浦东新区川沙新镇川大路318号72发明人尹寿林王晓朋闫鑫74专利代理机构上海申新律师事务所31272代理人俞涤炯54发明名称一种工程机械控制系统及工程机械57摘要本发明公开了一种工程机械控制系统及工程机械，涉及工程机械领域。工程机械控制系统，包括显示终端和复数个控制器，所述显示终端通过与所述控制器之间，以及所述控制器与所述控制器之间均采用工业实时以太网进行

2、通信。本发明采用的工业实时以太网具有通信速度快的优点，提高了系统的传输速度和负载率；且工业实时以太网可兼容以太网设备，能与普通的以太网设备保持良好的通信，提高了系统的通信能力。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104133447ACN104133447A1/1页21一种工程机械控制系统，其特征在于，包括显示终端和复数个控制器，所述显示终端通过与所述控制器之间，以及所述控制器与所述控制器之间均采用工业实时以太网进行通信。2如权利要求1所述工程机械控制系统，其特征在于，所述显示终端包括触控

3、显示屏，用以接收触控信号，并显示操作界面；处理单元，用以连接所述触控显示屏，用以接收所述触控显示屏发送的触控信号，将所述触控信号转换为控制信号；以太网现场总线主站，连接所述处理单元，用以通过工业实时以太网与所述控制器进行通信。3如权利要求2所述工程机械控制系统，其特征在于，所述显示终端还包括存储单元，连接所述处理单元，用以存储工业实时以太网的网络通信描述文件；所述以太网现场总线主站读取所述网络通信描述文件，通过工业实时以太网与所述控制器进行配置。4如权利要求2所述工程机械控制系统，其特征在于，所述显示终端还包括驱动单元，连接所述处理单元，用以驱动所述以太网现场总线主站；外设端口，连接所述处理单

4、元，用以与外接设备连接。5如权利要求1所述工程机械控制系统，其特征在于，控制器包括控制单元；通信单元，连接所述控制单元，根据所述显示终端发送的数据读取所述控制单元的数据，并通过工业实时以太网数据帧发送所述数据。6如权利要求5所述工程机械控制系统，其特征在于，所述通信单元采用从站控制芯片。7如权利要求5所述工程机械控制系统，其特征在于，所述通信单元与所述控制器之间采用串行外设接口通信。8如权利要求5所述工程机械控制系统，其特征在于，控制器还包括执行单元，连接所述控制单元，根据所述控制单元输出的控制信号做出相应响应。9如权利要求8所述工程机械控制系统，其特征在于，所述执行单元与所述控制单元之间采用

5、IO接口通信。10一种工程机械，其特征在于，包括权利要求19中任一所述工程机械控制系统。权利要求书CN104133447A1/4页3一种工程机械控制系统及工程机械技术领域0001本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种基于以太网的工程机械控制系统及工程机械。背景技术0002目前，工程机械中的控制系统主要由显示屏和控制器以及执行单元组成，控制器之间的通信主要由CANCONTROLLERAREANETWORK，控制器局域网络通信实现。由于CAN总线与现有的以太网设备不兼容，不具备与以太网相连接的接口，使工程机械中的很多网络设备无法添加到网络当中，且CAN总线还存在通讯数据量少，通讯速率低最快只有1MB

6、PS/S的速度，实时性一般，以及总线干扰影响范围广等缺点，从而影响了系统的传输速度和负载率。0003针对上述问题，即现有的工程机械控制系统传输速度慢以及与以太网设备不兼容。发明内容0004针对现有的工程机械控制系统存在的上述问题，现提供一种旨在实现传输数据快、可兼容以太网设备的工程机械控制系统及工程机械。0005具体技术方案如下0006一种工程机械控制系统，包括显示终端和复数个控制器，所述显示终端通过与所述控制器之间，以及所述控制器与所述控制器之间均采用工业实时以太网进行通信。0007优选的，所述显示终端包括0008触控显示屏，用以接收触控信号，并显示操作界面；0009处理单元，用以连接所述触

7、控显示屏，用以接收所述触控显示屏发送的触控信号，将所述触控信号转换为控制信号；0010以太网现场总线主站，连接所述处理单元，用以通过工业实时以太网与所述控制器进行通信。0011优选的，所述显示终端还包括0012存储单元，连接所述处理单元，用以存储工业实时以太网的网络通信描述文件；0013所述以太网现场总线主站读取所述网络通信描述文件，通过工业实时以太网与所述控制器进行配置。0014优选的，所述显示终端还包括0015驱动单元，连接所述处理单元，用以驱动所述以太网现场总线主站；0016外设端口，连接所述处理单元，用以与外接设备连接。0017优选的，控制器包括0018控制单元；0019通信单元，连接

8、所述控制单元，根据所述显示终端发送的数据读取所述控制单元说明书CN104133447A2/4页4的数据，并通过工业实时以太网数据帧发送所述数据。0020优选的，所述通信单元采用从站控制芯片。0021优选的，所述通信单元与所述控制器之间采用串行外设接口通信。0022优选的，控制器还包括0023执行单元，连接所述控制单元，根据所述控制单元输出的控制信号做出相应响应。0024优选的，所述执行单元与所述控制单元之间采用IO接口通信。0025一种工程机械，其中，包括所述工程机械控制系统。0026上述技术方案的有益效果00271工业实时以太网具有通信速度快的优点，提高了系统的传输速度和负载率；00282工

9、业实时以太网可兼容以太网设备，能与普通的以太网设备保持良好的通信，提高了系统的通信能力。附图说明0029图1为本发明所述工程机械控制系统的一种实施例的模块图。0030附图中1显示终端；11外设端口；12存储单元；13处理单元；14以太网现场总线主站；15触控显示屏；16驱动单元；2控制器；21通信单元；22控制单元；23执行单元。具体实施方式0031下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发

10、明保护的范围。0032需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。0033下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。0034如图1所示，一种工程机械控制系统，包括显示终端1和复数个控制器2，显示终端1通过与控制器2之间，以及控制器2与控制器2之间均采用工业实时以太网进行通信。0035在本实施例中采用工业实时以太网具有通信速度快的优点，提高了系统的传输速度和负载率；且工业实时以太网可兼容以太网设备，能与普通的以太网设备保持良好的通信，提高了工程机械控制系统的兼容性和通信能力。0036在优选的实施例中，显示终端1包括0037触控显示屏15

11、，用以接收触控信号，并显示操作界面；0038处理单元13，用以连接触控显示屏15，用以接收触控显示屏15发送的触控信号，将触控信号转换为控制信号；0039以太网现场总线ETHERNETFORCONTROLAUTOMATIONTECHNOLOGY，简称ETHERCAT主站，连接处理单元13，用以通过工业实时以太网与控制器2进行通信。0040在本实施例中的显示终端1采用基于WINCE系统的主核心板作为主芯片，搭载的WINCE系统，显示终端1内设置有工程机械用户操作界面，实现了以太网现场总线主站14说明书CN104133447A3/4页5与工程机械显示屏合二为一，节约了硬件成本，且提高了系统信息综合

12、处理能力；ETHERCAT主站提供了系统的各个外设的接口，整合了系统通信平台，消除了多接口通信的屏障；采用以太网作为通信介质，为远距离的有线通信提供了技术可行性。显示终端1与控制器2之间通过ETHERCAT通信完成，ETHERCAT主站作为系统的通信中枢取代了现有的CAN总线，大大提高了通信效率，提高了系统的通信能力且降低了成本。进一步的处理单元13可采用ARM处理器，ARM处理器成本低，运算能力高，灵活性好；还可采用监控软件，负责人机交互，将控制器2传来的数据进行可视化显示，以及将操作人员的操作转换为工程机械的控制指令，进行控制工作。0041ETHERCAT网络使用主从模式介质访问控制，主站

13、发送以太网帧给各从站，从站从数据帧中抽取数据或将数据插入数据帧。从以太网的角度看，一个ETHERCAT网段可被简单地看做一个独立的以太网设备，该“设备”由多个ETHERCAT从站组成，接收并发送以太网报文。这些从站可直接处理接收的报文，并从报文中提取或插入相关的用户数据，然后将报文传输到下一个ETHERCAT从站。在帧被从站传递过去的时候，从站会识别出相关命令，并进行处理。此过程是在从站控制器2中通过硬件实现的，因此与协议堆栈软件的实时运行系统或处理器性能无关。最后一个从站发回经过完全处理的报文，并由第一个从站作为响应报文发送给主站。0042在优选的实施例中，显示终端1还包括存储单元12，存储

14、单元12连接处理单元13，用以存储工业实时以太网的网络通信描述文件；以太网现场总线主站14读取网络通信描述文件，通过工业实时以太网与控制器2进行配置。0043在本实施例中ETHERCAT主站的开发是运用ETG协会提供的样本代码进行ETHERCAT协议栈的开发样本，在应用方面主要是根据实际需求进行网络通信描述文件XML实际配置，从而实现了系统间的通信。0044在优选的实施例中，显示终端1还包括驱动单元16和外设端口11，驱动单元16连接处理单元13，用以驱动以太网现场总线主站14；外设端口11连接处理单元13，用以与外接设备连接。0045在本实施例中驱动单元16可根据网卡的型号及ETHERCAT

15、的技术要求进行自主开发，外设端口11使系统可连接其他外接设备，提高了系统的兼容性。0046在优选的实施例中，控制器2包括控制单元22和通信单元21，通信单元21连接控制单元22，根据显示终端1发送的数据读取控制单元22的数据，并通过工业实时以太网数据帧发送数据。0047在本实施例中控制单元22可采用32位汽车级主控芯片MCU，控制单元22是工程机械的中心控制单元22，主要负责装置的控制功能。进一步的，控制器2可留有两组网口，作为拓扑从站接口，使工程机械之间可以进行工业以太网的连接，从而可以实现远距离的通信，解决了以往使用CAN总线无法远距离连接的问题。0048在优选的实施例中，通信单元21作为

16、ETHERCAT从站可采用从站控制芯片ETHERCATSLAVECONTROLLER，简称ESC。0049在优选的实施例中，通信单元与控制器2之间采用串行外设接口SERIALPERIPHERALINTERFACE，简称SPI通信。SPI接口可使MCU与多种外围设备以串口方式进行通信以交换信息，提高了系统的兼容性。说明书CN104133447A4/4页60050在优选的实施例中，控制器2还包括执行单元23，执行单元23连接控制单元22，根据控制单元22输出的控制信号做出相应响应。进一步的，执行单元23可以是传感器或者其他执行装置。0051在优选的实施例中，执行单元23与控制单元22之间采用IO接

17、口通信，以使控制器2可以连接其他设备。0052基于上述实施例，工程机械控制系统的工作原理为0053存储单元12存储有网络通信描述文件，供ETHERCAT主站读取使用。显示终端1开机后，用户仅能接触到操作界面，即组态软件界面，系统在后台实现了ETHERCAT主站的启动及读取网络通信描述文件进行从站的配置。此外，控制器2的各个外设接口的驱动也在后台启动后，通过读取ETHERCAT主站提供的接口读取所需数据。从站通过SPI读取MCU的数据，并通过ETHERCAT数据帧传送至主站，从而实现了整个系统的通信。0054本发明的技术方案中还包括一种工程机械包括上述中任一所述工程机械控制系统。0055以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。说明书CN104133447A1/1页7图1说明书附图CN104133447A