現(xiàn)場總線iCAN網(wǎng)絡(luò)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

2．解決方案

起重力矩限制系統(tǒng)的CAN-bus解決方案為：系統(tǒng)采用一塊PC104-CAN2I雙路CAN接口卡、一個(gè)iCAN-4017 模擬量輸入模塊以及一個(gè)iCAN-4050 數(shù)字量輸入輸出模塊。起重力矩限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 3 所示：

圖3

1）PC104-CAN2I 雙路CAN 接口卡作為CAN 網(wǎng)絡(luò)主控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)采集模塊的管理。PC104-CAN2I 接口卡配備2 個(gè)通道CAN 接口， CAN 通道采用光電隔離措施，增強(qiáng)了系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。電路板采用4 層板技術(shù)，SMT 工藝，抗干擾能力強(qiáng)，保障長期運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

2）iCAN-4017 模擬量輸入模塊主要技術(shù)參數(shù)如下：

單電源供電，供電電壓：＋10V～+30V DC；

8 路模擬量輸入通道；

16 位分辨率ADC；

電壓輸入范圍：±10V （默認(rèn)）、±5V、 ±2.5V、±1V、±500mV、±150mV；

電流輸入范圍：±20mA（需外接125Ω 精密電阻）。

采用iCAN-4017 模擬量輸入模塊的四路輸入通道用于采集系統(tǒng)中長度傳感器、角度傳感器以及壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)。

3）iCAN-4050 數(shù)字量輸入輸出模塊主要技術(shù)參數(shù)如下：

單電源供電，供電電壓：＋10V～+30V DC；

8 路開關(guān)量輸入通道；

8 路開關(guān)量輸出通道；

開關(guān)量輸入信號：高電平： +3.5 V～+30V，低電平：≤+1V ；

開關(guān)量輸出信號：集電極開漏輸出，最大負(fù)載電壓+30V，電流30mA。采用iCAN-4050 數(shù)字量輸入輸出模塊四路輸出通道用于提供數(shù)字量輸出信號。

3．系統(tǒng)說明

起重力矩限制系統(tǒng)通過iCAN 模塊檢測各傳感器的信號，各模塊通過CAN 總線將傳感器數(shù)據(jù)傳送到控制主機(jī)進(jìn)行處理，系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示在人機(jī)界面上。該系統(tǒng)能夠警示危險(xiǎn)工況，診斷并排除故障。在危險(xiǎn)工況下，通過實(shí)時(shí)地控制輸出模塊，使系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，防止事故的發(fā)生。

起重力矩限制系統(tǒng)軟件采用VC++開發(fā)。系統(tǒng)軟件對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)工作狀態(tài)，并以圖形化的界面顯示，在危險(xiǎn)狀態(tài)下及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，并可以根據(jù)鍵盤指令進(jìn)行相應(yīng)的控制。

在起重力矩限制系統(tǒng)中采用了iCAN-4017 模塊以及iCAN-4050 模塊各一個(gè)。在滿足系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)之上，模擬量輸入、數(shù)字量輸入以及開關(guān)量輸出均有剩余通道，可以方便未來產(chǎn)品功能的擴(kuò)展。

該起重力矩限制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：通過CAN-bus 總線實(shí)現(xiàn)對各傳感器信號的采集以及輸出裝置的控制，使得系統(tǒng)十分容易構(gòu)建，布線安裝十分方便；同時(shí)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、實(shí)時(shí)響應(yīng)性好。而且通過CAN-bus 總線的應(yīng)用，使該起重力矩限制系統(tǒng)的很容易作為一個(gè)子系統(tǒng)嵌入到起重機(jī)的控制系統(tǒng)中。

通過實(shí)際的運(yùn)行測試表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，維護(hù)接口方便，性能價(jià)格比較高。

五、結(jié)論

CAN-bus 總線的應(yīng)用使工程機(jī)械控制系統(tǒng)功能具有良好的可擴(kuò)展性，易于實(shí)現(xiàn)對各分系統(tǒng)得集中監(jiān)測和管理。此外CAN-bus 總線的應(yīng)用使用戶的使用、維護(hù)、故障診斷更加靈活和方便，例如起重機(jī)在出廠調(diào)試時(shí)，工廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過CAN-bus 總線訪問其控制系統(tǒng)，記錄保存調(diào)試數(shù)據(jù)，以作為在故障時(shí)維修的原始參考數(shù)據(jù)。

隨著CAN-bus 總線在工程機(jī)械中的不斷應(yīng)用，必將大大提高工程機(jī)械的可靠性、可檢測、可維修性以及智能化水平。依靠強(qiáng)大的專業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)、NXP 半導(dǎo)體的領(lǐng)先技術(shù)，我們始終執(zhí)著于工程機(jī)械行業(yè)中CAN-bus 總線的應(yīng)用推廣，為客戶提供更多的優(yōu)質(zhì)的解決方案。