CAN總線在工程機械控制中的應(yīng)用價值分析

張文杰　羅康　杭智強

[摘 要]CAN總線不僅在組網(wǎng)與通信功能方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，而且其本身還具有高性能、低價格的巨大競爭優(yōu)勢，因此在眾多領(lǐng)域都有著良好的發(fā)展勢頭。本文立足于CAN總線的基本內(nèi)涵，通過對CAN總線技術(shù)的應(yīng)用特點以及應(yīng)用優(yōu)點進行分析，對CAN總線在工程機械控制中的應(yīng)用狀況進行著重闡述。

[關(guān)鍵詞]CAN總線；工程機械控制；應(yīng)用價值分析

[中圖分類號]TP273.5 [文獻標(biāo)識碼]A

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工程機械控制逐漸朝著智能化、自動化的方向發(fā)展，于是各種智能控制技術(shù)應(yīng)運而生，被大規(guī)模地應(yīng)用到工程機械的控制當(dāng)中，其中最具有代表性的就是CAN總線技術(shù)。由于CAN總線具有成本低廉、適用范圍廣、信息傳輸質(zhì)量高、通信實時性強等優(yōu)勢，所以被大規(guī)模地應(yīng)用到船舶行業(yè)、工業(yè)設(shè)備與自動化以及醫(yī)療行業(yè)等。

1 CAN總線應(yīng)用的相關(guān)優(yōu)點分析

CAN是現(xiàn)場總線的一種，并且是能夠有效地支持分布式控制以及實時控制的一種創(chuàng)新通信網(wǎng)絡(luò)。對于以CAN總線進行分布式控制的系統(tǒng)與當(dāng)下眾多的RS-485在R線基礎(chǔ)下構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)相比，有著以下突出的優(yōu)勢：一方面，CAN控制器能夠?qū)崿F(xiàn)多主方式運行，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點依據(jù)報文標(biāo)識符取得總線訪問的優(yōu)先權(quán)利，通過無損結(jié)構(gòu)中的逐位仲裁方法爭取向總線發(fā)送數(shù)據(jù)的機會。不僅如此，CAN協(xié)議一通信數(shù)據(jù)編碼的形式取代了以往的站地址編碼，從而使得不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以在同一時間接受數(shù)據(jù)成為現(xiàn)實。以上優(yōu)點不僅有效地增加了CAN總線構(gòu)的各個不同網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信時效性，而且還通過形成的冗余結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性與靈活性有了顯著的提升。如果是通過RS-485所構(gòu)成的主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，那么就只能夠通過主站輪詢的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，不僅實時性有所降低，而且數(shù)據(jù)的可靠性還存在問題。另一方面，CAN總線較目前市場上所應(yīng)用的其他現(xiàn)場總線來說，不僅通信的速率較高、實時性強，而且還具有高性能、低價格的巨大競爭優(yōu)勢，所以CAN總線已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)在國際上最為標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，

2 CAN總線在工程機械控制中的具體應(yīng)用分析

2.1 CAN總線在攤鋪機中的實際應(yīng)用

作為道路施工中最常用的施工設(shè)備之一，攤鋪機的使用性能、安全性以及穩(wěn)定性與整個道路項目施工工程的施工質(zhì)量之間有著密切的聯(lián)系。運用CAN總線到攤鋪機的行走控制系統(tǒng)中，可以重點對攤鋪機的顯示器、行走控制器以及電噴發(fā)動機控制器這三個部分進行進行優(yōu)化升級，從而達到對系統(tǒng)的集中管理以及分散相應(yīng)的功能與風(fēng)險的目的。具體來說，攤鋪機的顯示器主要負(fù)責(zé)呈現(xiàn)整臺機器的實際運行狀況，并對發(fā)生故障以及危險的部位通過界面的參數(shù)進行精確地顯示；行走控制器主要負(fù)責(zé)攤鋪機在進行攤鋪作業(yè)時對其運行速度、轉(zhuǎn)動方向以及整臺機器的運行狀態(tài)參數(shù)進行檢測；電噴發(fā)動機控制器主要負(fù)責(zé)依照攤鋪機的實際運行狀態(tài)對其發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度進行合理的管控。因此，CAN總線應(yīng)用在攤鋪機中能夠?qū)崿F(xiàn)對攤鋪機運行狀態(tài)的統(tǒng)一集中監(jiān)管，通過分散使用功能還能夠?qū)ξｋU進行分化，進而能夠大幅度提升攤鋪機的整體性能。

總之，在攤鋪機中應(yīng)用CAN總線技術(shù)使得道路路面的攤鋪的智能化與自動化技術(shù)水平大幅上升，不僅提升了路面攤鋪的施工效率，確保了攤鋪路面的施工質(zhì)量，而且還對攤鋪的作業(yè)環(huán)境以及作業(yè)強度進行了優(yōu)化與降低。

2.2 CAN總線在挖掘機中的實際應(yīng)用

運用CAN總線技術(shù)可以在維持原有系統(tǒng)運行狀況的基礎(chǔ)上解決過去控制方式的不合理之處，使其性能得到全面提升。挖掘機的電氣控制系統(tǒng)一般情況下都由發(fā)動機控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、GPS遠程管理系統(tǒng)以及其他部分組成。其中，將CAN總線技術(shù)運用在發(fā)動機控制模塊中，主控制器就可以利用CAN總線對發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度、運轉(zhuǎn)時長、油壓、水溫以及使用狀態(tài)進行全面了解，不僅簡化了電氣線路結(jié)構(gòu)，而且還實現(xiàn)了對發(fā)動機運行狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)速度以及能源使用等方面進行直接有效地控制。同樣，在電氣系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中運用CAN總線技術(shù)實現(xiàn)對司機作業(yè)情況的收集，通過檔位變化、功率大小以及發(fā)動機的運行狀態(tài)等情況設(shè)置主閥的開度，進而能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)進行管控，達到整機旋轉(zhuǎn)、行走等操作，進而增加了系統(tǒng)的操作性能，減少了液壓控制的管路。與此同時，通過運用CAN總線技術(shù)到挖掘機顯示器中能夠?qū)崿F(xiàn)對挖掘機作業(yè)數(shù)據(jù)的實時動態(tài)顯示，與此同時，與攤鋪機相同，也可實現(xiàn)對發(fā)生故障以及危險的部位通過界面的參數(shù)進行精確地顯示。此外，擁有CAN總線技術(shù)的GPS終端系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與總控制系統(tǒng)進行快速、安全與穩(wěn)定的高質(zhì)量數(shù)據(jù)通信，從而將遠程數(shù)據(jù)傳輸以及定位的功能進行最大程度的發(fā)揮。

3 結(jié)語

綜上所述，CAN總線技術(shù)的快速進步為工程機械控制發(fā)展帶來了革命性的影響，通過將CAN總線技術(shù)運用到攤鋪機、挖掘機以及采礦鏟運機中去，不僅能夠減少工作任務(wù)量，有效地促進其工作效率的提升，而且還能夠確保工程項目的質(zhì)量水平。與此同時，CAN總線技術(shù)的智能化與自動化應(yīng)用，還能夠減少施工作業(yè)中安全事故的發(fā)生概率，達到科學(xué)、合理、安全、高效、穩(wěn)定的施工效果，而這也是CAN總線技術(shù)未來發(fā)展的主要方向之一。

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