CAN總線在專用設(shè)備中的應(yīng)用

0 引言

CAN總線技術(shù)在汽車行業(yè)、工程機(jī)械等領(lǐng)域都已經(jīng)普遍應(yīng)用，由于其高性能、高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，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(chǎn)品上廣泛采用CAN總線技術(shù)。CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)(IS011898)，并已成為工業(yè)數(shù)據(jù)通信的主流技術(shù)之一。近年來國內(nèi)很多汽車行業(yè)、專用設(shè)備、通信、工程工業(yè)、醫(yī)療器械等行業(yè)也運(yùn)用這一技術(shù)，這樣大大提高了設(shè)備整機(jī)的可靠性、可檢測和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。本文主要講述 CAN總線在專用設(shè)備一高空作業(yè)平臺控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 設(shè)備CAN總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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(jī)械專用控制產(chǎn)品，具有兩個(gè)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(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，又可以作為獨(dú)立的控制器參與整臺設(shè)備的控制?？拐饎?dòng)，抗機(jī)械沖擊，防護(hù)等級高，適合惡劣環(huán)境。整臺設(shè)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(kuò)橋與縮橋接近開關(guān)、轉(zhuǎn)臺調(diào)平傾角傳感器、比例調(diào)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(gè)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，見圖1。

2 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

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(gè)操作界面，兩個(gè)操作界面都能對整臺設(shè)備進(jìn)行各種主要?jiǎng)幼鞯目刂?。再加上各檢測元器件和比例調(diào)節(jié)閥等，如果用傳統(tǒng)的電氣控制方式，很難實(shí)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(dòng)作的安全保證等，CAN總線的運(yùn)用很好的解決了這個(gè)問題：上下控制通過CAN總線通訊可以實(shí)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(jīng)驗(yàn)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。采用CAN總線技術(shù)，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(diǎn)的接線端，降低故障率;第三：降低裝配成本，減輕維護(hù)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(shè)備上選用美國SAUER DAN.FOSS的控制器及相應(yīng)元器件，運(yùn)用PLUS+1控制系統(tǒng)一功能完整的一個(gè)軟件包，又是一個(gè)圖形化用戶集成開發(fā)環(huán)境，包括了為編寫設(shè)備等控制應(yīng)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(hù)診斷軟件的開發(fā)工具。此軟件使用了形象化符號和圖標(biāo)元件，這使得我們工程技術(shù)人員很輕松的完成應(yīng)用軟件的開發(fā)。應(yīng)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(qiáng)了我們對自己產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，最大限度地保護(hù)了我們自己的知識產(chǎn)權(quán)。

PLUS+1控制系統(tǒng)的圖形化設(shè)計(jì)工具使得應(yīng)用程序有了更好的結(jié)構(gòu)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(dòng)作絕對的穩(wěn)定、安全、可靠，檢測出的各種數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確無誤。整臺設(shè)備控制點(diǎn)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(shí)際的運(yùn)用過程中得到了驗(yàn)證。主要控制模塊程序界面如圖2。進(jìn)入主控制模塊MC050下一層為各控制過程模塊程序，進(jìn)入U(xiǎn)nit—Config為CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)置見圖3。

通過圖2和圖3可以看出整個(gè)控制系統(tǒng)以CAN(CAN_0和CAN_1)總線連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主要控制有發(fā)動(dòng)機(jī)控制、回轉(zhuǎn)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(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)啟停及預(yù)熱開關(guān)、行走手柄(剎車鍵、左轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向)、回轉(zhuǎn)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(shè)備。

我們把剎車開關(guān)直接嵌入行走手柄，即手柄中加入握力開關(guān)，把底盤左右轉(zhuǎn)向設(shè)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?？刂葡到y(tǒng)最主要的是臂的伸縮升降與回轉(zhuǎn)，各動(dòng)作幅度等與臂架上進(jìn)行實(shí)時(shí)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(guān)，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(shí)，各操作開關(guān)與手柄通過CAN總線傳送到地面發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、閥等完成各部分動(dòng)作過程。另外，我們又把各故障報(bào)警輸出設(shè)置在工作平臺界面上，如果出現(xiàn)問題不只是沒有輸出動(dòng)作，還會(huì)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(fù)，可以用工作平臺上設(shè)置的應(yīng)急裝置讓操作者與隨同人員回到安全位置狀態(tài)。

5 結(jié)束語

總線技術(shù)以其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)，在現(xiàn)代分布式測量與控制技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用已愈來愈廣泛。各種總線的主控制器一般都內(nèi)嵌有相當(dāng)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(shè)計(jì)簡單及網(wǎng)絡(luò)使用維護(hù)方便等諸多特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場測量與控制技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。近年來很多汽車及專用設(shè)備等都已應(yīng)用CAN總線控制，CAN信息傳輸速度快，抗干擾能力強(qiáng)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上的其他節(jié)點(diǎn)及通信不受影響，故具有較強(qiáng)的抗干擾能力。