CAN-BUS总线在工程机械中的应用

一、前言： 　　

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网络。是应用在现场、在微机化测量设备之间实现双向串行多节点数字通讯系统，是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行机构的数据通讯。广泛运用于离散控制领域。CAN协议建立在ISO/OSI模型之上，其模型结构只有三层。协议分为Can2.0A, CAN2.0B,CANopen几种。

目前CAN-bus总线技术在工程机械上的应用越来越普遍。无论是在欧洲、美洲，还是在亚洲，CAN-bus总线技术在工程机械领域都已经普遍应用，国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN-bus总线技术，大大提高了整机的可靠性、可检测和可维修性，同时提高了智能化水平。而在国内，CAN-bus总线控制系统也开始在工程汽车的控制系统中广泛应用，在工程机械行业中也正在逐步推广应用。本文以高空作业车为例详细介绍控制系统方案； 　　高空作业车由于控制的点比较分散，并且要求控制系统绝对的稳定可靠，实现精确的控制要求。该系统的控制对象是××××高空作业车，即下车调平、主臂的伸缩、主臂的变幅，曲臂的展收，以及回转等。并能够实现自动展车、收车的功能。CANBUS很好的满足了这些要求，在实际的运用中验证是切实可行的。

二、系统图：

　　三、控制系统元件分布图：

　　高空作业车控制系统各组成单元大体分布图 　　

四、实现功能： 　　

1、工作斗调平 　　

2、变幅控制，伸长控制，幅度限制： 　　

3、底盘调平，手动，自动； 　　

四脚调平的精度根据要求确定，选用不同的调平传感器和元器件。下车调平系统选用SPN-C17模块和倾角传感器，只有下车调平结束以及正确判断出工作模式之后，并将信号通过CANBUS总线传入上车，上车才能动作。

4、转台/工作斗电先导操作（基本手动动作） 　　

主要是手柄的动作等其他的控制动作。

5、能实现工作平台的等幅运动和等高运动 　　

考虑到实际工程中的应用。根据需要可以增加此功能。

6、HMI友好界面显示 　

可以在HMI上方便调节系统参数。动画显示当前机器状态。

7、动画显示运动轨迹 　　

在显示屏上显示工作斗的运动轨迹，同时界面上会有一个设定轨迹线，当工作斗运动的轨迹超出设定轨迹线。限定相应方向的动作。

8、故障智能显示与诊断 　　

融合以往的经验和电子技术。并根据实际情况限定某些可能引发的危险操作。

9、黑匣子功能 　　

记录历史参数。

10、自动收展车 　　

在判定（程序）或者人为判定可以进行收展车的动作的时候，允许自动收展车。

11、工作斗防碰 　　通过安装在工作斗上的超声波传感器检测周围故障物. 　　

五、系统特色： 　　

1、采用CAN-BUS总线技术，省线，降低故障率和装配成本，减轻维护成本： 　　

由于高空作业车具有地面转台和高空平台两个操作平台，两个平台都能对上车进行各种动作的控制。这里就有一个上下操作平台的工作人员的协调问题，例如操作的优先级、系统的冗余、动作的安全保证，如果用传统的电气控制，很难实现上下平台的通讯问题，CANBUS的运用很好的解决了这个问题：上下平台通过CANBUS通讯可以实现数据的共享，通过显示终端操作人员可以实时的了解到对方的操作情况，避免了以前那种完全依靠操作人员的经验和相互的协调程度，提高了系统的可靠安全性能，减少了人为因素的不利影响。

　　2、PID等高级算法的应用； 　　五、系统硬件组成图：

六、系统软件： 　　

控制器编程采用CoDeSys平台，CoDeSys是一种完善的PLC软件编程工具，它支持IEC1131-3标准IL、ST、FBD、LD、SFC等PLC编程语言，用户可在同一项目中根据需要选择不同的编写主程序、子程序、功能模块等。显示器SPN-2025采用嵌入式系统技术，集成了软硬件于一体的相当于一台486电脑的显示终端,采用VC++编程环境，自由度较高，功能强大。各模块之间通过CANBUS总线连接。