CAN-BUS總線在工程機械中的應用

一、前言： 　　

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡。是應用在現(xiàn)場、在微機化測量設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通訊系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。

最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)據(jù)通訊。廣泛運用于離散控制領域。CAN協(xié)議建立在ISO/OSI模型之上，其模型結(jié)構(gòu)只有三層。協(xié)議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。

目前CAN-bus總線技術在工程機械上的應用越來越普遍。無論是在歐洲、美洲，還是在亞洲，CAN-bus總線技術在工程機械領域都已經(jīng)普遍應用，國際上一些著名的工程機械大公司如CAT、VOLVO、利勃海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN-bus總線技術，大大提高了整機的可靠性、可檢測和可維修性，同時提高了智能化水平。而在國內(nèi)，CAN-bus總線控制系統(tǒng)也開始在工程汽車的控制系統(tǒng)中廣泛應用，在工程機械行業(yè)中也正在逐步推廣應用。本文以高空作業(yè)車為例詳細介紹控制系統(tǒng)方案； 　　高空作業(yè)車由于控制的點比較分散，并且要求控制系統(tǒng)絕對的穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)精確的控制要求。該系統(tǒng)的控制對象是××××高空作業(yè)車，即下車調(diào)平、主臂的伸縮、主臂的變幅，曲臂的展收，以及回轉(zhuǎn)等。并能夠?qū)崿F(xiàn)自動展車、收車的功能。CANBUS很好的滿足了這些要求，在實際的運用中驗證是切實可行的。

二、系統(tǒng)圖：

　　三、控制系統(tǒng)元件分布圖：

　　高空作業(yè)車控制系統(tǒng)各組成單元大體分布圖 　　

四、實現(xiàn)功能： 　　

1、工作斗調(diào)平 　　

2、變幅控制，伸長控制，幅度限制： 　　

3、底盤調(diào)平，手動，自動； 　　

四腳調(diào)平的精度根據(jù)要求確定，選用不同的調(diào)平傳感器和元器件。下車調(diào)平系統(tǒng)選用SPN-C17模塊和傾角傳感器，只有下車調(diào)平結(jié)束以及正確判斷出工作模式之后，并將信號通過CANBUS總線傳入上車，上車才能動作。

4、轉(zhuǎn)臺/工作斗電先導操作（基本手動動作） 　　

主要是手柄的動作等其他的控制動作。

5、能實現(xiàn)工作平臺的等幅運動和等高運動 　　

考慮到實際工程中的應用。根據(jù)需要可以增加此功能。

6、HMI友好界面顯示 　

可以在HMI上方便調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)。動畫顯示當前機器狀態(tài)。

7、動畫顯示運動軌跡 　　

在顯示屏上顯示工作斗的運動軌跡，同時界面上會有一個設定軌跡線，當工作斗運動的軌跡超出設定軌跡線。限定相應方向的動作。

8、故障智能顯示與診斷 　　

融合以往的經(jīng)驗和電子技術。并根據(jù)實際情況限定某些可能引發(fā)的危險操作。

9、黑匣子功能 　　

記錄歷史參數(shù)。

10、自動收展車 　　

在判定（程序）或者人為判定可以進行收展車的動作的時候，允許自動收展車。

11、工作斗防碰 　　通過安裝在工作斗上的超聲波傳感器檢測周圍故障物. 　　

五、系統(tǒng)特色： 　　

1、采用CAN-BUS總線技術，省線，降低故障率和裝配成本，減輕維護成本： 　　

由于高空作業(yè)車具有地面轉(zhuǎn)臺和高空平臺兩個操作平臺，兩個平臺都能對上車進行各種動作的控制。這里就有一個上下操作平臺的工作人員的協(xié)調(diào)問題，例如操作的優(yōu)先級、系統(tǒng)的冗余、動作的安全保證，如果用傳統(tǒng)的電氣控制，很難實現(xiàn)上下平臺的通訊問題，CANBUS的運用很好的解決了這個問題：上下平臺通過CANBUS通訊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，通過顯示終端操作人員可以實時的了解到對方的操作情況，避免了以前那種完全依靠操作人員的經(jīng)驗和相互的協(xié)調(diào)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。

　　2、PID等高級算法的應用； 　　五、系統(tǒng)硬件組成圖：

六、系統(tǒng)軟件： 　　

控制器編程采用CoDeSys平臺，CoDeSys是一種完善的PLC軟件編程工具，它支持IEC1131-3標準IL、ST、FBD、LD、SFC等PLC編程語言，用戶可在同一項目中根據(jù)需要選擇不同的編寫主程序、子程序、功能模塊等。顯示器SPN-2025采用嵌入式系統(tǒng)技術，集成了軟硬件于一體的相當于一臺486電腦的顯示終端,采用VC++編程環(huán)境，自由度較高，功能強大。各模塊之間通過CANBUS總線連接。