專利名稱：鏟車的分布式控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說，本發(fā)明大體上涉及包含分布式控制系統(tǒng)的鏟車，更具體地，涉及一種利用鏟車內(nèi)分布式控制系統(tǒng)的協(xié)同控制。
背景技術(shù)：
近來，包括鏟車和建筑機械等越來越多的發(fā)動機驅(qū)動車輛采用了電子控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)使用已存儲的計算機程序和控制數(shù)據(jù)控制車輛中的每個設(shè)備。
當前的鏟車的一個要求是減小控制系統(tǒng)的尺寸。新近對卡車部件的革新要求對控制系統(tǒng)進行極為詳細的規(guī)定，這導(dǎo)致信號電纜數(shù)量的增多，還導(dǎo)致控制系統(tǒng)尺寸的增大。控制系統(tǒng)尺寸的增大是不能令人滿意的，尤其是對于小型鏟車。
另一個要求是提高控制系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。經(jīng)常需要對控制系統(tǒng)進行專門的設(shè)計，因為隨著型號或安裝的選擇方案，鏟車的功能可能會有所不同。此外，為了對改型鏟車部件的性能，經(jīng)常需要修改計算機程序和控制數(shù)據(jù)，以適應(yīng)鏟車的作業(yè)環(huán)境。高度可適應(yīng)的控制系統(tǒng)是一種提供多種專用控制器并高度適應(yīng)工作環(huán)境的方案。
美國專利US 5,687,081公開一種具有得到改善之適應(yīng)性的起重汽車控制系統(tǒng)。所公開的控制系統(tǒng)由軟件可配置的控制模塊組成，并能從可移動可編程盒式磁帶接收軟件。這種控制模塊使得能夠關(guān)于很寬的區(qū)域把控制系統(tǒng)的硬件部件安裝在起重汽車上，然后，隨著引入和應(yīng)用適用于特定模塊及相關(guān)配件的軟件而進行配置。
此外，日本未審公開專利申請(JP-A-平10-280488)公開一種包括分布式控制器的建筑機械。這種建筑機械的體系結(jié)構(gòu)致力于促進分布式控制器的故障診斷。所述分布式控制器包括輸入/輸出控制器和主控制器，所述主控制器具有故障診斷裝置，用于檢測所述輸入/輸出控制器的故障。故障診斷裝置監(jiān)控從輸入/輸出控制器接收的數(shù)據(jù)，并在給定的時間段內(nèi)未接收到來自特定輸入/輸出控制器的數(shù)據(jù)時，確定該特定的輸入/輸出控制器出現(xiàn)故障。
此外，日本未審公開專利申請(JP-A-平10-276509)公開一種子控制器，它被配置用來提供拖拉機配件和拖拉機控制器單元之間的接口，以便減少拖拉機控制器單元的輸入/輸出端的數(shù)量。所述子控制器由下述部件組成通信接口，用于拖拉機控制器單元的通信；CPU，處理從拖拉機控制器單元接收到的信號；RAM卡，用于存儲通過信號處理所獲得的工作數(shù)據(jù)；以及輸出接口，用于驅(qū)動拖拉機配件的發(fā)動機。
日本未審公開專利申請(JP-A-平8-253956)公開一種建筑機械的電力控制系統(tǒng)，用于提高系統(tǒng)的靈活性，振動和噪聲容限以及維護的容易性。所述電力控制系統(tǒng)由三個或更多個控制器組成，它們被配置用于控制操作建筑機械的液壓系統(tǒng)。所述各控制器當中之一被用作主控制器，而將其余的控制器分組為第一和第二組。第一組控制器接收來自輸入設(shè)備和傳感器的信號，以給出控制數(shù)據(jù)。第二組控制器響應(yīng)從第一組控制器接收的控制數(shù)據(jù)，產(chǎn)生驅(qū)動信號，以操作液壓系統(tǒng)的各部件。主控制器對第一和第二組控制器進行管理。
日本未審公開專利申請(JP-A-平11-81392)公開一種自動建筑機械，用于改進安全性和單元保護。所述自動建筑機械由多個控制器組成，它們通過LAN相連。所述多個控制器包括安全性/保護控制器，而且所述安全性/保護控制器通過另一獨立的網(wǎng)絡(luò)與其余控制器相連。安全性/保護控制器通過LAN和獨立網(wǎng)絡(luò)來交換安全性/保護信號。
最后，日本未審公開專利申請(JP-A-2001-328800)公開一種適用于工業(yè)機械的控制系統(tǒng)，用以縮減尺寸、成本和因系統(tǒng)故障所造成的影響。所述控制系統(tǒng)由通過網(wǎng)絡(luò)相連的多個控制器組成。在時域上，所述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括多種操作模式。控制器與操作模式相關(guān)聯(lián)，并配置用于在所述控制系統(tǒng)處于相關(guān)聯(lián)的操作模式時，實現(xiàn)所需的控制。這種結(jié)構(gòu)消除了提供模式控制器的必要，并且有效地縮減了系統(tǒng)的尺寸和成本。

發(fā)明內(nèi)容
一般地說，本發(fā)明旨在改進鏟車內(nèi)的分布式控制系統(tǒng)。
具體地說，本發(fā)明的目的在于提供一種用于改進鏟車的安全性的分布式控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于改進適應(yīng)性和靈活性的分布式控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種有助于控制器的故障檢測和故障位置確定的分布式控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種用于減小尺寸，以便安裝在小型鏟車型號中的分布式控制系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的一個方面，一種分布式控制系統(tǒng)，它由安裝在鏟車上的多個控制器和給所述鏟車內(nèi)的多個控制器之間提供鏈接的網(wǎng)絡(luò)組成。對所述多個控制器中的第一控制器被配置成，用以響應(yīng)從所述多個控制器中之第二控制器接收的接口信號，對功能進行控制。當在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號時，所述第一控制器利用存儲在該第一控制器中的數(shù)據(jù)代替所述接口信號，對所述功能進行控制。
當所述分布式控制系統(tǒng)額外還包括與所述網(wǎng)絡(luò)相連的顯示單元，并且所述鏟車包括內(nèi)燃機時，則最好所述第一和第二控制器之一是引擎控制器，而所述第一和第二控制器中的另一個是車輛控制器，所述車輛控制器響應(yīng)從所述鏟車內(nèi)的鏟車部件接收的鏟車部件信號，來產(chǎn)生多個鏟車部件控制信號，以便對鏟車部件進行控制。所述引擎控制器響應(yīng)從所述引擎內(nèi)的引擎部件接收到的多個引擎信號，來產(chǎn)生多個引擎控制信號，以便對所述引擎進行控制；并且所述顯示單元顯示所述多個鏟車部件信號、所述多個鏟車部件控制信號、所述多個引擎信號以及所述多個引擎控制信號當中的至少一個。
在這種情況下，所述車輛控制器最好輸出至少一個從所述鏟車部件信號中選中的鏟車部件信號和所述鏟車部件控制信號，以提供給所述引擎控制器。將所述引擎控制器配置成接收所選中的鏟車部件信號，作為所述接口信號，并響應(yīng)所述選中的鏟車部件信號，產(chǎn)生所述多個引擎控制信號中的至少一個。
更為優(yōu)選的是，當在預(yù)定的時間段內(nèi)未接收到所述選中的鏟車部件信號時，所述引擎控制器利用存儲在其中的數(shù)據(jù)代替所述選中的鏟車部件信號，并產(chǎn)生第一告警信號，而且所述顯示單元響應(yīng)所述第一告警信號，顯示通知了所述引擎控制器未接收到所述選中之鏟車部件信號的第一告警。
同樣優(yōu)選的是，所述選中鏟車部件信號包括表示所述鏟車速度的車輛速度信號，以及表示所述鏟車速度極限的車輛速度極限信號；而所述多個引擎信號包括表示所述鏟車加速器踏板狀態(tài)的加速器傳感器信號。所述多個引擎控制信號包括表示所述引擎注入率的燃料注入率信號。所述引擎控制器響應(yīng)所述車輛速度信號、所述車輛速度極限信號和所述燃料注入率信號，產(chǎn)生所述燃料注入率信號。
在另一優(yōu)選實施例中，所述引擎控制器輸出所述引擎信號中的選中引擎信號以及所述引擎控制信號，以提供給所述車輛控制器。配置所述車輛控制器以接收所述選中引擎信號，作為所述接口信號，并響應(yīng)所述選中引擎信號，產(chǎn)生所述多個鏟車部件控制信號中的至少一個。
在這種情況下，當在預(yù)定時間段內(nèi)未接收到所述選中引擎信號時，所述車輛控制器利用存儲于其中的數(shù)據(jù)代替所述選中引擎信號，并產(chǎn)生第二告警信號。所述顯示單元響應(yīng)所述第二告警信號，顯示通知了所述車輛控制器未接收到所述選中引擎信號的第二告警。
更為優(yōu)選的是，所述選中引擎信號包括表示所述引擎轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號，而所述多個鏟車部件信號包括表示操作員是否坐在所述鏟車之駕駛員座位上的就座檢測信號。所述多個鏟車部件控制信號包括用于控制所述鏟車傳動機構(gòu)的傳送控制信號，而所述車輛控制器響應(yīng)所述轉(zhuǎn)速信號和所述就座檢測信號，產(chǎn)生所述傳送控制信號。
在另一優(yōu)選實施例中，所述多個控制器包括指狀芯片控制器，用于控制指狀芯片控制模塊，而且將所述指狀芯片控制模塊設(shè)置在駕駛員座位旁邊，以響應(yīng)與所述指狀芯片控制模塊有關(guān)的指狀可操作桿的動作，控制鐵叉和柱。
在另一優(yōu)選實施例中，將所述引擎控制器設(shè)置在所述引擎旁邊，并將所述車輛控制器緊密地定位于為所述鏟車車身設(shè)置的可樞軸旋轉(zhuǎn)之艙口的內(nèi)部。
按照本發(fā)明的另一方面，鏟車由鏟車車身和前述分布式控制系統(tǒng)組成。
按照本發(fā)明的另一方面，一種用于操作鏟車內(nèi)部分布式控制系統(tǒng)的方法，包括如下步驟(a)從多個控制器中的第二控制器向所述多個控制器中的第一控制器傳送接口信號，其中所述多個控制器通過網(wǎng)絡(luò)相連，并被配置成用來控制所述鏟車的功能，(b)由所述第一控制器響應(yīng)所述接口信號，對第一功能進行第一控制，(c)在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號時，利用所述第一控制器中已存儲的數(shù)據(jù)代替所述接口信號，由所述第一控制器對所述第一功能進行第二控制。
按照本發(fā)明的另一方面，一種記錄計算機可讀程序的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀程序用于操縱包含通過網(wǎng)絡(luò)相連之多個控制器的分布式控制系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟代碼模塊，用于操縱所述多個控制器中的第二控制器，以向所述多個控制器中的第一控制器傳送接口信號；代碼模塊，用于操縱所述第一控制器，以響應(yīng)所述接口信號，對第一功能進行控制；代碼模塊，用于操縱所述第一控制器，在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號時，利用所述第一控制器中存儲的數(shù)據(jù)代替所述接口信號，對所述第一功能進行控制。


圖1是表示本發(fā)明實施例分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是表示裝配有分布式控制系統(tǒng)之鏟車結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3是表示鏟車結(jié)構(gòu)的另一透視圖；圖4是表示鏟車的結(jié)構(gòu)的放大透視圖；
圖5是表示本實施例分布式控制系統(tǒng)的操作流程圖；圖6是表示本實施例分布式控制系統(tǒng)內(nèi)傳送接口信號的過程流程圖；以及圖7是表示本實施例分布式控制系統(tǒng)內(nèi)接收接口信號的過程流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，按照一種實施例，把安裝在具有內(nèi)燃機(未示出)之鏟車上的分布式控制系統(tǒng)1配置成，響應(yīng)從所述鏟車部件接收到的信號而控制多種功能。
分布式控制系統(tǒng)1包括儀表盤3、車輛控制模塊(VCM)4、引擎控制器5，以及控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線9。車輛控制模塊4通過控制多種鏟車部件而給出多種功能；引擎控制器5則是專用控制器，用于控制與鏟車內(nèi)與引擎相關(guān)的功能。CAN總線9提供了儀表盤3、車輛控制模塊4和引擎控制器5之間的交互連接，并根據(jù)公知的控制器數(shù)據(jù)通信協(xié)議-CAN協(xié)議進行操作。
分布式控制系統(tǒng)1還可以額外地包括卡車管理系統(tǒng)(TMS)控制器6、液壓變速(HTS)驅(qū)動控制器7和指狀芯片(FC)控制器8，以便部分執(zhí)行車輛控制模塊4和引擎控制器5的功能，或者向系統(tǒng)1提供額外的功能。TMS控制器6用于物料搬運設(shè)備的控制功能，包括控制一對鐵叉和柱。HTS驅(qū)動控制器7是用于控制鏟車內(nèi)的液壓變速系統(tǒng)的專用系統(tǒng)。FC控制器8是簡化鏟車操縱的控制臺。FC控制器8使操作員能夠通過指狀可操作桿來操作鏟車部件，代替了提升桿、傾斜桿、鐵叉提升開關(guān)和正反向桿等。
在本實施例中，對分布式控制系統(tǒng)1進行控制，以使專用于控制鏟車之相關(guān)功能的前述控制器能夠通過CAN總線9彼此交換接口信號，從而，使用接口信號，相互監(jiān)控控制器的操作和狀態(tài)。這實現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)1內(nèi)的控制器的協(xié)同操作。
車輛控制模塊車輛控制模塊4響應(yīng)一組鏟車部件信號SAI和/或從其他控制器接收到的多個接口信號SAI，產(chǎn)生一組鏟車部件控制信號SAO，以控制相關(guān)鏟車部件的功能。
鏟車部件信號SAI包括從設(shè)在鏟車內(nèi)的傳感器接收的傳感器信號，以及響應(yīng)操作員的手動操作，輸入到車輛控制器4中的操縱信號。傳感器信號表示鏟車內(nèi)部的鏟車部件狀態(tài)，通常包括從車輛速度傳感器接收的車輛速度信號，表示車輛速度；從液壓傳感器接收的液壓信號，表示液壓系統(tǒng)中的多個位置的液壓；從鐵叉?zhèn)鞲衅鹘邮盏蔫F叉位置信號，表示鐵叉的位置；從角度傳感器接收的柱角度信號，表示柱的傾角；以及告警信號，用于告警多個零件的故障。另一方面，操縱信號通常包括從方向盤傳感器接收的方向盤信號，表示方向盤的位置或位移；從操縱桿傳感器接收的操縱桿信號，表示用于操縱鐵叉和柱的操縱桿的位移；來自就座檢測傳感器的就座檢測信號，檢測操作員(或駕駛員)是否就座在駕駛座位上；以及座椅安全帶信號，表示操作員是否扣緊了安全帶。
從車輛控制模塊4輸出的鏟車部件控制信號SAO通常包括傳送(T/M)控制信號，用于控制鏟車內(nèi)的傳動機構(gòu)；車輪控制信號，用于控制車輪的方向；鐵叉控制信號，用于控制鐵叉的運動；以及柱控制信號，用于控制柱的運動。
此外，車輛控制模塊4以選擇的方式向所需的其他控制器輸出鏟車部件信號SAI和鏟車部件控制信號SAO當中之一或多個；將以選擇方式輸出的信號表示為選中鏟車部件信號sao。其他的控制器將選中鏟車部件信號sao用作接口信號。選中鏟車部件信號sao通常包括輸出到儀表盤3和引擎控制器5的車輛速度信號、預(yù)先存儲在車輛控制模塊4中的車輛速度極限信號。
具體地說，車輛控制模塊4包括控制單元41和數(shù)據(jù)存儲單元44?？刂茊卧?1可以包括CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元44可以包括如ROM和RAM等存儲器。
控制單元41包括處理模塊42和數(shù)據(jù)管理模塊43，以執(zhí)行多種信息處理；處理和數(shù)據(jù)管理模塊42和44是安裝在存儲設(shè)備中的計算機程序模塊。
數(shù)據(jù)管理模塊43接收并管理一組鏟車部件信號SAI和來自其他控制器的接口信號sai。當未接收到所要接收的信號中的任何之一時，數(shù)據(jù)管理模塊43向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊43以預(yù)定的間隔向所需的其他控制器輸出多個鏟車部件控制信號SAO和選中鏟車部件信號sao。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊43把所接收的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元44中。
處理模塊42響應(yīng)鏟車部件信號SAI和/或從其他控制器接收到的接口信號sai，執(zhí)行預(yù)定的處理，以產(chǎn)生一組鏟車部件控制信號SAO。在數(shù)據(jù)管理模塊43未能接收到所要接收的信號中的任何之一的情況下，處理模塊42利用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元44中的數(shù)據(jù)代替所缺的信號，以執(zhí)行處理。
數(shù)據(jù)存儲單元44為控制單元41中存儲執(zhí)行所述處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出到鏟車部件和其他控制器的數(shù)據(jù)。為所述處理所需的數(shù)據(jù)包括鏟車部件信號SAI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收到的接口信號sai的數(shù)據(jù)、在未按照需要接收到鏟車部件信號SAI和接口信號sai中的任何一個的情況下，所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、所需的數(shù)值數(shù)據(jù)等。
引擎控制器引擎控制器5響應(yīng)多個引擎信號SBI和/或從其他控制器接收到的接口信號sbi，輸出一組引擎控制信號SBO，以控制引擎。
引擎信號SBI包括從引擎上的傳感器接收的引擎?zhèn)鞲衅餍盘柡晚憫?yīng)操作員的手動操作輸入到引擎控制器5的引擎操縱信號。引擎?zhèn)鞲衅餍盘柾ǔ０ū硎疽娴霓D(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號、表示引擎的溫度的溫度信號，以及用于告警引擎部件故障的告警信號。引擎操縱信號通常包括從加速器傳感器接收的表示加速器踏板位置或角度的加速器傳感器信號、從剎車傳感器接收的表示剎車踏板位置或角度的剎車傳感器信號。
引擎控制信號SBO通常包括用于控制引擎之燃料注入率的燃料控制信號和用于控制引擎之點火定時的點火控制信號。
引擎控制器5另外還輸出引擎信號SBI和引擎控制信號SBO中之一或多個，將所輸出的信號稱為選中引擎信號sbo。選中引擎信號sbo通常地包括輸出給車輛控制器模塊4的轉(zhuǎn)速信號和加速器傳感器信號。
具體地說，引擎控制器5包括控制單元51和數(shù)據(jù)存儲單元54?？刂茊卧?1可以包含CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元54可以包含比如ROM和RAM等存儲器。
控制單元51包括處理模塊52和數(shù)據(jù)管理模塊53，用以執(zhí)行多種信息處理；處理和數(shù)據(jù)管理模塊52和54是安裝在存儲設(shè)備中的計算機程序模塊。
數(shù)據(jù)管理模塊53接收并管理一組引擎信號SBI和來自其他控制器的接口信號sbi。當未接收到所要接收的信號中的任何一個時，數(shù)據(jù)管理模塊53向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊53以預(yù)定的間隔向所需的其他控制器輸出多個引擎控制信號SBO和選中引擎信號sbo。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊53將所接收到的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元54中。
處理模塊52響應(yīng)引擎信號SBI和/或從其他控制器接收到的接口信號sbi，執(zhí)行預(yù)定的處理，以產(chǎn)生所述一組引擎控制信號SBO。在數(shù)據(jù)管理模塊53未能接收到所要接收的信號當中任何一個的情況下，處理模塊52利用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元54中的數(shù)據(jù)代替缺少的信號，以執(zhí)行所述處理。
數(shù)據(jù)存儲單元54為控制單元51中存儲執(zhí)行所述處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出到引擎和其他控制器的數(shù)據(jù)。所述處理所需的數(shù)據(jù)包括引擎信號SBI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收到的接口信號sbi的數(shù)據(jù)、在未按照需要接收到引擎信號SBI和接口信號sbi中的任何一個的情況下所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、所需的數(shù)值數(shù)據(jù)等。
儀表盤儀表盤3作為顯示裝置，用于響應(yīng)多個鏟車部件狀態(tài)信號SFI和多個接口信號sfi顯示多種數(shù)據(jù)。鏟車部件狀態(tài)信號SFI通常包括從相關(guān)鏟車部件接收的傳感器信號和響應(yīng)操作員的手動操作輸入到儀表盤3中的儀表操縱信號。傳感器信號通常包括表示變速桿位置的變速桿信號，這種信號從驅(qū)動位置、空擋位置和后退位置選出；以及還包括用于告警鏟車內(nèi)的多個零件的故障的告警信號。儀表操縱信號通常包括請求在儀表盤3上顯示數(shù)據(jù)的顯示請求信號。
此外，儀表盤3以選擇的方式向所需的其他控制器輸出一個或多個鏟車部件狀態(tài)信號SFI，所輸出的信號被稱為選中鏟車部件狀態(tài)信號sfo。選中鏟車部件狀態(tài)信號sfo通常包括輸出到車輛控制模塊4的變速桿信號。
具體地說，儀表盤3包括控制單元31和數(shù)據(jù)存儲單元34?？刂茊卧?1可以包含CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元34可以包含比如ROM和RAM等存儲器。
控制單元31執(zhí)行信息處理，以便在數(shù)據(jù)存儲器單元34所存儲的顯示條件下，顯示鏟車部件狀態(tài)信號SFI和接口信號sfi。
詳細地說，控制單元31包括處理模塊32和數(shù)據(jù)管理模塊33，它們都是安裝在存儲設(shè)備內(nèi)的計算機程序模塊。數(shù)據(jù)管理模塊33接收并管理一組鏟車部件狀態(tài)信號SFI和來自其他控制器的接口信號sfi。當未接收到所要接收的信號當中任一個時，數(shù)據(jù)管理模塊33向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊33以預(yù)定的間隔向所需的其他控制器輸出選中鏟車部件狀態(tài)信號sfo。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊33將所接收的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元34中。
在前述的預(yù)定條件下，處理模塊32響應(yīng)鏟車部件狀態(tài)信號SFI和/或從其他控制器接收到的接口信號sfi，執(zhí)行預(yù)定的處理，以顯示多種數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)存儲單元34為控制單元31中存儲執(zhí)行處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出給鏟車部件和其他控制器的數(shù)據(jù)。對于所述處理所需的數(shù)據(jù)包括鏟車部件狀態(tài)信號SFI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收的接口信號sfi的數(shù)據(jù)、在未按照需要接收到鏟車部件狀態(tài)信號SFI和接口信號sfi當中任一個的情況下所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、顯示條件數(shù)據(jù)等。
FC控制器如上所述，F(xiàn)C(指狀芯片)控制器8是為便于鏟車操作所用的可選配件。FC控制器8是FCM(指狀芯片控制模塊)的控制設(shè)備，F(xiàn)CM包括用于代替提升桿、鐵叉調(diào)整開關(guān)和傾斜桿，以對鏟車進行操作的指狀可操作桿。將指狀可操作桿安裝在駕駛員座位的扶手上。在將FC控制器8安裝在鏟車中時，F(xiàn)C控制器8代替車輛控制器模塊4，用于操作鐵叉和柱。向車輛控制模塊4傳送FC控制器8的輸出。
FC控制器8響應(yīng)與物料搬運相關(guān)的操作信號SEI和從其他控制器接收到的接口信號sei，輸出多個操作控制信號SEO，以控制鏟車的操作。
操作信號SEI通常包括用于對鐵叉和柱進行操作的表示鐵叉/柱桿的位置的搬運桿信號、以及用于使鏟車能夠前、后行進的正、反向桿的位置的驅(qū)動桿信號。
操作控制信號SEO通常包括用于控制鐵叉的運動的鐵叉控制信號、用于控制柱的運動的柱控制信號、以及用于禁止鐵車的前、后行進的正、反向信號。
此外，F(xiàn)C控制器8以選擇的方式向所需的其他控制器輸出操作信號SEI和操作控制信號SEO中的一個或多個，所輸出的信號被稱為選中物料搬運信號seo。選中物料搬運信號seo包括輸出到車輛控制模塊4的所有操作控制信號SEO。
具體地說，F(xiàn)C控制器8包括控制單元81和數(shù)據(jù)存儲單元84?？刂茊卧?1可以包含CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元84可以包含比如ROM和RAM等存儲器。
控制單元81包括處理模塊82和數(shù)據(jù)管理模塊83，以執(zhí)行多種信息處理；處理和數(shù)據(jù)管理模塊82和84是安裝在存儲設(shè)備中的計算機程序模塊。
數(shù)據(jù)管理模塊83接收并管理一組操作信號SEI以及來自其他控制器的接口信號sei。當未接收到所要接收的信號當中任一個時，數(shù)據(jù)管理模塊83向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊83以預(yù)定的間隔向其他控制器中所需的控制器輸出多個操作控制信號SEO和選中物料搬運信號seo。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊83將所接收的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元84中。
處理模塊82響應(yīng)操作信號SEI和/或從其他控制器接收的接口信號sei，執(zhí)行預(yù)定的處理，以產(chǎn)生一組操作控制信號SEO。在數(shù)據(jù)管理模塊83未能接收到所要接收的信號當中任一個的情況下，處理模塊82利用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元84中的數(shù)據(jù)代替缺少的信號，以執(zhí)行所述給出。
數(shù)據(jù)存儲單元84為控制單元81中存儲執(zhí)行所述處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出到鏟車部件和其他控制器的數(shù)據(jù)。對于所述處理所需的數(shù)據(jù)包括操作信號SEI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收到的接口信號sei的數(shù)據(jù)、在未按照需要接收到操作信號SEI和接口信號sei中的任何一個的情況下所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、所需的數(shù)值數(shù)據(jù)等。
TMS控制器如上所述，TMS控制器6是用于操作鏟車的鐵叉和柱的另一可選配件。當安裝在鏟車中時，TMS控制器6用于代替車輛控制器模塊4，對鐵叉和柱進行操作。
TMS控制器6響應(yīng)從鏟車內(nèi)為操作鐵叉和柱的機構(gòu)接收的多個物料搬運機械信號SCI和/或從其他控制器接收的接口信號sci，產(chǎn)生多個物料搬運控制信號SCO，以控制鐵叉和柱。
物料搬運機械信號SCI包括物料搬運機械傳感器信號和響應(yīng)操作員的手動操作輸入到TMS控制器6中的操縱信號。傳感器信號包括從鐵叉位置傳感器接收的表示鐵叉的位置的鐵叉位置信號、從柱角度傳感器接收的表示柱的傾角的柱角度傳感器、從鐵叉速度傳感器接收的表示鐵叉速度的鐵叉速度信號、從鐵叉負載傳感器接收的表示施加在鐵叉上的負載的鐵叉負載信號、以及用于告警物料搬運機構(gòu)故障的告警信號。操縱信號包括從操縱鐵叉和柱的操縱桿接收的表示操縱桿的位置的操縱桿信號、以及用于切換鐵叉速度的鐵叉速度切換信號。
物料搬運控制信號SCO通常包括控制鐵叉運動的鐵叉控制信號、控制柱的運動的柱控制信號、以及用于限制鐵叉速度的鐵叉阻尼信號。
此外，TMS控制器6向所需的其他控制器輸出物料搬運機械信號SCI和物料搬運控制信號SCO當中的一個或多個，輸出的信號被稱為選中物料搬運機械信號sco。選中物料搬運機械信號sco通常包括表示鐵叉速度的鐵叉速度信號。
具體地說，TMS控制器6包括控制單元61和數(shù)據(jù)存儲單元64?？刂茊卧?1可以包含CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元64可以包含比如ROM和RAM等存儲器。
控制單元61包括處理模塊62和數(shù)據(jù)管理模塊63，以執(zhí)行多種信息處理；處理和數(shù)據(jù)管理模塊62和64是安裝在存儲設(shè)備中的計算機程序模塊。
數(shù)據(jù)管理模塊63接收并管理物料搬運機械信號SCI和來自其他控制器的接口信號sci。當未接收到所要接收的信號當中的任何一個時，數(shù)據(jù)管理模塊63向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊63以預(yù)定的間隔向所需的其他控制器輸出多個物料搬運控制信號SCO和選中物料搬運機械信號sco。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊63將所接收的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元64中。
處理模塊62響應(yīng)物料搬運機械信號SCI和/或從其他控制器接收到的接口信號sci，執(zhí)行預(yù)定的處理，以產(chǎn)生物料搬運控制信號SCO。在數(shù)據(jù)管理模塊63未能收到所要接收的信號當中任一個的情況下，處理模塊62利用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元64中的數(shù)據(jù)代替缺少的信號，執(zhí)行所述過程。
數(shù)據(jù)存儲單元64為控制單元61中存儲執(zhí)行處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出到鏟車部件和其他控制器的數(shù)據(jù)。對于所述處理所需的數(shù)據(jù)包括物料搬運機械信號SCI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收到的接口信號sci的數(shù)據(jù)、在未按照需要收到物料搬運信號SCI和接口信號sci當中任何一個的情況下所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、所需的數(shù)值數(shù)據(jù)等。
HST驅(qū)動控制器如上所述，HST驅(qū)動控制器7是操作鏟車的液壓變速(HST)系統(tǒng)的另一可選配件。當安裝在鏟車中時，HST驅(qū)動控制器7用于代替車輛控制器模塊4和引擎控制器5，對傳動機構(gòu)進行操作。
HST驅(qū)動控制器7響應(yīng)從HST系統(tǒng)內(nèi)的機構(gòu)接收的一組變速系統(tǒng)信號SDI和/或從其他控制器接收的接口信號sdi，產(chǎn)生一組傳送控制信號SDO的，以控制HST系統(tǒng)。
變速系統(tǒng)信號SDI包括從設(shè)置在HST系統(tǒng)內(nèi)的傳感器接收的傳感器信號、以及響應(yīng)操作員的手動操作輸入HST驅(qū)動控制器7中的操縱信號。傳感器信號包括表示液壓泵狀態(tài)的HST泵信號、表示HST系統(tǒng)內(nèi)的液壓發(fā)動機狀態(tài)的HST發(fā)動機信號、從受控閥接收的表示閥的狀態(tài)的閥信號、以及用于告警HST系統(tǒng)內(nèi)機構(gòu)故障的告警信號。操縱信號通常包括從雙踏板接收的表示鏟車向前或向后行進或者處于空擋狀態(tài)的雙踏板信號。
傳送控制信號SDO通常包括用于控制HST系統(tǒng)內(nèi)之液壓泵的HST泵控制信號、用于控制HST系統(tǒng)內(nèi)之液壓發(fā)動機的HST發(fā)動機控制信號、以及用于表示引擎轉(zhuǎn)速的引擎轉(zhuǎn)速信號。
此外，HST驅(qū)動控制器7以選擇的方式輸出變速系統(tǒng)信號SDI和傳送控制信號SDO當中的一個或多個，輸出的信號被稱為選中變速系統(tǒng)信號sdo。選中變速系統(tǒng)信號通常包括雙踏板信號。
具體地說，HST驅(qū)動控制器7包括控制單元71和數(shù)據(jù)存儲單元74?？刂茊卧?1可以包含CPU，而數(shù)據(jù)存儲單元74可以包含比如ROM和RAM等存儲器。
控制單元71包括處理模塊72和數(shù)據(jù)管理模塊73，以執(zhí)行多種信息處理；處理和數(shù)據(jù)管理模塊72和74是安裝在存儲設(shè)備中的計算機程序模塊。
數(shù)據(jù)管理模塊73接收并管理變速系統(tǒng)信號SDI和來自其他控制器的接口信號sdi。當未收到所要接收的信號當中任何一個時，數(shù)據(jù)管理模塊73向儀表盤3輸出告警信號。此外，數(shù)據(jù)管理模塊73以預(yù)定的間隔向所需的其他控制器輸出多個變速系統(tǒng)控制信號SDO和選中變速系統(tǒng)信號sdo。如果需要，數(shù)據(jù)管理模塊73將所接收的信號存儲在數(shù)據(jù)存儲單元74中。
處理模塊72響應(yīng)變速系統(tǒng)信號SDI和/或從其他控制器接收的接口信號sdi，執(zhí)行預(yù)定的處理，以產(chǎn)生一組鏟車部件控制信號SAO。在數(shù)據(jù)管理模塊73未能接收到所要接收的信號當中任何一個的情況下，處理模塊72利用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元74中的數(shù)據(jù)代替缺少的信號，執(zhí)行所述過程。
數(shù)據(jù)存儲單元74為控制單元71中存儲執(zhí)行處理所需的數(shù)據(jù)，以及要輸出到鏟車部件和其他控制器的數(shù)據(jù)。處理所需的數(shù)據(jù)包括變速系統(tǒng)信號SDI的數(shù)據(jù)、從其他控制器接收的接口信號sdi的數(shù)據(jù)、在未按照需要接收到變速系統(tǒng)信號SDI和接口信號sdi當中任何一個的情況下所使用的預(yù)定數(shù)據(jù)集合、所需的數(shù)值數(shù)據(jù)等。
在本實施例中，在各個控制器中，可以將控制單元和數(shù)據(jù)存儲單元單片地集成在半導(dǎo)體器件，如系統(tǒng)LSI等當中。例如，對于車輛控制模塊4，可以單片地集成控制單元41和數(shù)據(jù)存儲單元44。對于其他的控制器也是如此?？刂茊卧蛿?shù)據(jù)存儲單元的單片集成有效地縮減了各個控制器的尺寸。此外，這種結(jié)構(gòu)能夠使用專用工具，對存儲在每個控制器中的程序和數(shù)據(jù)進行單獨的修改。
鏟車部件和控制器的示意性結(jié)構(gòu)圖2表示標記為數(shù)字20的鏟車的透視圖。將標為數(shù)字21-2的鐵叉和標為數(shù)字21-3的柱設(shè)置在車身主體21-1的前部。車身主體21-1包括底座26，用以覆蓋引擎(在圖2中未示出)，引擎上安裝了駕駛員的座位22。在座位22的前面設(shè)置操縱控制臺27，以對鏟車進行操縱。操縱控制臺27上設(shè)置標記為24的方向盤，面向座位22。對于車身21-1，在底座26和操縱控制器27之間的足部位置處，設(shè)置足部側(cè)蓋25。
圖3是安裝在鏟車20內(nèi)的控制器的透視圖。將儀表盤3設(shè)置在方向盤25的軸的中央。將車輛控制模塊4設(shè)置在緊貼足部側(cè)蓋25的內(nèi)部。對于足部側(cè)蓋25，將可樞軸旋轉(zhuǎn)的服務(wù)口設(shè)置在靠近車輛控制模塊4處，以便能夠從外部方便地接近車輛控制模塊4。將引擎控制器5設(shè)置在引擎旁邊，標記為數(shù)字23。將引擎控制器5定位在引擎23旁邊，有效地縮減了用戶從引擎零件獲得信號的電纜的長度。如果需要，可以將TMS控制器6和HST控制器7設(shè)置在操縱控制臺27的底部?？刂破骱蛢x表盤3通過CAN總線9交互地連接。
圖4示出設(shè)在鏟車20中的控制器的另一透視圖。按照圖2的反方向示出了鏟車。如果需要，將標記為數(shù)字29的FCM示例性地設(shè)置在座位22的右扶手上。將FC控制器8設(shè)置在右扶手的內(nèi)部，并通過CAN總線9與其他控制器相連。
系統(tǒng)操作圖5示出本實施例分布式控制系統(tǒng)1內(nèi)每個控制器(包括儀表盤3)的操作的流程圖。下面，詳細描述每個控制器的工作過程。
(1)引擎控制器的操作(1-1)步驟S01參照圖5，引擎控制器5從受引擎控制器5控制的引擎零件接收引擎信號SBI。在本實施例中，引擎信號SBI包括從轉(zhuǎn)速傳感器接收的轉(zhuǎn)速信號，轉(zhuǎn)速信號表示引擎的轉(zhuǎn)速。
(1-2)步驟S02引擎控制器5與所需的其他控制器交換信號。引擎控制器5傳送引擎信號SBI中被選中的那些信號，并接收來自相關(guān)的其他控制器的接口信號sbi。在本實施例中，引擎控制器5以預(yù)定的時間間隔將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)發(fā)給車輛控制模塊4。由接收方，也即車輛控制模塊4使用轉(zhuǎn)速信號。此外，引擎控制器5以預(yù)定的時間間隔接收來自車輛控制模塊4的車輛速度信號和車輛速度極限信號。
(1-3)步驟S03引擎控制器5確定在預(yù)定的時間段期間，引擎控制器5是否收到來自相關(guān)控制器的接口信號sbi。在本實施例中，引擎控制器5確定在預(yù)定的時間段期間，其是否收到來自車輛控制模塊4的車輛速度信號和車輛速度極限信號。如果在此時間段期間，引擎控制器5接收到車輛速度信號和車輛速度極限信號，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S06。否則，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S04。
(1-4)步驟S04如果在預(yù)定的時間段期間未接收到接口信號sbi，引擎控制器5產(chǎn)生告警信號。也就是說，在本實施例中，響應(yīng)在預(yù)定的時間段期間未接收到車輛速度信號和車輛速度極限信號，引擎控制器5產(chǎn)生輸出到儀表盤3的告警信號。儀表盤3接收并顯示所接收到的告警信號。然后，過程進到步驟S05。
(1-5)步驟S05引擎控制器5獲得數(shù)據(jù)存儲單元54中預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)，并根據(jù)已存儲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生代替接口信號sbi，以及要在隨后的步驟中使用的替代信號。預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)準備用于處理控制器的故障。
在本實施例中，引擎控制器5根據(jù)表示預(yù)定速度和預(yù)定速度極限的存儲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生替代車輛速度信號和替代車輛速度極限信號。代替在步驟S01中未接收到的車輛速度信號和車輛速度極限信號，將替代車輛速度信號和替代車輛速度極限信號用在以下的步驟S06中。確定預(yù)定速度和預(yù)定速度極限，以確保鏟車的安全操作。
(1-6)步驟S06引擎控制器5響應(yīng)從相關(guān)控制器接收到的接口信號sbi或由引擎控制器5自己產(chǎn)生的替代信號，執(zhí)行預(yù)定的控制處理，以產(chǎn)生控制信號。在本實施例中，引擎控制器5響應(yīng)來自車輛控制模塊4的車輛速度信號和車輛速度極限信號或由引擎控制器5自己產(chǎn)生的替代車輛速度信號和車輛速度極限信號，產(chǎn)生引擎控制信號SBO的燃料控制信號和點火控制信號。燃料控制信號用于控制引擎中的燃料注入率，以及點火控制信號用于控制引擎的點火定時。
(1-7)步驟S07引擎控制器5向相關(guān)引擎部件輸出在步驟S06所產(chǎn)生的控制信號。引擎控制器5向燃料注入系統(tǒng)輸出燃料控制信號，以控制燃料注入率，并向點火系統(tǒng)輸出點火控制信號，以控制點火定時。
以下詳細解釋步驟S02的發(fā)送信號的過程。圖6是表示步驟S02過程細節(jié)的流程圖。
(1)步驟S21
每個發(fā)送控制器(包括儀表盤3)檢查控制單元內(nèi)用于傳送的程序計數(shù)器的計數(shù)器數(shù)值。
(2)步驟S22每個發(fā)送控制器根據(jù)所述計數(shù)器數(shù)值，檢查是否已經(jīng)過去預(yù)定的時間段。預(yù)定的時間段預(yù)先存儲在控制單元中。
(3)步驟S23當已經(jīng)過去預(yù)定的時間段時，每個發(fā)送控制器產(chǎn)生要向相關(guān)的接收控制器發(fā)送的信號。對于引擎控制器5而言，在步驟S23產(chǎn)生的信號包括車輛速度信號和車輛速度極限信號。發(fā)送控制器將所產(chǎn)生的信號提供給相關(guān)的接收控制器(包括儀表盤3)。
(4)步驟S24發(fā)送控制器復(fù)位程序計數(shù)器的計數(shù)器數(shù)值。然后，過程進到步驟S03。
如下執(zhí)行步驟S03接收信號的過程。
(1)步驟S31參照圖7，每個接收控制器(包括儀表盤3)檢查控制單元內(nèi)的程序計數(shù)器的計數(shù)器數(shù)值。
(2)步驟S32每個接收控制器根據(jù)所述計數(shù)器數(shù)值，檢查是否已經(jīng)過去預(yù)定的時間段。預(yù)定的時間段預(yù)先存儲在控制單元中。
(3)步驟S33接收側(cè)的接收控制器檢查在過去預(yù)定的時間段之后，它是否立即接收到所需的信號。對于步驟S03下的引擎控制器5，所需的信號包括變速桿信號。
(4)步驟S34當接收到所需的信號時，接收控制器復(fù)位程序計數(shù)器的計數(shù)器數(shù)值。然后，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S06。
(5)步驟S35當未接收到所需信號當中任何一個時，在復(fù)位程序計數(shù)器的計數(shù)器數(shù)值之后，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S04。
如上所述，引擎控制器5監(jiān)控來自車輛控制模塊4的車輛速度信號和車輛速度極限信號，并在未接收到車輛速度信號和車輛速度極限信號當中的任何一個時，產(chǎn)生告警信號。這使得分布式控制系統(tǒng)1能夠檢測車輛控制模塊4和相關(guān)鏟車部件的故障，而無需特定的監(jiān)控設(shè)備。
此外，在未接收到所需的信號時，引擎控制器5使用由引擎控制器自己產(chǎn)生的替代信號執(zhí)行控制處理。這在車輛控制模塊4故障的情況下，有效地實現(xiàn)了鏟車的安全操作。
(2)車輛控制器模塊的操作如下所述，車輛控制器模塊4以類似引擎控制器5的方式執(zhí)行控制處理。
(2-1)步驟S01參照圖5，車輛控制器模塊4從由車輛控制器模塊4進行控制的鏟車部件接收鏟車部件信號SAI。在本實施例中，鏟車信號SAI包括從車輛速度傳感器接收到的車輛速度信號。
(2-2)步驟S02車輛控制器模塊4與所需的其他控制器交換信號。車輛控制器模塊4傳送鏟車部件信號SAI中被選中的一個或多個信號，并接收來自相關(guān)的其他控制器的接口信號sai。在本實施例中，車輛控制器模塊4以預(yù)定的時間間隔將車輛速度信號和車輛速度限制信號(預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)存儲單元44中)轉(zhuǎn)發(fā)給引擎控制器5。由接收方，也即引擎控制器5使用車輛速度和車輛速度限制信號。此外，車輛控制器模塊4以預(yù)定的時間間隔接收來自儀表盤3的變速桿信號，表示鏟車向前或向后行進，或者處于空擋狀態(tài)。
(2-3)步驟S03車輛控制器模塊4確定在預(yù)定的時間段期間，它是否收到來自相關(guān)控制器的接口信號sai。在本實施例中，車輛控制器模塊4確定在預(yù)定的時間段期間，它是否收到來自儀表盤3的變速桿信號。如果在所述時間段期間，車輛控制器模塊4接收到變速桿信號，則過程跳轉(zhuǎn)到步驟S06。否則，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S04。
(2-4)步驟S04如果在所述預(yù)定的時間段期間未接收到接口信號sai，則車輛控制器模塊4產(chǎn)生告警信號。也就是說，在本實施例中，響應(yīng)在預(yù)定的時間段期間未接收到變速桿信號，車輛控制器模塊4產(chǎn)生告警信號，并將告警信號提供給儀表盤3和與CAN總線9(未示出)相連的安全性警報器。儀表盤3接收并顯示所接收到的告警信號。在儀表盤3工作不正常的情況下，安全性警報器響應(yīng)告警信號，產(chǎn)生告警。然后，過程進到步驟S05。
(2-5)步驟S05車輛控制器模塊4獲得數(shù)據(jù)存儲單元44中預(yù)先的存儲數(shù)據(jù)，并根據(jù)已存儲數(shù)據(jù)產(chǎn)生在以下的步驟中要使用的信號，代替接口信號sai。
在本實施例中，車輛控制器模塊4根據(jù)表示預(yù)定變速桿位置的存儲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生替代變速桿信號。確定預(yù)定變速桿位置，以確保鏟車的安全操作。而存儲的數(shù)據(jù)可以表示最后確定的變速桿位置。在接下去的步驟S06中將替代變速桿信號用于代替在步驟S01中未接收到的變速桿信號。
(2-6)步驟S06車輛控制器模塊4響應(yīng)從相關(guān)控制器接收到的接口信號sai或由車輛控制器模塊4自己產(chǎn)生的替代信號，執(zhí)行預(yù)定的控制處理，以產(chǎn)生控制信號。在本實施例中，車輛控制器模塊4響應(yīng)來自儀表盤3的變速桿信號或由車輛控制器模塊4自己產(chǎn)生的替代變速桿信號，對鏟車部件控制信號SBO，產(chǎn)生傳送控制信號SAO，以便控制鏟車內(nèi)的傳動機構(gòu)。
(2-7)步驟S07車輛控制器模塊4向相關(guān)鏟車部件輸出在步驟S06所產(chǎn)生的控制信號。車輛控制器模塊4向變速器輸出傳送控制信號，以控制變速器的螺線管。
應(yīng)予說明的是，車輛控制模塊4的前述操作僅為示例，因而，可以對該操作進行改型。例如，如下改型車輛控制模塊4的操作在步驟S01，車輛控制模塊4接收表示操作員是否坐在駕駛員座位上的就座檢測信號。然后，車輛控制模塊4截獲搜來自引擎控制器5的轉(zhuǎn)速信號，轉(zhuǎn)速信號表示引擎23的轉(zhuǎn)速。在步驟S06，車輛控制模塊4響應(yīng)轉(zhuǎn)速信號和就座檢測信號，產(chǎn)生傳送控制信號。最后，車輛控制模塊4向傳動機構(gòu)輸出傳送控制信號，以控制傳動機構(gòu)的螺線管。
如上所述，車輛控制模塊4監(jiān)控從儀表盤3接收的變速桿信號，并在未接收到變速桿信號時，產(chǎn)生告警信號。這使得分布式控制系統(tǒng)1能夠檢測到儀表盤3和與變速桿相關(guān)的零件的故障。
此外，在未接收到所需的信號時，車輛控制模塊4使用由車輛控制模塊4自己產(chǎn)生的替代信號執(zhí)行控制過程。這在儀表盤3和與變速桿有關(guān)的部件發(fā)生故障的情況下，有效地實現(xiàn)了鏟車的安全操作。
(3)儀表盤的操作儀表盤3也執(zhí)行如下所述的類似控制處理。
(3-1)步驟S01參照圖5，儀表盤3從相關(guān)鏟車部件接收鏟車部件狀態(tài)信號SFI。在本實施例中，儀表盤3接收來自變速桿機構(gòu)的變速桿信號，該變速桿信號表示變速桿的位置，如“驅(qū)動”、“倒車”、和“空擋”等。
(3-2)步驟S02儀表盤3與所需的其他控制器交換信號。儀表盤3傳送鏟車部件狀態(tài)信號SFI中被選中的一個或多個信號，并接收來自相關(guān)的其他控制器的接口信號sfi。在本實施例中，儀表盤3以預(yù)定的時間間隔將變速桿信號轉(zhuǎn)發(fā)給車輛控制模塊4。由接收方，也即車輛控制模塊4使用變速桿信號。此外，儀表盤3以預(yù)定的時間間隔接收來自車輛控制模塊4的車輛速度信號。
(3-3)步驟S03儀表盤3確定在預(yù)定的時間段期間，它是否收到來自相關(guān)控制器的接口信號sci。在本實施例中，儀表盤3確定在預(yù)定的時間段期間，它是否收到來自車輛控制模塊4的車輛速度信號。如果在此時間段期間儀表盤3接收到車輛速度信號，則過程跳轉(zhuǎn)到步驟S06。否則，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S04。
(3-4)步驟S04
如果在預(yù)定的時間段期間，未接收到接口信號sci，儀表盤3產(chǎn)生告警信號。也就是說，在本實施例中，響應(yīng)在預(yù)定的時間段期間未接收到車輛速度信號，儀表盤3產(chǎn)生并顯示告警信號。代替地，在儀表盤3可以向與CAN總線9相連的安全性警報器輸出告警信號。然后，過程進到步驟S05。
(3-5)步驟S05儀表盤3獲得數(shù)據(jù)存儲單元44中預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)，并根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)產(chǎn)生要在接下去的步驟中使用的替代信號，代替接口信號sci。預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)準備用于處理控制器的故障。
在本實施例中，儀表盤3根據(jù)表示預(yù)定速度的存儲數(shù)據(jù)產(chǎn)生替代車輛速度信號。在接下去的步驟S06中使用所述替代信號，代替在步驟S01中未收到的車輛速度信號。確定預(yù)定速度，以確保鏟車的安全操作。
(3-6)步驟S06儀表盤3響應(yīng)從相關(guān)控制器接收到的接口信號sfi或由儀表盤3自己產(chǎn)生的替代信號，執(zhí)行預(yù)定的控制處理，以產(chǎn)生控制信號。在本實施例中，儀表盤3產(chǎn)生用于顯示車輛速度的速度顯示控制信號。
(3-7)步驟S07儀表盤3向相關(guān)部件輸出在步驟S06所產(chǎn)生的控制信號。儀表盤3向顯示設(shè)備輸出顯示控制信號，以在顯示屏幕上顯示車輛速度。
如上所述，儀表盤3監(jiān)控從車輛控制模塊4接收的車輛速度信號，并在未接收到車輛速度信號時，產(chǎn)生告警信號。這使得分布式控制系統(tǒng)1能夠檢測到車輛控制模塊4和與車輛控制模塊4相關(guān)的部件的故障。
(4)對于具有FC控制器的系統(tǒng)的車輛控制模塊的操作對于具有FC控制器8的分布式控制系統(tǒng)1，如下改型車輛控制模塊4的操作。
(4-1)步驟S01參照圖5，車輛控制器模塊4從受車輛控制器模塊4控制的鏟車部件接收鏟車部件信號SAI。在本實施例中，鏟車部件信號SAI包括從車輛速度傳感器接收的車輛速度信號。
(4-2)步驟S02車輛控制器模塊4與所需的其他控制器交換信號。車輛控制器模塊4傳送鏟車部件信號SAI中被選中的一個或多個信號，并接收來自相關(guān)其他控制器的接口信號sai。在本實施例中，車輛控制器模塊4以預(yù)定的時間間隔將車輛速度信號和車輛速度限制信號(預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)存儲單元44中)轉(zhuǎn)發(fā)給引擎控制器5。由接收方，也即引擎控制器5使用車輛速度和車輛速度限制信號。此外，車輛控制器模塊4以預(yù)定的時間間隔接收來自FC控制器8的鐵叉控制信號和柱控制信號，鐵叉控制信號用于控制鐵叉，而柱控制信號用于控制柱。每個接收到的控制信號都可以包含用于指示車輛控制器模塊4保持鐵叉和柱的狀態(tài)不變的指令。
(4-3)步驟S03車輛控制器模塊4確定在預(yù)定的時間段期間，它是否收到來自相關(guān)控制器的接口信號sai。在本實施例中，車輛控制器模塊4確定在預(yù)定的時間段期間，它是否接收到來自FC控制器8的鐵叉控制信號和柱控制信號。如果在此時間段期間，車輛控制器模塊4接收到鐵叉和柱控制信號，則過程跳轉(zhuǎn)到步驟S06。否則，過程跳轉(zhuǎn)到步驟S04。
(4-4)步驟S04如果在預(yù)定的時間段期間未接收到接口信號sai，車輛控制器模塊4產(chǎn)生告警信號。也就是說，在本實施例中，響應(yīng)在預(yù)定的時間段期間未接收到鐵叉和柱控制信號，車輛控制器模塊4產(chǎn)生告警信號，并將告警信號提供給儀表盤3。儀表盤3接收并顯示所接收到的告警信號。然后，過程進到步驟S05。
(4-5)步驟S05車輛控制器模塊4獲得數(shù)據(jù)存儲單元44中預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)，并根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)產(chǎn)生要在接下去的步驟中使用的替代信號，代替接口信號sai。
在本實施例中，車輛控制器模塊4根據(jù)表示預(yù)定鐵叉和柱位置的已存儲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生替代鐵叉控制信號和替代柱控制信號。確定預(yù)定鐵叉和柱位置，以確保鏟車的安全操作。代替地，已存儲數(shù)據(jù)可以表示最后確定的鐵叉和柱位置。在以下的步驟S06中使用替代鐵叉和柱控制信號，代替在步驟S01中未接收到的鐵叉和柱控制信號。
(4-6)步驟S06車輛控制器模塊4響應(yīng)從相關(guān)控制器接收到的接口信號sai或由車輛控制器模塊4自己產(chǎn)生的替代信號，執(zhí)行預(yù)定的控制處理，以產(chǎn)生控制信號。在本實施例中，車輛控制器模塊4產(chǎn)生鏟車部件控制信號SBO，等同于從FC控制器8接收到的鐵叉和柱控制信號或由車輛控制模塊4本身所產(chǎn)生的替代鐵叉和柱控制信號。
(4-7)步驟S07車輛控制器模塊4向相關(guān)鏟車部件輸出在步驟S06所產(chǎn)生的控制信號。車輛控制器模塊4向鐵叉和柱操作機構(gòu)輸出鐵叉和柱控制信號或替代鐵叉和柱控制信號，以控制鐵叉和柱的運動。
本系統(tǒng)的優(yōu)點本實施例中的分布式控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。
第一，本實施例中的分布式控制系統(tǒng)通過交換信號和監(jiān)控所交換的信號，實現(xiàn)控制器間的相互監(jiān)控。這就能夠?qū)崿F(xiàn)分布式控制系統(tǒng)內(nèi)各控制器的協(xié)同動作。
第二，分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有利于控制器故障的檢測和故障位置的確定。所述體系結(jié)構(gòu)還有利于控制器故障的恢復(fù)；可以通過僅替換有故障的控制器來修復(fù)故障。這有效地降低了修復(fù)系統(tǒng)的成本。
第三，分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有效地提高了靈活性。分布式控制系統(tǒng)需要改變相關(guān)聯(lián)的控制器，以提供大量的型號或可選的配件。此外，分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)使得能夠獨立地維護控制器。
第四，本實施例中的分布式控制系統(tǒng)有利于縮減控制系統(tǒng)的尺寸。功能的分布性使系統(tǒng)內(nèi)的每個控制器能夠具有縮減了的尺寸。這就使得安裝這種分布式控制系統(tǒng)的小型鏟車成為可能。
最后，分布式控制系統(tǒng)有效地簡化了控制器和受控部件之間的電纜路線。這對提高電纜處理的方便性也是有效的。電纜路線的改進對于通過縮減電纜的長度來提高噪聲抵抗力也是有效的。
盡管按照具有一定程度特殊性的優(yōu)選形式描述了本發(fā)明，但應(yīng)能理解，在不偏離權(quán)利要求所表明的本發(fā)明范圍的前提下，可以在結(jié)構(gòu)細節(jié)上改型此優(yōu)選形式，也可以采用各部分之間的組合和排列。
權(quán)利要求
1.一種分布式控制系統(tǒng)，包括安裝在鏟車(20)上的多個控制器(4-8)，每個控制器控制所述鏟車(20)的相關(guān)功能；在所述鏟車內(nèi)的所述多個控制器(4-8)之間提供鏈接的網(wǎng)絡(luò)(9)，其中，將所述多個控制器(4-8)中的第一控制器進行配置成，用以響應(yīng)從所述多個控制器(4-8)中的第二控制器接收的接口信號(sai、sbi、sci、sdi、sei、sfi)，對與它們相關(guān)的所述功能進行控制，以及當在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號(sai、sbi、sci、sdi、sei、sfi)時，所述第一控制器利用存儲在所述第一控制器中的數(shù)據(jù)代替所述接口信號(sai、sbi、sci、sdi、sei、sfi)，對與它們相關(guān)的所述功能進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述網(wǎng)絡(luò)(9)相連的顯示單元(3)；所述鏟車(20)包括內(nèi)燃機(23)；所述第一和第二控制器(4-8)之一是引擎控制器(5)，而所述第一和第二控制器(4-8)中的另一個是車輛控制器(4)；所述車輛控制器(4)響應(yīng)從所述鏟車(20)內(nèi)的鏟車部件接收到的鏟車部件信號(SAI)，產(chǎn)生多個鏟車部件控制信號(SAO)，以便對鏟車部件進行控制；所述引擎控制器(5)響應(yīng)從所述引擎(23)內(nèi)的引擎部件接收到的多個引擎信號(SBI)，產(chǎn)生多個引擎控制信號(SBO)，以便對所述引擎進行控制；并且所述顯示單元(3)顯示所述多個鏟車部件信號(SAI)、所述多個鏟車部件控制信號(SAO)、所述多個引擎信號(SBI)以及所述多個引擎控制信號(SBO)當中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛控制器(4)輸出所述鏟車部件信號(SAI)中的至少一個選中鏟車部件信號(sao)和所述鏟車部件控制信號(SAO)，提供給所述引擎控制器(5)；將所述引擎控制器(5)配置成，用以接收所述選中鏟車部件信號(sao)，作為所述接口信號(sbi)，并響應(yīng)所述選中鏟車部件信號(sao)，產(chǎn)生所述多個引擎控制信號(SBO)當中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，當在預(yù)定的時間段內(nèi)未接收到所述選中鏟車部件信號時，所述引擎控制器(5)使用存儲在其中的數(shù)據(jù)代替所述選中鏟車部件信號，并產(chǎn)生第一告警信號；而且所述顯示單元(3)響應(yīng)所述第一告警信號，顯示通知了所述引擎控制器(5)未接收到所述選中鏟車部件信號(sao)的第一告警。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述選中鏟車部件信號(sao)包括表示所述鏟車速度的車輛速度信號以及表示所述鏟車速度極限的車輛速度極限信號；所述多個引擎信號(SBI)包含表示所述鏟車之加速器踏板狀態(tài)的加速器傳感器信號，所述多個引擎控制信號包含表示所述引擎注入率的燃料注入率信號，所述引擎控制器(5)響應(yīng)所述車輛速度信號、所述車輛速度極限信號和所述燃料注入率信號，產(chǎn)生所述燃料注入率信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述引擎控制器(5)輸出所述引擎信號(SBI)中的選中引擎信號和所述引擎控制信號(SBO)，提供給所述車輛控制器(4)；將所述車輛控制器(4)配置成用以接收所述選中引擎信號(sbo)，作為所述接口信號(sai)，并響應(yīng)所述選中引擎信號(sbo)，產(chǎn)生所述多個鏟車部件控制信號(SAO)當中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，當在預(yù)定的時間段內(nèi)未接收到所述選中引擎信號(sbo)時，所述車輛控制器(4)使用存儲在其中的數(shù)據(jù)代替所述選中引擎信號(sbo)，并產(chǎn)生第二告警信號；以及所述顯示單元響應(yīng)所述第二告警信號，顯示通知了所述車輛控制器(4)未接收到所述選中引擎信號的第二告警。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述選中引擎信號(sbo)包含表示所述引擎轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號；所述多個鏟車部件信號(SAI)包含表示操作員是否坐在所述鏟車的駕駛員座位上的就座檢測信號；所述多個鏟車部件控制信號(SAO)包括用于控制所述鏟車傳動機構(gòu)的傳送控制信號；并且所述車輛控制器(4)響應(yīng)所述轉(zhuǎn)速信號和所述就座檢測信號，產(chǎn)生所述傳送控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求2、3、6中任一項所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個控制器(4-8)包括指狀芯片控制器(8)，用于控制指狀芯片控制模塊(29)；將所述指狀芯片控制模塊(29)設(shè)置在駕駛員座位(22)旁邊，以響應(yīng)與所述指狀芯片控制模塊(29)有關(guān)的指狀可操作桿的動作，控制鐵叉和柱。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，將所述引擎控制器(5)設(shè)置在所述引擎(23)旁邊，并將所述車輛控制器(4)緊密地定位于為所述鏟車(20)的車身(21-1)設(shè)置的可樞軸旋轉(zhuǎn)的艙口內(nèi)部。
11.一種鏟車，包括鏟車車身(21-1)；以及分布式控制系統(tǒng)(1)，該系統(tǒng)包括安裝在所述鏟車車身(21-1)上的多個控制器(4-8)，每個控制器控制所述鏟車(20)的相關(guān)功能；在所述鏟車(20)內(nèi)的所述多個控制器(4-8)之間提供鏈接的網(wǎng)絡(luò)(9)；其中，將所述多個控制器(4-8)中的第一控制器配置成，用以響應(yīng)從所述多個控制器(4-8)中的第二控制器接收到的接口信號(sai-sfi)，對與它們相關(guān)的所述功能進行控制；以及當在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號(sai-sfi)時，所述第一控制器利用存儲在所述第一控制器中的數(shù)據(jù)代替所述接口信號(sai-sfi)，對與其相關(guān)的所述功能進行控制。
12.一種用于操縱鏟車內(nèi)的分布式控制系統(tǒng)的方法，包括如下步驟(a)從多個控制器(4-8)中的第二控制器向所述多個控制器(4-8)中的第一控制器傳送接口信號(sai-sfi)，其中所述多個控制器(4-8)通過網(wǎng)絡(luò)(9)相連，并被配置成用于對所述鏟車(20)的功能進行控制；(b)由所述第一控制器響應(yīng)所述接口信號(sai-sfi)，對第一功能進行第一控制；(c)在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號(sai-sfi)時，使用所述第一控制器中的已存儲數(shù)據(jù)代替所述接口信號，由所述第一控制器對所述第一功能進行第二控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟(d)當所述第一控制器在所述預(yù)定時間期間未接收到所述接口信號(sai-sfi)時，在與所述網(wǎng)絡(luò)(9)相連的顯示單元(3)的顯示屏幕上顯示告警；所述第一和第二控制器(4-8)之一是引擎控制器(5)，而所述第一和第二控制器(4-8)中的另一個是車輛控制器(4)；所述車輛控制器(4)產(chǎn)生多個鏟車部件控制信號(SAO)，用于控制所述鏟車(20)內(nèi)的鏟車部件；以及所述引擎控制器(5)響應(yīng)從引擎(23)的引擎零件接收到的多個引擎信號(SBI)，產(chǎn)生多個引擎控制信號(SBO)，用于控制所述鏟車(20)的所述引擎(23)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述傳送的接口信號(sai-sfi)包括(a1)由所述車輛控制器(4)向所述引擎控制器(5)輸出從所述多個鏟車部件信號(SAI)中選中的至少一個選中鏟車部件信號(sao)和所述多個鏟車部件控制信號(SAO)；對所述第一功能的第一控制包括(b1)由所述引擎控制器(5)響應(yīng)所述選中鏟車部件信號(sao)，產(chǎn)生所述引擎控制信號(SBO)中的至少一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，對所述第一功能的第二控制包括(c1)當在所述預(yù)定時間段期間未接收到所述選中鏟車部件信號(sao)時，對所述第一功能的所述第二控制使用所述已存儲數(shù)據(jù)代替所述選中鏟車部件信號(sao)；其中所述顯示包括(d1)由所述車輛控制器(4)向所述顯示單元(3)輸出第一告警信號；以及(d2)響應(yīng)所述第一告警信號，顯示通知了所述引擎控制器(5)未收到所述選中鏟車部件信號(sao)的第一告警。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述至少一個選中鏟車部件信號(sao)包括表示所述鏟車(20)速度的車輛速度信號以及表示所述鏟車(20)速度極限的車輛速度極限信號；所述多個引擎信號(SBI)包括表示所述鏟車(20)之加速器踏板狀態(tài)的加速器傳感器信號，所述多個引擎控制信號(SBI)包括表示所述引擎注入率的燃料注入率信號，所述引擎控制器(5)響應(yīng)所述車輛速度信號、所述車輛速度極限信號和所述燃料注入率信號，產(chǎn)生所述燃料注入率信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述傳送接口信號(sai-sfi)包括(a2)由所述引擎控制器(5)輸出所述引擎信號(SBI)中的選中引擎信號(sbo)和所述引擎控制信號(SBO)，提供給所述車輛控制器(4)，所述第一控制包括(b2)所述車輛控制器(4)響應(yīng)所述選中引擎信號(sbo)，產(chǎn)生所述多個鏟車部件控制信號(SAO)當中的至少一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二控制包括(c2)當在預(yù)定的時間段內(nèi)未接收到所述選中引擎信號(sbo)時，由所述車輛控制器(4)使用存儲在其中的數(shù)據(jù)代替所述選中引擎信號(sbo)，對所述第一功能進行控制；以及所述顯示包括(d3)當在預(yù)定的時間段內(nèi)，所述車輛控制器(4)未接收到所述選中引擎信號(sbo)時，產(chǎn)生第二告警信號；(d4)響應(yīng)所述第二告警信號，由所述顯示單元(3)顯示通知了所述車輛控制器(4)未接收到所述選中引擎信號(sbo)的第二告警。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述選中引擎信號(sbo)包括表示所述引擎轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號；所述多個鏟車部件信號(SAI)包括表示操作員是否坐在所述鏟車的駕駛員座位上的就座檢測信號；所述多個鏟車部件控制信號(SAO)包括用于控制所述鏟車(20)的傳動機構(gòu)的傳送控制信號；并且所述車輛控制器(4)響應(yīng)所述轉(zhuǎn)速信號和所述就座檢測信號，產(chǎn)生所述傳送控制信號。
20.一種記錄計算機可讀程序的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀程序用于操縱包含通過網(wǎng)絡(luò)(9)相連的多個控制器(4-8)的分布式控制系統(tǒng)(1)，所述方法包括如下步驟代碼模塊，用于操縱所述多個控制器(4-8)中的第二控制器，以向所述多個控制器(4-8)中的第一控制器傳送接口信號(sai-sfi)；代碼模塊，用于操縱所述第一控制器，以響應(yīng)所述接口信號(sai-sfi)，對第一功能進行控制；代碼模塊，用于操縱所述第一控制器，在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號(sai-sfi)時，使用所述第一控制器中的已存儲數(shù)據(jù)代替所述接口信號(sai-sfi)，對所述第一功能進行控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機程序還包括代碼模塊，用于在所述第一控制器在所述預(yù)定時間段內(nèi)未接收到所述接口信號(sai-sfi)時，在與所述網(wǎng)絡(luò)(9)相連的顯示單元(3)的顯示屏幕上顯示告警。
全文摘要
一種分布式控制系統(tǒng)，包括安裝在鏟車上的多個控制器(4－8)和在所述鏟車內(nèi)的多個控制器(4－8)之間提供鏈接的網(wǎng)絡(luò)(9)。將所述多個控制器(4－8)中的第一控制器配置成用以響應(yīng)從所述多個控制器(4－8)中的第二控制器接收到的接口信號(sai－sfi)，以控制所述功能。當在預(yù)定的時間段期間未接收到所述接口信號(sai－sfi)時，所述第一控制器利用存儲在所述第一控制器中的數(shù)據(jù)代替所述接口信號(sai－sfi)，對所述功能進行控制。
文檔編號B66F9/24GK1572714SQ20041004642
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者大崎邦晴, 齊藤亨 申請人:三菱重工業(yè)株式會社, 日產(chǎn)自動車株式會社