專利名稱：一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于工程機械的在線故障診斷系統(tǒng)及方法，具體是一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)及方法，屬于挖掘機故障診斷技術領域。
背景技術：
液壓挖掘機是復雜的機、電、液一體化的工程機械設備，維修專業(yè)性很強。近年來，我國挖掘機行業(yè)發(fā)展迅速，但技術力量落后、技術人員缺少等問題也逐漸暴露出來。使液壓挖掘機由以前的機械和液壓占主導地位轉變?yōu)榈湫偷臋C電液一體化產(chǎn)品，簡單的直觀判斷已不能滿足機器的維修要求，對服務和維修人員也提出了更高的要求。隨著電子控制和監(jiān)控技術在液壓挖掘機上的大量使用，充分利用現(xiàn)代微電子技術、傳感器技術及智能故障診斷技術，不僅能實現(xiàn)機器的智能化控制，而且通過故障參數(shù)的采集和智能分析，以提高和改善挖掘機的故障診斷速度和維修質(zhì)量，將故障消除在萌芽階段，保證設備的良好經(jīng)濟性。目前在挖掘機特別是控制系統(tǒng)的現(xiàn)場服務及調(diào)試過程中，主要是通過聯(lián)機調(diào)試， 即在筆記本電腦或PC機上通過編程環(huán)境進行參數(shù)設置或修改。除了需要修改程序(非簡單調(diào)整參數(shù))必須使用筆記本電腦或PC機情況外，在實際現(xiàn)場服務及調(diào)試使用過程中，聯(lián)機調(diào)試主要存在以下三個問題
1、筆記本電腦體積大，攜帶不方便。2、電量有限，使用時間短。筆記本電腦在無外接電源時，僅能維持2小時左右，在野外或條件受限的地方充電不便，影響調(diào)試工作的進行。3、非控制系統(tǒng)程序設計人員或在不便提供控制程序的情況下無法對控制系統(tǒng)進行調(diào)試，具有自主知識產(chǎn)權核心技術的保密性、安全性的需要。基于以上原因，一種可以快速、便捷且攜帶方便的在線故障診斷及參數(shù)調(diào)試系統(tǒng)， 用于挖掘機的在線故障診斷、參數(shù)配置、各種作業(yè)工況下工作數(shù)據(jù)采集、分析等場合，將會大大方便廠家售后服務工程師及調(diào)試人員的工作。因此，挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)取代絕大多數(shù)情況下的聯(lián)機調(diào)試很有必要，如果在線故障診斷系統(tǒng)可以在調(diào)試過程中不完全依靠現(xiàn)場工作人員的維修經(jīng)驗，使野外工程過程中對液壓挖掘機故障及時定位并排除成為可能?？纱蟠筇嵘{(diào)試服務人員的現(xiàn)場服務效率及質(zhì)量，同時，對于提升挖掘機的智能化水平及提高挖掘機品牌的質(zhì)量和形象都具有重
要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)及方法，可查詢、監(jiān)控更多系統(tǒng)參數(shù)、設定控制功能、調(diào)整參以及進行在線故障診斷。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，包括在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器和GPS控制器，在線故障診斷儀通過CAN總線與主控制器相連、主控制器通過CAN總線與電噴發(fā)動機的ECM控制器、多功能顯示器及GPS控制器相連。在線故障診斷儀硬件為市場通用型的移動互聯(lián)網(wǎng)設備MID。在線故障診斷儀通過聯(lián)機工具PCAN-USB與主控制器CAN總線相連。在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器、GPS控制器通過CAN總線構成局域網(wǎng)。一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，包括如下步驟
A、對系統(tǒng)進行功能選擇；
B、判斷是否進行狀態(tài)監(jiān)控，是則對機器整機狀態(tài)進行監(jiān)控，并將工作參數(shù)保存，否則進入步驟C ；
C、判斷是否進行故障診斷，是則根據(jù)狀態(tài)監(jiān)控的工作參數(shù)進行分析，否則進入驟D，判斷是否出現(xiàn)故障，是則通過多功能顯示器將一個或多個故障的原因及解決措施顯示出來， 否則進入步驟A ；
D、判斷是否初始化及參數(shù)設置，是則對系統(tǒng)參數(shù)進行修改設定或初始化參數(shù)，否則進入步驟A。狀態(tài)監(jiān)控包括當前功能監(jiān)控、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、端子狀態(tài)監(jiān)控、曲線檢測及存儲和發(fā)動機故障代碼。故障診斷有兩類，一類故障信息可以從機器控制器中直接讀取，另一類包括動力故障診斷、液壓故障診斷和電器故障診斷。故障診斷采用故障診斷樹分析判斷。初始化及參數(shù)設置包括控制參數(shù)修改、功率匹配參數(shù)值修改、油門旋鈕標定、報警參數(shù)修改、GPS設定以及恢復默認參數(shù)。本發(fā)明的有益效果是故障診斷儀選用市場通用，采用MID (Mobile Internet Device移動互聯(lián)網(wǎng)設備)，MID是介于筆記本電腦和手機之間的新產(chǎn)品形態(tài)，具有硬件配置高、技術成熟、攜帶方便等特點，操作系統(tǒng)是Windows XP，具有很好的軟件開發(fā)基礎平臺， 易于開發(fā)新的應用軟件；該系統(tǒng)主要通過CAN總線構成的局域網(wǎng)進行各種數(shù)據(jù)和信息的通訊；通過故障診斷儀可在線監(jiān)控整機更多的工作狀態(tài)、分析工作狀態(tài)、修改參數(shù)等，為維修工程師及技術人員提供更多的整機工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，為市場服務提供更為便利及準確的幫助。


圖1為本發(fā)明實施例系統(tǒng)組成示意圖； 圖2為本發(fā)明故障診斷方法流程圖A ；
圖3為本發(fā)明故障診斷方法流程圖B ； 圖4為本發(fā)明故障診斷方法流程圖C ； 圖5為本發(fā)明的在線故障診斷系統(tǒng)主菜單操作窗口圖； 圖6為本發(fā)明的在線故障診斷系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控操作窗口圖； 圖7為本發(fā)明的在線故障診斷系統(tǒng)故障診斷操作窗口圖； 圖8為本發(fā)明的在線故障診斷系統(tǒng)參數(shù)設置操作窗口圖；圖9為本發(fā)明的在線故障診斷系統(tǒng)實時曲線檢測操作窗口圖； 圖10為本發(fā)明的在線故障診斷歷史曲線查詢操作窗口圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，包括在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器和GPS控制器，在線故障診斷儀USB 口通過聯(lián)機工具 PCAN-USB、多功能顯示器的CANH、CANL 口、GPS控制器的CANH、CANL 口與主控制器的CANH0、 CANLO 口相連，構成CANO總線局域網(wǎng)；電噴發(fā)動機的ECM控制器的CANH、CANL主控制器的 CANHU CANLl 口相連，構成CANl總線局域網(wǎng)；兩CAN總線上數(shù)據(jù)及信息通過主控制內(nèi)部程序處理，可互相通訊。與主控制器輸入口、輸出口相連的機器上各種檢測輸入信號及輸出信號所控制的執(zhí)行元件(主泵、主閥等)；與電噴發(fā)動機的ECM控制器輸入口、輸出口相連的發(fā)動機上各種檢測輸入信號及輸出信號所控制的執(zhí)行元件(供油泵、噴油器等)。在線故障診斷儀硬件選型為市場通用型的MID (Mobile Internet Device移動互聯(lián)網(wǎng)設備)可運行Windows XP系統(tǒng)，對于應用程序有更多的支持，可以無差別的運行電腦上的應用程序，且開發(fā)涉及的底層問題少，二次開發(fā)更便捷；硬件配置高。主頻1000M左右，硬盤可達8G以上，內(nèi)存512M以上，運算能力更強，更適合多參數(shù)的存儲；顯示屏幕大小適中。4到6寸的顯示屏，比一般智能手機大，作為在線故障診斷儀來使用更為合適。在線故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀通過聯(lián)機工具PCAN-USB與主控制器CAN總線相連，通過CAN總線構成的局域網(wǎng)進行主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器、GPS控制器等核心元件各種數(shù)據(jù)和信息的通訊。如圖2、圖3和圖4所示，一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，包括如下步驟
A、對系統(tǒng)進行功能選擇；
B、判斷是否進行狀態(tài)監(jiān)控，是則對機器整機狀態(tài)進行監(jiān)控，包括當前功能監(jiān)控、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、端子狀態(tài)監(jiān)控、曲線檢測及存儲和發(fā)動機故障代碼。并將工作參數(shù)保存，否則進入步驟C;
C、判斷是否進行故障診斷，是則根據(jù)狀態(tài)監(jiān)控的工作參數(shù)進行分析，否則進入驟D，判斷是否出現(xiàn)故障，是則通過多功能顯示器將一個或多個故障的原因及解決措施顯示出來， 否則進入步驟A ；
D、判斷是否初始化及參數(shù)設置，是則對系統(tǒng)參數(shù)進行修改設定或初始化參數(shù)，否則進入步驟A。對機器整機狀態(tài)監(jiān)控包括當前功能監(jiān)控、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、端子狀態(tài)監(jiān)控、曲線檢測及存儲和發(fā)動機故障代碼。故障診斷有兩類，一類故障信息可以從機器控制器中直接讀取，另一類包括動力故障診斷、液壓故障診斷和電器故障診斷。故障診斷采用故障診斷樹分析判斷，假設挖掘機上冷卻水溫傳感器故障，通過列舉可能故障原因及可解決的方案，通過第一步到第二步判斷，直至第三步、甚至更多步，逐級判斷，最終找到方案措施解決。挖掘機控制系統(tǒng)所有故障診斷依此為實現(xiàn)原理，在線故障診斷儀通過故障診斷數(shù)據(jù)庫中各系統(tǒng)的故障樹，逐級判斷，給出解決方案及措施，從而實現(xiàn)挖掘機整機的在線故障診斷。初始化及參數(shù)設置包括控制參數(shù)修改、功率匹配參數(shù)值修改、油門旋鈕標定、報警參數(shù)修改、GPS設定以及恢復默認參數(shù)。如圖5所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀主菜單操作窗口，通過登錄密碼，進入主菜單界面包括挖掘機系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、挖掘機系統(tǒng)故障診斷、系統(tǒng)初始化及參數(shù)標定、操作說明及版本信息。通過MID觸摸筆，可選擇菜單各項進入下級菜單。如圖6所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控操作窗口， 通過MID觸摸筆操作選擇此級菜單界面包括挖掘機當前功能監(jiān)控、發(fā)動機系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、 機器主控制器端子狀態(tài)監(jiān)控、曲線檢測及存儲、電噴發(fā)動機故障代碼。通過MID觸摸筆，可選擇菜單各項進入再下一級菜單，實現(xiàn)各狀態(tài)監(jiān)控。如圖9所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀實時曲線檢測操作窗口， 即曲線檢測及存儲的下一級菜單，系統(tǒng)最多可以同時顯示四條曲線，每一條曲線可以通過界面所設置的下拉框選擇所希望顯示的參數(shù)，包括發(fā)動機轉速、電磁閥電流、主泵壓力、扭矩百分比、瞬時油耗等，同時可以對每條曲線的顏色進行更改。如圖10所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀歷史曲線查詢操作窗口， 即曲線檢測及存儲的下一級菜單，用戶通過選擇起點及終點對數(shù)據(jù)進行保存，保存數(shù)據(jù)的第一行為各曲線參數(shù)名，從而便于在歷史曲線查看中對曲線進行識別。數(shù)據(jù)文件自動以當前的日期加時間的格式進行命名，自動保存到C AData，數(shù)據(jù)的存儲精度默認為200ms。如圖7所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀系統(tǒng)故障診斷操作窗口， 通過MID觸摸筆操作選擇此級菜單界面包括A類故障、B類故障。A類故障主要是指與控制系統(tǒng)相關聯(lián)的，可以從機器控制器中直接讀取的故障信息。B類故障主要是指除A類故障之外的，包括液壓系統(tǒng)管路及附件故障、常規(guī)電器電路故障、發(fā)動機啟動故障等其它故障。 類別應從大到小逐步細化，分類統(tǒng)計。B類故障操作方法與實現(xiàn)原理與A類故障相同。通過 MID觸摸筆，可選擇菜單各項進入再下一級菜單，實現(xiàn)各故障診斷。如圖8所示，為本發(fā)明中手持式故障診斷及參數(shù)調(diào)試儀系統(tǒng)參數(shù)設置操作窗口， 通過MID觸摸筆操作選擇此級菜單界面控制參數(shù)修改、功率匹配參數(shù)修改、報警參數(shù)修改、油門旋鈕標定、GPS設定、恢復默認參數(shù)等。通過MID觸摸筆，可選擇菜單各項進入再下一級菜單，實現(xiàn)各參數(shù)修改。
權利要求
1.一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器和GPS控制器，在線故障診斷儀通過CAN總線與主控制器相連、主控制器通過CAN總線與電噴發(fā)動機的ECM控制器、多功能顯示器及GPS控制器相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述在線故障診斷儀硬件為市場通用型的移動互聯(lián)網(wǎng)設備MID。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述在線故障診斷儀通過聯(lián)機工具PCAN-USB與主控制器CAN總線相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器、GPS控制器通過CAN總線構成局域網(wǎng)。
5.一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，其特征在于，包括如下步驟A、對系統(tǒng)進行功能選擇；B、判斷是否進行狀態(tài)監(jiān)控，是則對機器整機狀態(tài)進行監(jiān)控，并將工作參數(shù)保存，否則進入步驟C ；C、判斷是否進行故障診斷，是則根據(jù)狀態(tài)監(jiān)控的工作參數(shù)進行分析，否則進入驟D，判斷是否出現(xiàn)故障，是則通過多功能顯示器將一個或多個故障的原因及解決措施顯示出來， 否則進入步驟A ；D、判斷是否初始化及參數(shù)設置，是則對系統(tǒng)參數(shù)進行修改設定或初始化參數(shù)，否則進入步驟A。
6.根據(jù)權限5所述的一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，其特征在于，所述的狀態(tài)監(jiān)控包括當前功能監(jiān)控、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、端子狀態(tài)監(jiān)控、曲線檢測及存儲和發(fā)動機故障代碼。
7.根據(jù)權限5所述的一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，其特征在于，所述的故障診斷分兩類，一類故障信息可以從機器控制器中直接讀取，另一類包括動力故障診斷、液壓故障診斷和電器故障診斷。
8.根據(jù)權限5所述的一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，其特征在于，所述的故障診斷采用故障診斷樹分析判斷。
9.根據(jù)權限5所述的一種采用該故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法，其特征在于，所述的初始化及參數(shù)設置包括控制參數(shù)修改、功率匹配參數(shù)值修改、油門旋鈕標定、報警參數(shù)修改、GPS設定以及恢復默認參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機在線故障診斷系統(tǒng)及方法，屬于挖掘機故障診斷技術領域，包括在線故障診斷儀、主控制器、電噴發(fā)動機ECM控制器、多功能顯示器和GPS控制器，并利用此系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷的方法。有益效果是故障診斷儀選用市場通用MID，硬件配置高、技術成熟、攜帶方便，具有很好的軟件開發(fā)基礎平臺，易于開發(fā)新的應用軟件；該系統(tǒng)主要通過CAN總線構成的局域網(wǎng)進行各種數(shù)據(jù)和信息的通訊；通過故障診斷儀可以在線監(jiān)控整機更多的工作狀態(tài)、分析工作狀態(tài)、修改參數(shù)等，為維修工程師及技術人員提供更多的整機工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
文檔編號E02F9/26GK102433911SQ20111029204
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月1日 優(yōu)先權日2011年10月1日
發(fā)明者劉立祥, 孟凡建, 張宏, 楊梅, 王渠, 鄭磊, 陶仕甫, 高見廠 申請人:徐州徐工挖掘機械有限公司