前言
本文主要介紹CAN-bus 總線技術(shù)在工程機械中的應(yīng)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(yīng)用網(wǎng)絡(luò),，以及在工程機車控制網(wǎng)絡(luò)中快速應(yīng)用的方法,。
CAN-bus總線簡介
CAN-bus 總線是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，最初被設(shè)計用作汽車電子控制單元（ECU：Electric Control Unit）的串行數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)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(yīng)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)使用普通雙絞線作為傳輸介質(zhì),，采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，單條網(wǎng)絡(luò)線路至少可連接110 個節(jié)點,，當(dāng)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(wǎng)絡(luò)為多主結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),，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(jié)構(gòu),，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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(nèi),，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(wǎng)絡(luò),。
目前,，國內(nèi)的汽車、電梯行業(yè)已是CAN-bus 應(yīng)用的典型領(lǐng)域,，工業(yè)控制,、智能樓宇、煤礦設(shè)備等行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)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,、自動控制等先進技術(shù)的日漸廣泛應(yīng)用,，工程機械控制系統(tǒng)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ECU單元的使用,，各ECU之間的通訊越來越復(fù)雜,，必然導(dǎo)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(yīng)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(jié)構(gòu)示意圖如下：
因此,，如何提高系統(tǒng)的性能，開發(fā)通訊應(yīng)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(yīng)用也能夠有效解決這些問題。
CAN-bus總線在工程機械中的應(yīng)用
無論是在歐洲,、美洲,，還是在亞洲，CAN-bus總線技術(shù)在工程機械領(lǐng)域都已經(jīng)存在著廣泛的產(chǎn)品實例,，也有著良好的發(fā)展前景
CAN-bus總線在工程機械中應(yīng)用現(xiàn)狀
CAN-bus由于良好性能,，特別適合于工程機械中各電子單元之間的互連通訊。隨著CAN-bus總線技術(shù)的引入,，工程機械中基于CAN-bus 總線的分布式控制系統(tǒng)取代原有的集中式控制系統(tǒng),，傳統(tǒng)的復(fù)雜的線束被CAN-bus總線所代替：系統(tǒng)中各種控制器、執(zhí)行器以及傳感器之間通過CAN- bus總線連接,，線纜少,、易敷設(shè)，實現(xiàn)成本低,，而且系統(tǒng)設(shè)計更加靈活,，信號傳輸可靠性高，抗干擾能力強,。
目前CAN-bus總線技術(shù)在工程機械上的應(yīng)用越來越普遍,。國際上一些著名的工程機械大公司如CAT、VOLVO,、利勃海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN-bus總線技術(shù),，大大提高了整機的可靠性、可檢測和可維修性,，同時提高了智能化水平,。而在國內(nèi)，CAN-bus總線控制系統(tǒng)也開始在工程汽車的控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,，在工程機械行業(yè)中也正在逐步推廣應(yīng)用,。
工程機械控制系統(tǒng)中CAN-bus網(wǎng)絡(luò)
工程機械的控制系統(tǒng)需要完成對系統(tǒng)中各種傳感器、執(zhí)行器,、發(fā)動機,、變速器等的控制及監(jiān)測,。不同的工程機械產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)的組成并不完全一致,，但其控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式基本上類似,。
以汽車起重機為例，其基于CAN-bus總線的典型控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如下圖所示, 系統(tǒng)組成為：
結(jié)論
CAN-bus總線的應(yīng)用使工程機械控制系統(tǒng)功能具有良好的可擴展性,，易于實現(xiàn)對各分系統(tǒng)得集中監(jiān)測和管理,。此外CAN-bus總線的應(yīng)用使用戶的使用、維護,、故障診斷更加靈活和方便,，例如起重機在出廠調(diào)試時，工廠計算機系統(tǒng)可以通過CAN-bus總線訪問其控制系統(tǒng),，記錄保存調(diào)試數(shù)據(jù),，以作為在故障時維修的原始參考數(shù)據(jù)。
隨著CAN-bus總線在工程機械中的不斷應(yīng)用,，必將大大提高工程機械的可靠性,、可檢測、可維修性以及智能化水平,。
依靠強大的專業(yè)開發(fā)團隊,、PHILIPS 半導(dǎo)體的領(lǐng)先技術(shù)，我們始終執(zhí)著于工程機械行業(yè)中CAN-bus總線的應(yīng)用推廣,，為客戶提供更多的優(yōu)質(zhì)的解決方案,。