阅读说明：本技术 一种分布式网络控制系统及环轨起重机 (Distributed network control system and circular rail crane ) 是由 刘向超 刘丹丹 杨继海 王成勤 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分布式网络控制系统,包括设于操纵室内的显示器HMI和主控制器、分别设于左右动力箱内的2组从控制器、设置在检测元件或执行系统上的IO模块以及用于通信的CAN总线；所述IO模块通过分线盒形成功能模块,所述功能块与所述从控制器通过CAN总线通信连接、所述从控制器与主控制器通过CAN总线通信连接构成总线组网；所述显示器HMI用于显示数据和输入指令,所述显示器HMI与所述主控制器通过CAN总线通信连接；所述IO模块根据动作指令驱动执行系统运行、将检测元件的数据上传至从控制器。本发明降低布线复杂度,避免线路敷设距离长,降低控制成本,有利于模块拆分与扩展。(The invention discloses a distributed network control system, which comprises a display HMI and a main controller which are arranged in a control room, 2 groups of sub controllers which are respectively arranged in a left power box and a right power box, an IO module which is arranged on a detection element or an execution system and a CAN bus for communication; the IO module forms a functional module through a junction box, the functional module is in communication connection with the slave controller through a CAN bus, and the slave controller is in communication connection with the master controller through the CAN bus to form a bus networking; the display HMI is used for displaying data and inputting instructions, and is in communication connection with the main controller through a CAN bus; and the IO module drives the execution system to operate according to the action command and uploads the data of the detection element to the slave controller. The invention reduces the wiring complexity, avoids long wiring distance, reduces the control cost and is beneficial to the splitting and expansion of the module.)

一种分布式网络控制系统及环轨起重机

技术领域

本发明涉及一种分布式网络控制系统及环轨起重机，属于起重设备

技术领域

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背景技术

环轨起重机是机械设备中的一个重要分类，具有结构简单、接地比压小、起重能力巨大的特点，广泛应用于核电、石油化工、海工吊装等大型吊装领域。

控制系统作为环轨起重机一个重要的组成部分之一，一方面要起到控制整机动作的作用，另一方面也要考虑各控制器在整机的布置合理性。随着产品起重性能和控制智能化程度越来越高，采用的控制器或元件也越来越多，由此带来故障诊断困难、不易维修和更换、性能拓展性较差等问题。

现有的控制系统采用检测单元/指令输入设备-控制器-执行机构的模型架构，采用集中式控制，布线采用控制器-连接电缆-分线盒的模式，即所有的控制信号线束，包含检测单元，执行机构，指令输入设备，通过分线盒-连接电缆直接连接到各控制器的端口上。

对于普通起重机，各执行机构、检测单元距离主控制器不远，现有集中式控制系统布局满足要求。但对于环轨起重机这种大型设备，由于设备体积较大，各执行机构、检测单元离散分布在不同位置，且与控制器之间间隔很远。随着控制系统复杂度的增加，需要进入控制器的控制线束很多，采用集中式控制方法，各控制器集中布局在一起，各执行机构远离控制器，因此设备之间需要大量的线束和插头进行电缆连接，会造成布线复杂、线路敷设距离长、控制成本较高等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种分布式网络控制系统及环轨起重机，能够降低布线复杂度，避免线路敷设距离长，降低控制成本。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种分布式网络控制系统，包括设于操纵室内的显示器HMI和主控制器、分别设于左右动力箱内的2组从控制器、设置在检测元件或执行系统上的IO模块以及用于通信的CAN总线；

所述IO模块通过分线盒形成功能模块，所述功能块与所述从控制器通过CAN总线通信连接、所述从控制器与主控制器通过CAN总线通信连接构成总线组网；

所述显示器HMI用于显示数据和输入指令，所述显示器HMI与所述主控制器通过CAN总线通信连接；

所述IO模块根据动作指令驱动执行系统运行、将检测元件的数据上传至从控制器。

结合第一方面，优选地，所述2组从控制器能够交换安装位置。

结合第一方面，进一步地，所述从控制器根据IO模块发送的检测元件的数据进行处理，并发送至所述主控制器。

结合第一方面，进一步地，所述显示器HMI显示的数据由主控制器根据从控制器发送的数据计算生成的，包括：机构数据、安全限位报警数据、故障报警数据。

结合第一方面，进一步地，所述动作指令由所述从控制器根据所述主控制器生成的指令运算处理生成的。

结合第一方面，进一步地，所述主控制器生成的指令是根据输入的指令和接收到的数据进行运算处理生成的。

结合第一方面，进一步地，所述输入的指令包括显示器HMI输入的指令。

结合第一方面，进一步地，所述显示器HMI输入的指令包括：工况选择、动作指令选择。

结合第一方面，进一步地，所述输入的指令还包括指令输入设备输入的指令，所述指令输入设备通过CAN总线与所述主控制器通信连接，所述指令输入设备包括手柄、遥控器和脚踏板。

结合第一方面，优选地，所述主控制器将生成的指令发送至所述从控制器；所述从控制器运算处理后发送至所述IO模块。

结合第一方面，优选地，所述主控制器能够协调从控制器的工作。

第二方面，本发明提供了一种环轨起重机，包括第一方面任一项所述的分布式网络控制系统。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种分布式网络控制系统及环轨起重机所达到的有益效果包括：

本发明包括设于操纵室内的显示器HMI和主控制器、分别设于左右动力箱内的2组从控制器、设置在检测元件或执行系统上的IO模块以及用于通信的CAN总线；本发明根据功能需求分散布局，便于接线；

本发明IO模块通过分线盒形成功能模块，所述功能块与所述从控制器通过CAN总线通信连接、所述从控制器与主控制器通过CAN总线通信连接构成总线组网；本发明能够实现消息实时通信，布线简单、清晰，能够提高机柜的装配效率，能够降低人工装配的出错率；能够实现模块互换、拆分以及功能扩展，能够提高兼容能力；

本发明显示器HMI用于显示数据和输入指令，所述显示器HMI与所述主控制器通过CAN总线通信连接；所述IO模块根据动作指令驱动执行系统运行、将检测元件的数据上传至从控制器；本发明有利于现场安装和维护，同时有利于模块拆分与扩展；本发明能够降低布线复杂度，避免线路敷设距离长，降低控制成本。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的一种分布式网络控制系统的网络连接示意图；

图2是本发明实施例1中提供的一种分布式网络控制系统的硬件布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种分布式网络控制系统，包括显示器HMI、主控制器、从控制器、IO模块以及CAN总线。

显示器HMI与主控制器通过CAN总线通信连接，主控制器与从控制器通过CAN总线通信连接，从控制器与IO模块通过CAN总线通信连接。能够实现消息实时通信，布线简单、清晰。

IO模块根据功能需求离散分布在各个执行机构模块及检测模块上，根据动作指令驱动执行系统运行、将检测元件的数据上传至从控制器。多个IO模块通过分线盒形成功能模块，如卷扬控制模块，主阀控制模块，防后倾控制模块等。多个功能块与从控制器通过CAN总线通信连接、从控制器与主控制器通过CAN总线通信连接构成总线组网。该布局能够有效实现各功能模块互换，拆分以及扩展，提高兼容能力。具体的，检测元件包括各类传感器和限位装置。

显示器HMI设于操纵室内，用于显示数据和输入指令。显示的数据由主控制器根据从控制器发送的数据计算生成的，包括：机构数据、安全限位报警数据、故障报警数据。输入的指令包括：工况选择、动作指令选择。需要说明的是，根据现场功能需要，能够安装多台显示器HMI。

主控制器设于操纵室内，用于进行数据运算及存储、生成指令，还能够主控制器能够协调从控制器的工作。主控制器根据输入的指令和接受到的数据进行运算处理，生成指令，将指令发送至从控制器。主控制器根据接受到的数据进行运算处理，将数据发送到显示器HMI，由显示器HMI显示环轨起重机各机构的数据、安全限位报警数据、故障报警数据。主控制器存储接收到的数据、输入的指令以及生成的指令。

从控制器有2组，分别设于左右动力箱内，能够交换安装位置。从控制器根据IO模块发送的检测元件的数据进行处理，并发送至主控制器。从控制器根据主控制器生成的指令运算处理生成动作指令，发送至IO模块。

指令输入设备通过CAN总线与主控制器通信连接，输出指令至主控制器。指令输入设备包括手柄、遥控器和脚踏板。

本发明减少了单一控制器工作负荷，主控制器、从控制器、IO模块之间通过CAN总线通信连接，能够实现消息实时通信，布线简单、清晰，能够提高机柜的装配效率，降低人工装配的出错率，也有利于现场安装和维护，同时有利于模块拆分与扩展。

本申请还提供了一种环轨起重机，包括上述实施例中的一种分布式网络控制系统。在运行过程中，主控制器完成数据运算处理存储，并通过CAN总线将生成的指令发送给从控制器，并提供与显示器HMI接口通讯及报警信号处理，进行报警信息显示，同时指挥协调从控制器的工作。从控制器根据主控制器发送的指令运算处理生成动作指令，并通过CAN总线发送给IO模块。IO模块根据从控制器发送的动作指令实现执行机构的运行。同时，检测元件的数据通过IO模块发送给从控制器，从控制器根据IO模块采集的信息完成数据处理，同时发送给主控制器。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。