前言

本文主要介紹CAN-bus 總線技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用,。重點(diǎn)以工程起重機(jī)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,、易于開發(fā)的CAN-bus應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),，以及在工程機(jī)車控制網(wǎng)絡(luò)中快速應(yīng)用的方法。

CAN-bus總線簡(jiǎn)介

CAN-bus 總線是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一,，最初被設(shè)計(jì)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(lái),，由于CAN-bus 總線極高的可靠性,、實(shí)時(shí)性，CAN-bus 總線開始進(jìn)入中國(guó)各個(gè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn),。
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(gè)節(jié)點(diǎn),，當(dāng)通訊距離不超過(guò)40米時(shí),，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)10公里（使用標(biāo)準(zhǔn)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(jí)進(jìn)行總線訪問(wèn)，大大提高了系統(tǒng)的性能,；CAN總線采用短幀報(bào)文結(jié)構(gòu),，實(shí)時(shí)性好，并具有完善的數(shù)據(jù)校驗(yàn),、錯(cuò)誤處理以及檢錯(cuò)機(jī)制,，此外CAN總線節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤下會(huì)自動(dòng)脫離總線，對(duì)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(cuò)均由CAN 控制器硬件完成,，大大增強(qiáng)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(diǎn)數(shù)目很多,，傳輸距離在10 公里以內(nèi),，安全性要求高的場(chǎng)合；也可適用于對(duì)實(shí)時(shí)性,、安全性要求十分嚴(yán)格的機(jī)械控制網(wǎng)絡(luò),。
目前，國(guó)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(jī)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(yīng)用,，工程機(jī)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(jī)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(jī)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(fù)雜，必然導(dǎo)致了更多的信號(hào)連接線,，使控制系統(tǒng)安裝,、維護(hù)手續(xù)繁瑣，運(yùn)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(hào)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(hào)也需要實(shí)時(shí)交換,。傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)已落后于工程機(jī)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(hù)的成本是必須解決的問(wèn)題，而CAN-bus總線在工程機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也能夠有效解決這些問(wèn)題,。

CAN-bus總線在工程機(jī)械中的應(yīng)用

無(wú)論是在歐洲,、美洲，還是在亞洲,，CAN-bus總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域都已經(jīng)存在著廣泛的產(chǎn)品實(shí)例,，也有著良好的發(fā)展前景

CAN-bus總線在工程機(jī)械中應(yīng)用現(xiàn)狀

CAN-bus由于良好性能，特別適合于工程機(jī)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(jī)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(guò)CAN- bus總線連接,，線纜少、易敷設(shè),，實(shí)現(xiàn)成本低,，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，信號(hào)傳輸可靠性高,，抗干擾能力強(qiáng),。
目前CAN-bus總線技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。國(guó)際上一些著名的工程機(jī)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(jī)的可靠性、可檢測(cè)和可維修性,，同時(shí)提高了智能化水平,。而在國(guó)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(jī)械行業(yè)中也正在逐步推廣應(yīng)用,。

工程機(jī)械控制系統(tǒng)中CAN-bus網(wǎng)絡(luò)

工程機(jī)械的控制系統(tǒng)需要完成對(duì)系統(tǒng)中各種傳感器、執(zhí)行器,、發(fā)動(dòng)機(jī),、變速器等的控制及監(jiān)測(cè)。不同的工程機(jī)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(jī)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(jī)械控制系統(tǒng)功能具有良好的可擴(kuò)展性,，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)各分系統(tǒng)得集中監(jiān)測(cè)和管理。此外CAN-bus總線的應(yīng)用使用戶的使用,、維護(hù),、故障診斷更加靈活和方便，例如起重機(jī)在出廠調(diào)試時(shí),，工廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)CAN-bus總線訪問(wèn)其控制系統(tǒng),，記錄保存調(diào)試數(shù)據(jù)，以作為在故障時(shí)維修的原始參考數(shù)據(jù),。
隨著CAN-bus總線在工程機(jī)械中的不斷應(yīng)用,，必將大大提高工程機(jī)械的可靠性、可檢測(cè),、可維修性以及智能化水平,。
依靠強(qiáng)大的專業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)、PHILIPS 半導(dǎo)體的領(lǐng)先技術(shù),，我們始終執(zhí)著于工程機(jī)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。