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(xiàn)技術(shù)在工程機械中的應用。重點(diǎn)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(gè)可靠控制、易于開(kāi)發(fā)的CAN-bus應用網(wǎng)絡(luò )，以及在工程機車(chē)控制網(wǎng)絡(luò )中快速應用的方法。

CAN-bus總線(xiàn)簡(jiǎn)介

CAN-bus總線(xiàn)是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，最初被設計用作汽車(chē)電子控制單元（ECU：ElectricControlUnit）的串行數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，現已被廣泛應用于歐洲的中高檔汽車(chē)中。近幾年來(lái)，由于CAN-bus總線(xiàn)極高的可靠性、實(shí)時(shí)性，CAN-bus總線(xiàn)開(kāi)始進(jìn)入中國各個(gè)行業(yè)的數據通訊應用，并于2002年被確定為電力通訊產(chǎn)品領(lǐng)域的國家標準。
CAN-bus網(wǎng)絡(luò )使用普通雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)，采用直線(xiàn)拓樸結構，單條網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路至少可連接110個(gè)節點(diǎn)，當通訊距離不超過(guò)40米時(shí)，數據傳輸速率可達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(wǎng)絡(luò )為多主結構網(wǎng)絡(luò )，根據信息幀優(yōu)先級進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，大大提高了系統的性能；CAN總線(xiàn)采用短幀報文結構，實(shí)時(shí)性好，并具有完善的數據校驗、錯誤處理以及檢錯機制，此外CAN總線(xiàn)節點(diǎn)在嚴重錯誤下會(huì )自動(dòng)脫離總線(xiàn)，對總線(xiàn)通訊沒(méi)有影響?！　AN-bus網(wǎng)絡(luò )中，數據收發(fā)、硬件檢錯均由CAN控制器硬件完成，大大增強了CAN-bus網(wǎng)絡(luò )的抗電磁干擾能力。
CAN-bus總線(xiàn)的適用范圍：可適用于節點(diǎn)數目很多，傳輸距離在10公里以?xún)?，安全性要求高的?chǎng)合；也可適用于對實(shí)時(shí)性、安全性要求十分嚴格的機械控制網(wǎng)絡(luò )。
目前，國內的汽車(chē)、電梯行業(yè)已是CAN-bus應用的典型領(lǐng)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(wǎng)絡(luò )通訊、微處理器、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)的日漸廣泛應用，工程機械控制系統的性能和集成度已經(jīng)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(gè)ECU單元的使用，各ECU之間的通訊越來(lái)越復雜，必然導致了更多的信號連接線(xiàn)，使控制系統安裝、維護手續繁瑣，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，為提高系統中信號的利用率，要求有大量的數據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(shí)時(shí)交換。傳統的集中式控制系統已落后于工程機械中現代通訊功能的需求。
傳統的控制系統結構示意圖如下：

因此，如何提高系統的性能，開(kāi)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(wèn)題，而CAN-bus總線(xiàn)在工程機械控制系統中的應用也能夠有效解決這些問(wèn)題。