最完整的液壓總線多路閥解析

首先我們來(lái)說(shuō)說(shuō)，總線多路閥到底是個(gè)什么產(chǎn)品？

（一）剖析總線多路閥

顧名思義，總線多路閥依舊是一臺(tái)多路閥，只不過(guò)采用了總線通訊的方式。總線一詞的英文是Bus，就像一輛公共巴士帶著數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)高速公路上奔馳。相比于傳統(tǒng)的電壓電流型控制信號(hào)，總線攜帶的信息量更大也更豐富。工程機(jī)械中，通常使用CANbus（Bus的一種），這是博世集團(tuán)為了簡(jiǎn)化車(chē)輛內(nèi)部線束的復(fù)雜程度，而提出來(lái)的一種通信解決方案，經(jīng)過(guò)不斷地實(shí)踐豐富，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前的汽車(chē)工業(yè)基本上所有的通訊都采用CANbus，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)近些年，也逐步接受并在成熟批量的機(jī)器上使用，比如消防車(chē)，混凝土泵車(chē)，高空作業(yè)平臺(tái)，起重機(jī)等。

傳統(tǒng)的電流型多路閥采用單點(diǎn)通訊，即一個(gè)控制器的輸出口連接到一個(gè)多路閥電磁鐵，電流信號(hào)分別傳輸，針對(duì)特定動(dòng)作，控制器就對(duì)該動(dòng)作對(duì)應(yīng)的針腳輸出電流或電壓信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)電磁鐵。有多少個(gè)電磁鐵就需要與之相應(yīng)數(shù)量的控制器輸出口進(jìn)行連接。就像私家車(chē)，專(zhuān)車(chē)專(zhuān)用。這就意味著控制器需要配置很多的I/O端口。

而總線型的多路閥，采用的是總線數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行信號(hào)傳輸，一個(gè)數(shù)據(jù)包可以傳輸?shù)皆摋l線路上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)（每一片閥），只有ID匹配的節(jié)點(diǎn)才會(huì)對(duì)指令做出響應(yīng)。一個(gè)CAN口就可以控制多個(gè)執(zhí)行器，即多片閥。這就相當(dāng)于公交車(chē)，任何人都可以上車(chē)，也可以在目的地下車(chē)，一輛車(chē)滿(mǎn)足所有人的需求，而且總線的傳輸速度比公交車(chē)快多了。

總結(jié)一下，總線多路閥具有哪些特點(diǎn)，能帶來(lái)哪些好處呢？

• 第一點(diǎn)，減少線束需求，一根線就能夠與整組閥甚至多組閥進(jìn)行通信。相比起電流閥來(lái)說(shuō)，節(jié)省的線束不是一根兩根，可能是十根二十根，甚至上百根。不僅成本節(jié)省了下來(lái)，布線也變得更加簡(jiǎn)單了。

• 第二點(diǎn)，有效減少對(duì)控制器輸入輸出I/O端口的需求，理論上一個(gè)CAN口就可以控制很多閥片，匹配得當(dāng)，控制器成本也能節(jié)省不少。

• 第三點(diǎn)，隨著線束的減少，整車(chē)的重量也得以減輕。別小看一根根線束，據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于一輛汽車(chē)，使用總線后電纜長(zhǎng)度減少2000m（標(biāo)準(zhǔn)跑道5圈），重量可減輕至少50KG。隨著重量減輕，能耗變小，經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)更好。

• 第四點(diǎn)，狀態(tài)反饋。總線閥具有實(shí)時(shí)反饋狀態(tài)的功能，按照一定的周期，不停反饋?zhàn)约旱臓顟B(tài)，比如閥芯位置，溫度，正常/故障狀態(tài)等信息，可以幫助主機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)了然于心。

• 第五點(diǎn)，故障診斷。工程車(chē)輛不可避免地會(huì)遇到一些故障停機(jī)的情況，傳統(tǒng)的多路閥，沒(méi)有任何的故障輔助診斷功能，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一步步排查，從機(jī)械，液壓，電氣，軟件等各個(gè)方面想辦法。而總線閥組，在出現(xiàn)故障后會(huì)將歷史故障信息記錄到內(nèi)存中，在排故時(shí)可以讀取到發(fā)生過(guò)的故障，可以快速定位到故障原因，進(jìn)而快速解決。

• 第六點(diǎn)，控制精準(zhǔn)，指哪打哪。常見(jiàn)的總線多路閥都配備了閥芯位移傳感器，通過(guò)閉環(huán)控制，閥芯行程控制精準(zhǔn)了，再配合壓力補(bǔ)償器將壓差固定，即可實(shí)現(xiàn)精確的流量輸出。比如丹佛斯的PVG總線多路閥，滯環(huán)可以達(dá)到1%，這個(gè)水平就相當(dāng)高了。

以上六點(diǎn)是最為典型的總線多路閥特點(diǎn)，除此之外，還可以結(jié)合系統(tǒng)控制，做出更多的衍生。比如，在閥前補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電子流量分享，智能AI控制，軌跡規(guī)劃等高級(jí)功能。

上述將總線多路閥是什么，具有什么特點(diǎn)，能帶來(lái)哪些好處做了說(shuō)明介紹，那么當(dāng)我真的有項(xiàng)目需要用到總線多路閥，我應(yīng)該選擇哪家的產(chǎn)品，如何來(lái)選擇呢？下面就進(jìn)入到第二部分。

（二）哪些品牌具有總線多路閥，該怎么來(lái)選擇？

隨著數(shù)字化時(shí)代的來(lái)臨，主機(jī)廠逐漸接受并主動(dòng)使用總線多路閥產(chǎn)品。在此助推下，越來(lái)越多的多路閥廠商借著東風(fēng)也在推出總線型產(chǎn)品，這其中主要有四大類(lèi)型：

• 一類(lèi)是在多年前就已經(jīng)自主研發(fā)總線控制模塊，配套自家的閥體推出總線多路閥，并且已經(jīng)使用多年經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。代表廠家有丹佛斯，力士樂(lè)等一線知名國(guó)際品牌。

• 二類(lèi)是購(gòu)買(mǎi)第三方總線控制模塊，結(jié)合自家的閥體組合成總線閥組，缺點(diǎn)是電控模塊采購(gòu)成本高，核心技術(shù)掌握在第三方手中；優(yōu)點(diǎn)也很明顯，可以快速推出總線產(chǎn)品，節(jié)省研發(fā)費(fèi)用，且技術(shù)相對(duì)成熟，代表廠家有恒立，諾瑪，科邁等。其中也有部分廠家在這種合作過(guò)程中，對(duì)總線模塊進(jìn)行研究并嘗試自主研發(fā)生產(chǎn)，目前已有些推出了自己的控制模塊產(chǎn)品。

• 三類(lèi)是專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)總線控制模塊，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品賣(mài)給多路閥生產(chǎn)商，賺取核心零件利潤(rùn)。如Tecnord，Thomas等。

• 四類(lèi)是嘗試自己設(shè)計(jì)研發(fā)總線控制模塊，并已經(jīng)推出產(chǎn)品，但還需要市場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，如閥智寶，Walvoil等。

丹佛斯PVG總線多路閥

目前市面上能聽(tīng)到的總線多路閥品牌歸類(lèi)：

進(jìn)口品牌

丹佛斯

力士樂(lè)

哈威

布赫

Walvoil

國(guó)產(chǎn)品牌

恒立

諾瑪

科邁

閥智寶

總線控制模塊

托馬斯

Tecnord

了解品牌后，接下來(lái)該怎么選擇總線多路閥呢？

總體來(lái)說(shuō)，需要從兩方面進(jìn)行權(quán)衡，一是應(yīng)用場(chǎng)景，二是技術(shù)要求。

• 應(yīng)用場(chǎng)景，需要考慮車(chē)輛是否出口，出口目的地對(duì)產(chǎn)品的功能安全和認(rèn)證等是否有要求；比如起重機(jī)、高空作業(yè)車(chē)等就要求具有較高的安全等級(jí)。
  

• 技術(shù)要求，最主要的三個(gè)基本參數(shù)，一為總線協(xié)議，工程機(jī)械一般就用兩種，SAE J1939或CANopen，需要結(jié)合整車(chē)的配置和通信來(lái)選擇；二是節(jié)點(diǎn)ID，每一條總線上不能有重復(fù)的節(jié)點(diǎn)ID，需要統(tǒng)籌分配；三是波特率，也叫比特率，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸量和車(chē)輛總線長(zhǎng)度，選擇合適的波特率有助于提高通訊效率和穩(wěn)定性。除了這三個(gè)最基礎(chǔ)的參數(shù)外，還有一些定制化的參數(shù)設(shè)置，如故障監(jiān)控形式，斜坡，比例縮放等，得根據(jù)具體情況來(lái)考慮。

不同廠家的總線多路閥產(chǎn)品都具有自身的特點(diǎn)，由于篇幅有限，不再詳細(xì)展開(kāi)。如果大家比較感興趣，后續(xù)可以單獨(dú)進(jìn)行詳細(xì)介紹。有需要的歡迎留言告知。

（三）如果已經(jīng)拿到總線閥組，如何實(shí)現(xiàn)控制？

想要控制總線多路閥，首先需要了解總線的報(bào)文形式，將特定的控制報(bào)文發(fā)送到總線上，對(duì)應(yīng)的閥片就會(huì)響應(yīng)，開(kāi)啟閥芯，輸出流量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。

總線通信中，采用十六進(jìn)制居多，先來(lái)了解一下進(jìn)制的基本概念。

平常我們?cè)谏钪惺褂玫氖鞘M(jìn)制（Dec)，累計(jì)到9，再往上就需要進(jìn)一位，變成10。而計(jì)算機(jī)中采用的是數(shù)字量，要么開(kāi)要么關(guān)，這就是二進(jìn)制(Bin)，0或者1，01再增加，就需要往上進(jìn)一位，變成10. 在發(fā)送總線報(bào)文時(shí)，往往使用十六進(jìn)制（Hex)，內(nèi)容更加簡(jiǎn)練，十六進(jìn)制中，9往上增加，變成A，直到F才往前進(jìn)一位，變成10（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制16，對(duì)應(yīng)二進(jìn)制0001 0000）。具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以參考下表：

報(bào)文格式

總線報(bào)文采用如下格式進(jìn)行通信，其中Message ID指示控制的節(jié)點(diǎn)和控制類(lèi)別；DLC為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，最多8個(gè)字節(jié)；Data bytes則包含具體的控制信息，如開(kāi)度百分比，油口方向等。

不管是SAE J1939還是CANopen協(xié)議都是采用該格式來(lái)發(fā)送報(bào)文，區(qū)別在于具體的報(bào)文內(nèi)容有不同的定義。

例如，SAE J1939協(xié)議，下面這條指令就是讓節(jié)點(diǎn)ID為86(Hex)的閥片保持在中位待機(jī)；

而下面這條開(kāi)度報(bào)文發(fā)出后，將驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID為86(Hex)的閥片打開(kāi)B口，并且輸出全流量的60%，就是這么簡(jiǎn)單即可完成對(duì)多路閥的控制。

對(duì)于CANopen協(xié)議，報(bào)文內(nèi)容不同，但報(bào)文的格式保持一致。

例如，下面這條為中位指令，控制節(jié)點(diǎn)ID為18(Hex)的閥片保持在中位待命；

下面這條為開(kāi)度指令，控制節(jié)點(diǎn)ID為18(Hex)的閥片，打開(kāi)A口100%的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)A口全流量輸出。

（不同的設(shè)置，用于控制及反饋的報(bào)文也可能不同）

以上是控制開(kāi)度的指令報(bào)文，總線閥控制中還有其他的報(bào)文，用于實(shí)現(xiàn)不同的功能。各種控制報(bào)文涉及到的內(nèi)容會(huì)很多，篇幅有限，就不在此詳細(xì)展開(kāi)了。開(kāi)度控制報(bào)文可以實(shí)現(xiàn)最基本的驅(qū)動(dòng)，但想充分發(fā)揮出總線閥的特點(diǎn)，還需要讀取實(shí)時(shí)的反饋報(bào)文，做好參數(shù)解析，配合車(chē)輛的功能要求實(shí)現(xiàn)更多的控制及監(jiān)控邏輯。