CAN總線在專用設備中的應用

0 引言

CAN總線技術在汽車行業(yè)、工程機械等領域都已經普遍應用，由于其高性能、高可靠性及獨特的設計，越來越受到人們的重視，國際上一些著名的公司都在自己的產品上廣泛采用CAN總線技術。CAN已經形成國際標準(IS011898)，并已成為工業(yè)數(shù)據(jù)通信的主流技術之一。近年來國內很多汽車行業(yè)、專用設備、通信、工程工業(yè)、醫(yī)療器械等行業(yè)也運用這一技術，這樣大大提高了設備整機的可靠性、可檢測和可維修性，同時提高了智能化水平。本文主要講述 CAN總線在專用設備一高空作業(yè)平臺控制系統(tǒng)中的應用。

1 設備CAN總線系統(tǒng)網絡結構

高空作業(yè)平臺控制系統(tǒng)采用的是美國SAUER DANFOSS的MC050控制器。此控制器是行走機械專用控制產品，具有兩個CAN總線通信接口(CAN_0和CAN_1)，在分布式車輛控制系統(tǒng)中，既可以成為系統(tǒng)控制網絡中的一個節(jié)點，又可以作為獨立的控制器參與整臺設備的控制?？拐饎?，抗機械沖擊，防護等級高，適合惡劣環(huán)境。整臺設備采用CAN通信，把工作平臺上控制操作臺、地面控制操作臺、主臂上的長角傳感器、底盤車橋擴橋與縮橋接近開關、轉臺調平傾角傳感器、比例調節(jié)閥以及工作平臺超載檢測用壓力變送器等相互連接成為一個通信網絡結構，見圖1。

2 控制系統(tǒng)特點

由于高空作業(yè)平臺具有工作平臺上控制操作臺、地面控制操作臺兩個操作界面，兩個操作界面都能對整臺設備進行各種主要動作的控制。再加上各檢測元器件和比例調節(jié)閥等，如果用傳統(tǒng)的電氣控制方式，很難實現(xiàn)上下操作與各檢i見0元器件等部件的通訊問題，例如操作的優(yōu)先級、系統(tǒng)的冗余、動作的安全保證等，CAN總線的運用很好的解決了這個問題：上下控制通過CAN總線通訊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，避免了以前那種完全依靠操作人員的經驗和相互的協(xié)調程度，提高了系統(tǒng)的可靠安全性能，減少了人為因素的不利影響。采用CAN總線技術，第一：節(jié)省大量線纜，只需一條CAN總線;第二：減少了很多輸入輸出節(jié)點的接線端，降低故障率;第三：降低裝配成本，減輕維護成本;第四：信號系統(tǒng)傳輸速度高、安全、穩(wěn)定、可靠等。

3 PLUS+1 GUIDE系統(tǒng)軟件

近年來我們專用設備上選用美國SAUER DAN.FOSS的控制器及相應元器件，運用PLUS+1控制系統(tǒng)一功能完整的一個軟件包，又是一個圖形化用戶集成開發(fā)環(huán)境，包括了為編寫設備等控制應用軟件的圖形化開發(fā)工具，通過CAN總線下載軟件的下載工具和創(chuàng)建用戶自己的維護診斷軟件的開發(fā)工具。此軟件使用了形象化符號和圖標元件，這使得我們工程技術人員很輕松的完成應用軟件的開發(fā)。應用軟件最終以圖形化的方式表現(xiàn)出來，而且程序文件就是這些圖形。這樣大大加強了我們對自己產品的設計生產能力，最大限度地保護了我們自己的知識產權。

PLUS+1控制系統(tǒng)的圖形化設計工具使得應用程序有了更好的結構和更易于理解。這些都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的使用基于C語言的編程軟件或其他非圖形化的編程開發(fā)軟件工具。

4 系統(tǒng)主要控制部分

高空作業(yè)平臺要求控制系統(tǒng)各動作絕對的穩(wěn)定、安全、可靠，檢測出的各種數(shù)據(jù)必須準確無誤。整臺設備控制點多而雜，工作平臺上的操作與地面控制操作相互制約等，CAN總線很好的滿足了這些要求，在實際的運用過程中得到了驗證。主要控制模塊程序界面如圖2。進入主控制模塊MC050下一層為各控制過程模塊程序，進入Unit—Config為CAN網絡設置見圖3。

通過圖2和圖3可以看出整個控制系統(tǒng)以CAN(CAN_0和CAN_1)總線連接成一個網絡，主要控制有發(fā)動機控制、回轉控制、臂伸縮與升降控制等?？刂撇僮鞑糠址譃楣ぷ髌脚_和地面，主要操作部分在工作平臺，工作平臺設置有發(fā)動機啟停及預熱開關、行走手柄(剎車鍵、左轉向、右轉向)、回轉和臂伸縮與臂升降操作手柄，在工作平臺上就可以很方便自由地操作設備。

我們把剎車開關直接嵌入行走手柄，即手柄中加入握力開關，把底盤左右轉向設置在手柄上端，這樣既節(jié)省了操作界面的空間位置又方便了操作者。控制系統(tǒng)最主要的是臂的伸縮升降與回轉，各動作幅度等與臂架上進行實時檢測的長角傳感器，以CAN總線傳送的長度與角度信息密切相關，通過CAN總線傳來的數(shù)據(jù)決定臂的伸縮量和升降幅度等。同時，各操作開關與手柄通過CAN總線傳送到地面發(fā)動機、泵、閥等完成各部分動作過程。另外，我們又把各故障報警輸出設置在工作平臺界面上，如果出現(xiàn)問題不只是沒有輸出動作，還會讓操作者很清楚是哪部分出了故障，如果發(fā)生的故障操作者不能現(xiàn)場恢復，可以用工作平臺上設置的應急裝置讓操作者與隨同人員回到安全位置狀態(tài)。

5 結束語

總線技術以其獨有的技術優(yōu)勢和特點，在現(xiàn)代分布式測量與控制技術領域中應用已愈來愈廣泛。各種總線的主控制器一般都內嵌有相當完善的、開放式的互聯(lián)通信協(xié)議，它具有通信速度快、誤碼率低、開發(fā)設計簡單及網絡使用維護方便等諸多特點，是實現(xiàn)網絡化現(xiàn)場測量與控制技術的一個發(fā)展方向。近年來很多汽車及專用設備等都已應用CAN總線控制，CAN信息傳輸速度快，抗干擾能力強，當節(jié)點嚴重錯誤時，具有自動關閉的功能，以切斷該節(jié)點與總線的聯(lián)系，使總線上的其他節(jié)點及通信不受影響，故具有較強的抗干擾能力。