CAN總線(xiàn)在專(zhuān)用設備中的應用

0 引言

CAN總線(xiàn)技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)、工程機械等領(lǐng)域都已經(jīng)普遍應用，由于其高性能、高可靠性及獨特的設計，越來(lái)越受到人們的重視，國際上一些著(zhù)名的公司都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線(xiàn)技術(shù)。CAN已經(jīng)形成國際標準(IS011898)，并已成為工業(yè)數據通信的主流技術(shù)之一。近年來(lái)國內很多汽車(chē)行業(yè)、專(zhuān)用設備、通信、工程工業(yè)、醫療器械等行業(yè)也運用這一技術(shù)，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(shí)提高了智能化水平。本文主要講述 CAN總線(xiàn)在專(zhuān)用設備一高空作業(yè)平臺控制系統中的應用。

1 設備CAN總線(xiàn)系統網(wǎng)絡(luò )結構

高空作業(yè)平臺控制系統采用的是美國SAUER DANFOSS的MC050控制器。此控制器是行走機械專(zhuān)用控制產(chǎn)品，具有兩個(gè)CAN總線(xiàn)通信接口(CAN_0和CAN_1)，在分布式車(chē)輛控制系統中，既可以成為系統控制網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)節點(diǎn)，又可以作為獨立的控制器參與整臺設備的控制?？拐饎?dòng)，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(cháng)角傳感器、底盤(pán)車(chē)橋擴橋與縮橋接近開(kāi)關(guān)、轉臺調平傾角傳感器、比例調節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 )結構，見(jiàn)圖1。

2 控制系統特點(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備進(jìn)行各種主要動(dòng)作的控制。再加上各檢測元器件和比例調節閥等，如果用傳統的電氣控制方式，很難實(shí)現上下操作與各檢i見(jiàn)0元器件等部件的通訊問(wèn)題，例如操作的優(yōu)先級、系統的冗余、動(dòng)作的安全保證等，CAN總線(xiàn)的運用很好的解決了這個(gè)問(wèn)題：上下控制通過(guò)CAN總線(xiàn)通訊可以實(shí)現數據的共享，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)調程度，提高了系統的可靠安全性能，減少了人為因素的不利影響。采用CAN總線(xiàn)技術(shù)，第一：節省大量線(xiàn)纜，只需一條CAN總線(xiàn);第二：減少了很多輸入輸出節點(diǎn)的接線(xiàn)端，降低故障率;第三：降低裝配成本，減輕維護成本;第四：信號系統傳輸速度高、安全、穩定、可靠等。

3 PLUS+1 GUIDE系統軟件

近年來(lái)我們專(zhuān)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控制系統一功能完整的一個(gè)軟件包，又是一個(gè)圖形化用戶(hù)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括了為編寫(xiě)設備等控制應用軟件的圖形化開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)CAN總線(xiàn)下載軟件的下載工具和創(chuàng )建用戶(hù)自己的維護診斷軟件的開(kāi)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(shù)人員很輕松的完成應用軟件的開(kāi)發(fā)。應用軟件最終以圖形化的方式表現出來(lái)，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(chǎn)品的設計生產(chǎn)能力，最大限度地保護了我們自己的知識產(chǎn)權。

PLUS+1控制系統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)于傳統的使用基于C語(yǔ)言的編程軟件或其他非圖形化的編程開(kāi)發(fā)軟件工具。

4 系統主要控制部分

高空作業(yè)平臺要求控制系統各動(dòng)作絕對的穩定、安全、可靠，檢測出的各種數據必須準確無(wú)誤。整臺設備控制點(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(xiàn)很好的滿(mǎn)足了這些要求，在實(shí)際的運用過(guò)程中得到了驗證。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(guò)程模塊程序，進(jìn)入Unit—Config為CAN網(wǎng)絡(luò )設置見(jiàn)圖3。

通過(guò)圖2和圖3可以看出整個(gè)控制系統以CAN(CAN_0和CAN_1)總線(xiàn)連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，主要控制有發(fā)動(dòng)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(dòng)機啟停及預熱開(kāi)關(guān)、行走手柄(剎車(chē)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(chē)開(kāi)關(guān)直接嵌入行走手柄，即手柄中加入握力開(kāi)關(guān)，把底盤(pán)左右轉向設置在手柄上端，這樣既節省了操作界面的空間位置又方便了操作者?？刂葡到y最主要的是臂的伸縮升降與回轉，各動(dòng)作幅度等與臂架上進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的長(cháng)角傳感器，以CAN總線(xiàn)傳送的長(cháng)度與角度信息密切相關(guān)，通過(guò)CAN總線(xiàn)傳來(lái)的數據決定臂的伸縮量和升降幅度等。同時(shí)，各操作開(kāi)關(guān)與手柄通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到地面發(fā)動(dòng)機、泵、閥等完成各部分動(dòng)作過(guò)程。另外，我們又把各故障報警輸出設置在工作平臺界面上，如果出現問(wèn)題不只是沒(méi)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場(chǎng)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(yǔ)

總線(xiàn)技術(shù)以其獨有的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)，在現代分布式測量與控制技術(shù)領(lǐng)域中應用已愈來(lái)愈廣泛。各種總線(xiàn)的主控制器一般都內嵌有相當完善的、開(kāi)放式的互聯(lián)通信協(xié)議，它具有通信速度快、誤碼率低、開(kāi)發(fā)設計簡(jiǎn)單及網(wǎng)絡(luò )使用維護方便等諸多特點(diǎn)，是實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化現場(chǎng)測量與控制技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。近年來(lái)很多汽車(chē)及專(zhuān)用設備等都已應用CAN總線(xiàn)控制，CAN信息傳輸速度快，抗干擾能力強，當節點(diǎn)嚴重錯誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節點(diǎn)與總線(xiàn)的聯(lián)系，使總線(xiàn)上的其他節點(diǎn)及通信不受影響，故具有較強的抗干擾能力。