一种无线遥控地下铲运机机载设备信号的传输控制方法技术领域
本发明涉及地下铲运机机载设备之间的信号传输与控制，尤其对于两套控制信号
的协调、众多控制信号和状态信号的集中调度和管理。
背景技术
地下铲运机的无线遥控系统中，要求有遥控和机控两种模式。遥控模式下，操作人
员使用随身携带的遥控操作台，无距离控制铲运机的动作；机控模式下，操作人员坐于铲运
机上，近距离直接控制铲运机的动作。这要求铲运机有两套操作装置，一套远离铲运机，一
套固定于铲运机。两套操作装置都能控制铲运机的动作，但在工作时，只有一套操作装置起
控制作用，防止两套操作装置的控制信号产生冲突，互相干扰。同时，铲运机的一些状态监
测参数，也要在遥控操作台和机载操作台的面板上有所反映。因此，控制信号和状态信号的
数据通信变得尤为重要，协调两套装置有效、可靠地工作，是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于：解决无线遥控地下铲运机中的机载设备及器件之间的信号传
输问题，包括控制信号、状态信号的采集、传输与管理，两套操作装置所产生的控制信号之
间的协调，控制信号对动作执行机构的控制与驱动等，在保证数据通信安全、可靠的前提
下，减少布线复杂度。
本发明所采用的技术方案如下：
1.其特征在于：地下铲运机机载设备之间的信号传输涉及主控系统、机载操作台、
遥控接收机、动作执行系统共四个部分；主控系统是所有信号传输的中心枢纽，所传输的信
号分为控制信号和状态信号；控制信号由各种手柄、开关、按钮、踏板流向主控系统，经主控
系统处理后，再流向动作执行系统；状态信号根据需要分为两部分：一部分从各种传感器流
向主控系统；另一部分先从传感器流向变速变矩控制器，再由变速变矩控制器流向主控系
统，最后再由主控系统流向指示灯、仪表；控制信号的来源有两套，分别来自于遥控接收机
和机载操作台，工作时只有一套控制信号起作用；遥控接收机的控制信号来自于遥控操作
台，其数据通过CAN总线传送给主控系统的控制器；机载操作台的控制信号直接接入主控系
统的控制器，由控制器进行采集和转换；变速变矩控制器的控制信号来自于主控系统的控
制器，二者之间的数据通过CAN总线传输；动作执行系统所需的输入控制信号分模拟量控制
信号和开关量控制信号两种，其中模拟量控制信号直接由主控系统的控制器输出驱动电液
控液压系统的液压阀，开关量控制信号则从主控系统的控制器输出后先经过继电器转换，
再送到执行元件。
2.主控系统的特征在于：
1)主控系统包括控制器、电源模块和继电器等；
2)电源模块提供不同电压规格的直流电源，满足不同器件的电源需求；
3)控制器具有CAN总线接口，控制器和遥控接收机之间、控制器和变速变矩控制器
之间，都通过CAN总线传送数据；
4)机载操作台的开关和指示灯直接和控制器相连，控制器直接采集机载操作台的
开关状态，直接控制机载操作台的指示灯的亮灭；
5)控制器输出功率大，驱动能力强，输出的模拟量控制信号直接驱动动作执行系
统的电子油门控制器或电液控液压系统的液压阀；
6)控制器输出的开关量控制信号先经过继电器，然后再和执行系统的器件相连。
3.遥控接收机与主控系统之间通信的特征在于：
1)遥控接收机的控制信号是数字信号，来自于遥控操作台的手柄、开关、按钮，遥
控接收机和遥控操作台之间的数据通过无线通信方式传送；
2)遥控接收机的状态信号是数字信号，通过无线通信方向传送到遥控操作台，点
亮遥控操作台的指示灯以反映铲运机的状态；
3)遥控接收机的控制信号和状态信号，都通过CAN总线和主控系统的控制器通信；
CAN总线通信是双向的，控制信号由遥控接收机传送到主控系统的控制器，状态信号由主控
系统的控制器传送到遥控接收机。
4.机载操作台与主控系统之间的通信特征在于：
1)机载操作台的控制信号产生自手柄、开关、按钮、脚踏板，直接和主控系统的控
制器相连，由控制器进行采集和转换；
2)机械操作台的状态信号来自于主控系统的控制器，由控制器直接驱动指示灯的
亮灭和仪表的显示。
6.动作执行系统与主控系统之间的通信特征在于：
1)动作执行系统接收的模拟量控制信号，如电子油门控制器、电液比例阀等器件
的输入控制信号，由主控系统的控制器输出接口直接提供；
2)动作执行系统接收的开关量控制信号，如电磁阀、视频切换、预热等，则先由主
控系统的控制器输出到继电器，然后再由继电器控制具体的执行机构。
3)变速变矩器需要的油门、前进/后退挡位、手动/自动换挡等控制信号，由主控系
统的控制器通过CAN总线传输；
4)变速变矩控制器采集的发动机和齿轮箱的状态信号及反馈信息数据，如前进/
后退挡位、变速齿轮挡位、手动/自动换挡、车速、传动系统油压、发动机温度等，通过CAN总
线传送到主控系统的控制器。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1)所有控制信号都由主控系统集中统一调度和管理，各种控制策略和控制算法的
实现由主控系统的控制器编程实现，控制流程的修改、升级简单方便。
2)遥控接收机、主控系统的控制器、变速变矩控制器之间采用CAN总线进行数据通
信，电缆数量少，布线简单。
3)状态信号根据需要分别由主控系统的控制器、变速变矩控制器进行采集，但最
后都汇集于主控系统的控制器，便于集中管理和查询。
附图说明
图1为系统实例的组成及机载设备之间的信号传输关系示意图。
图2为主控系统与其它机载设备之间的信号传输关系示意图。
图3为遥控接收机的信号组成、来源及其与主控系统之间的信号传输关系示意图。
图4为机载操作台的设备组成及其与主控系统之间的信号传输关系示意图。
图5动作执行系统的设备组成及其与主控系统之间的信号传输关系示意图。
具体实施方式
下面结合一个具体实例对本发明进行更详细的描述。
1.图1给出了一个2立方遥控地下铲运机实例系统的信号传输路径示意图。其特征
在于：地下铲运机的信号传输涉及主控系统、机载操作台、遥控接收机、动作执行系统四个
部分，其中主控系统的控制器为两台PLC；传输的信号分为控制信号和状态信号；控制信号
由各种手柄、开关、按钮、踏板流向主控系统，再由主控系统流向动作执行系统；状态信号根
据需要分为两部分：一部分从各种传感器流向主控系统；另一部分先从传感器流向变速变
矩控制器，再由变速变矩控制器流向主控系统，最后再由主控系统流向指示灯、仪表；控制
信号分别来自于遥控接收机和机载操作台，共两套，工作时只有一套控制信号起作用；遥控
接收机的控制信号来自于遥控操作台，其数据通过CAN总线传送给主控系统的PLC；机载操
作台的控制信号直接接入主控系统的PLC，由PLC进行采集和转换；变速变矩控制器的控制
信号来自于主控系统的PLC，通过CAN总线传输；动作执行系统的控制信号分模拟量和开关
量两种，其中模拟量控制信号直接从主控系统的PLC输出驱动电液控液压阀，开关量控制信
号则从PLC输出经过继电器转换，然后再送到执行元件。
2.主控系统的组成及其与其它机载设备之间的信号传输关系如图2所示，其特征
在于：
1)主控系统包括两个PLC、两个电源模块和多个继电器；
2)电源模块分别提供24V和12V直流电源，满足各电器元件的供电需求；
3)两个PLC之间、PLC和遥控接收机之间、PLC和变速变矩控制器之间，都通过CAN总
线传输数据；
4)机载操作台的开关、指示灯直接和PLC相连，由PLC采集信号、控制指示灯的亮
灭；
5)动作执行系统所需的模拟量控制信号由PLC直接提供和驱动；
6)动作执行系统所需的开关量控制信号先通过继电器，然后再和执行系统的器件
相连。
3.遥控接收机的信号组成及其与主控系统之间的信号传输关系如图3所示，其特
征在于：
1)遥控接收机的控制信号是数字信号；这些控制信号包括油门、转向、铲斗升降、
铲斗翻转、行车制动、停车制动、前进/后退、全油门、喇叭、预热、发动机启动/熄火、紧急停
机等，分别由遥控操作台的加速/行车制动/转向手柄、铲斗升降/翻转手柄、停车制动开关、
前进/后退开关、全油门开关、喇叭按钮、预热按钮、发动机启动/熄火开关、紧急停机开关等
器件产生；遥控接收机和遥控操作台之间的控制信号通过无线通信方式传输；
2)遥控接收机的状态信号是数字信号，这些状态信号包括预热完成、无线通信故
障、操作故障等，通过无线通信方式从遥控接收机传送到遥控操作台，点亮遥控操作台上的
预热完成/操作故障指示灯、通信故障指示灯，反映铲运机的运行状态；
3)遥控接收机的控制信号和状态信号，都通过CAN总线和PLC进行通信；CAN总线通
信是双向的，控制信号由遥控接收机传送到PLC，状态信号由PLC传送到遥控接收机。
4.机载操作台的信号组成及其与主控系统之间的信号传输关系如图4所示，其特
征在于：
1)机载操作台的控制信号产生自手柄、开关、按钮、脚踏板等器件，这些器件包括
铲斗升降/翻转手柄、加速/减速手柄、油门踏板、行车制动踏板、前灯开关、后灯开关、停车
制动开关、遥控切换开关、前进/后退开关、紧急停机开关、钥匙开关(启动/熄火/预热)、喇
叭按钮等，这些器件直接和主控系统的PLC输入口相连，由PLC进行采集和转换它们产生的
控制信号；
2)机载操作台的状态信号来自于主控系统的PLC，由PLC直接驱动操作台上的遥控
指示灯、停车制动指示灯、行车制动指示灯、操作故障指示灯等的亮灭和其它仪表的显示。
5.动作执行系统的信号组成及其与主控系统之间的信号传输关系如图5所示，其
特征在于：
1)动作执行系统接收的模拟量控制信号，包括转向电液比例阀、铲斗升降电液比
例阀、铲斗翻转电液比例阀、电子油门控制器的输入控制信号，由主控系统的PLC输出接口
提供并直接驱动；行车制动电液制动阀的输入控制信号由PLC提供，同时还需另外的驱动控
制器。
2)动作执行系统接收的开关量控制信号，包括停车制动电磁换向阀、视频切换器、
预热、喇叭、发动机启动、发动机熄火等，则先由主控系统的PLC输出接口到继电器，再由继
电器控制执行器件。
3)变速变矩器需要的油门、前进/后退挡位、手动/自动换挡等控制信号，由主控系
统的PLC通过CAN总线传送。
4)变速变矩控制器采集的发动机和齿轮箱的状态信号及反馈信息数据，包括前
进/后退挡位、变速齿轮挡位、手动/自动换挡、车速、传动系统油压、发动机温度等数据，通
过CAN总线传送到主控系统的PLC。上述说明仅仅是示例性的一种具体实施方式，不能因此
而限制本发明的范围及其应用。在本发明公开的技术范围内，任何可轻易想到的变化或替
换，都应在本发明的保护范围之内。