[发明专利]用于流体控制系统的控制系统网络体系结构

说明书

本公开描述了一种用于例如液压或气动控制系统等流体控制系统的控制系统网络体系结构。所述体系结构包括多个集群控制组件节点，其中每个节点可替代地配置成独立地控制多个单动式受控制端点装置或双动式受控制端点装置的操作。每个节点包括控制组件，所述控制组件包含螺线管、可由所述螺线管独立控制的多个阀槽，以及可操作以控制所述螺线管的低级别控制器。将所述螺线管、阀槽和低级别控制器作为一个单元集群到一起且在物理上共置。所述节点布置于控制块中，其中每个节点都是可唯一识别的，用于通过数据通信网络进行数据通信。所述数据通信网络可包括控制器局域网(CAN)。多个控制块可配备有通信模块，并连结来在控制块之间进行数据通信。

技术领域

本发明大体上涉及控制系统的领域，且更具体地说，涉及用于例如液压或气动控制系统等流体控制系统的控制系统网络体系结构。

背景技术

当今，车辆、重型设备或其它应用中的许多液压与气动系统的操作受使用控制器局域网(Controller Area Network，CAN)的控制系统控制，CAN具有集中式或分散式体系结构。在集中式控制器局域网(CAN)体系结构中，液压或气动系统的中央控制器通过人机界面(human machine interface，HMI)装置向操作者呈现信息并从操作者接收输入信息。中央控制器还接收呈由定位于系统的战略位置中的各种传感器收集的数据形式的输入信息。在由中央控制器执行的软件的控制下起作用并使用输入信息的情况下，中央控制器通过控制器局域网(CAN)将适当的模拟信号传达给螺线管、开关和连接到或与受控制系统部件集成的类似装置，所述系统部件例如阀、泵和其它受控制组件。举例来说，在接收到例如表示操纵杆移动的数据等适当输入信息之后，中央控制器可向阀的螺线管传达模拟信号，从而视需要引起阀的操作来操作例如扩展或收缩液压缸等单个服务，或引起液压马达的旋转。

不利的是，在集中式控制器局域网(CAN)体系结构中，大量布线对于电连接中央控制器与人机界面(HMI)装置、传感器和受控制组件是必需的。此布线的成本取决于数个因素(至少包含导线的长度、所需导线保护和布线难度)，并可能是极昂贵的。而且，因为布线是广泛的，所以其易受布线错误(例如但不限于将导线连接到错误的组件)影响并提供大量可能的故障位置。此外，因为中央控制器与受控制组件通常并不一起装配和测试，直到最后装配于它们用于/一起使用的机器、装置或系统上/中为止，所以必须在液压或气动系统的最后装配期间进行最终校准和调整(包含但不限于建立跳转电流以及设定限度和整形特性)。

相比于集中式控制器局域网(CAN)体系结构，在分散式控制器局域网(CAN)体系结构中，系统控制和通信能力分布且定位于受控制组件处。受控制组件各自具有可在控制器局域网(CAN)上通信的本地控制器。控制软件由本地控制器执行，且信号从本地控制器输出到螺线管、开关和受控制组件的类似装置，以引起此类装置的因此和受控制组件的适当操作。因为在本地执行控制软件，所以可在具有受控制组件作为其一部分的液压系统的最后装配之前执行校准，由此使受控制组件“准备运转”并需要极少装配后校准，前提是需要此校准。而且，由于本地控制器的共置和与本地传感器的接近，受控制组件一般具有更大的软件可配置性且最小化布线，由此显著地降低布线成本并降低潜在故障发生的位置的数目。虽然分散式控制器局域网(CAN)体系结构提供此类益处，但是使用体系结构受与每个受控制组件相关联的成本困扰，所述受控制组件具有其自身的电子装置，包含配置有数字信号处理器的印制线路板组合件、控制器局域网(CAN)通信硬件、电流驱动器、可能还有传感器。

因此，在行业中需要一种用于控制液压、气动和其它系统的操作的网络体系结构，其它系统提供增强的本地控制、最小校准和类似于分散式控制器局域网(CAN)体系结构的减少的布线，最小化类似于集中式控制器局域网(CAN)体系结构的受控制组件的成本，并解决当前控制器局域网(CAN)体系结构的这些和其它问题、难题、不足或缺点。

发明内容