iCAN系列功能模塊在工程機械中的應用

本文主要介紹CAN-bus總線技術在工程機械中的應用。重點以工程起重機為例，介紹如何將iCAN系列功能模塊、ZLG系列、CAN-bus接口卡、組建成一個可靠控制、易于開發(fā)的CAN-bus應用網絡，以及在工程機車控制網絡中快速應用的方法。

CAN-bus總線簡介

CAN-bus總線是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，最初被設計用作汽車電子控制單元（ECU：ElectricControlUnit）的串行數(shù)據(jù)傳輸網絡，現(xiàn)已被廣泛應用于歐洲的中高檔汽車中。近幾年來，由于CAN-bus總線極高的可靠性、實時性，CAN-bus總線開始進入中國各個行業(yè)的數(shù)據(jù)通訊應用，并于2002年被確定為電力通訊產品領域的國家標準。
CAN-bus網絡使用普通雙絞線作為傳輸介質，采用直線拓樸結構，單條網絡線路至少可連接110個節(jié)點，當通訊距離不超過40米時，數(shù)據(jù)傳輸速率可達1Mbps，最遠通訊距離可達10公里（使用標準CAN收發(fā)器PCA82C250/251芯片）。
CAN-bus網絡為多主結構網絡，根據(jù)信息幀優(yōu)先級進行總線訪問，大大提高了系統(tǒng)的性能；CAN總線采用短幀報文結構，實時性好，并具有完善的數(shù)據(jù)校驗、錯誤處理以及檢錯機制，此外CAN總線節(jié)點在嚴重錯誤下會自動脫離總線，對總線通訊沒有影響?！　AN-bus網絡中，數(shù)據(jù)收發(fā)、硬件檢錯均由CAN控制器硬件完成，大大增強了CAN-bus網絡的抗電磁干擾能力。
CAN-bus總線的適用范圍：可適用于節(jié)點數(shù)目很多，傳輸距離在10公里以內，安全性要求高的場合；也可適用于對實時性、安全性要求十分嚴格的機械控制網絡。
目前，國內的汽車、電梯行業(yè)已是CAN-bus應用的典型領域，工業(yè)控制、智能樓宇、煤礦設備等行業(yè)也得到了廣泛的應用。

工程機械行業(yè)的發(fā)展

由于嵌入式電腦、網絡通訊、微處理器、自動控制等先進技術的日漸廣泛應用，工程機械控制系統(tǒng)的性能和集成度已經有了很大的提高，工程機械的操作便利性、安全性都得到了大幅度提高。
在基于集中控制方式的工程機械中，一方面由于多個ECU單元的使用，各ECU之間的通訊越來越復雜，必然導致了更多的信號連接線，使控制系統(tǒng)安裝、維護手續(xù)繁瑣，運行的可靠性、應用的靈活性有所降低，維修難度增大；另一方面，為提高系統(tǒng)中信號的利用率，要求有大量的數(shù)據(jù)信息可以在不同的控制單元中共享，大量的控制信號也需要實時交換。傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)已落后于工程機械中現(xiàn)代通訊功能的需求。
傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結構示意圖如下：

因此，如何提高系統(tǒng)的性能，開發(fā)通訊應用的靈活性和方便性，降低使用和維護的成本是必須解決的問題，而CAN-bus總線在工程機械控制系統(tǒng)中的應用也能夠有效解決這些問題。