iCAN系列功能模塊在工程機械中的應用

tags: 工程機械    時間:2014-03-12 03:37:45
iCAN系列功能模塊在工程機械中的應用簡介
 前言   本文主要介紹CAN-bus 匯流排技術在工程機械中的應用。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-b……
iCAN系列功能模塊在工程機械中的應用正文

 前言

本文主要介紹CAN-bus 匯流排技術在工程機械中的應用。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介面卡、組建成一個可靠控制、易於開發的CAN-bus應用網路,以及在工程機車控制網路中快速應用的方法。

CAN-bus匯流排簡介

CAN-bus 匯流排是國際上應用最廣泛的現場匯流排之一,最初被設計用作汽車電子控制單元(ECU:Electric Control Unit)的串列數據傳輸網路,現已被廣泛應用於歐洲的中高檔汽車中。近幾年來,由於CAN-bus 匯流排極高的可靠性、實時性,CAN-bus 匯流排開始進入中國各個行業的數據通訊應用,並於2002 年被確定為電力通訊產品領域的國家標準。

CAN-bus 網路使用普通雙絞線作為傳輸介質,採用直線拓樸結構,單條網路線路至少可連接110 個節點,當通訊距離不超過40米時,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 收發器PCA82C250/251 晶元)。

CAN-bus 網路為多主結構網路,根據信息幀優先順序進行匯流排訪問,大大提高了系統的性能;CAN匯流排採用短幀報文結構,實時性好,並具有完善的數據校驗、錯誤處理以及檢錯機制,此外CAN匯流排節點在嚴重錯誤下會自動脫離匯流排,對匯流排通訊沒有影響。
CAN-bus 網路中,數據收發、硬體檢錯均由CAN 控制器硬體完成,大大增強了CAN-bus 網路的抗電磁干擾能力。
CAN-bus 匯流排的適用範圍:可適用於節點數目很多,傳輸距離在10 公里以內,安全性要求高的場合;也可適用於對實時性、安全性要求十分嚴格的機械控制網路。

目前,國內的汽車、電梯行業已是CAN-bus 應用的典型領域,工業控制、智能樓宇、煤礦設備等行業也得到了廣泛的應用。

工程機械行業的發展

由於嵌入式電腦、網路通訊、微處理器、自動控制等先進技術的日漸廣泛應用,工程機械控制系統的性能和集成度已經有了很大的提高,工程機械的操作便利性、安全性都得到了大幅度提高。

在基於集中控制方式的工程機械中,一方面由於多個ECU單元的使用,各ECU之間的通訊越來越複雜,必然導致了更多的信號連接線,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時交換。傳統的集中式控制系統已落後於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,開發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題,而CAN-bus匯流排在工程機械控制系統中的應用也能夠有效解決這些問題。

CAN-bus匯流排在工程機械中的應用


無論是在歐洲、美洲,還是在亞洲,CAN-bus匯流排技術在工程機械領域都已經存在著廣泛的產品實例,也有著良好的發展前景

CAN-bus匯流排在工程機械中應用現狀

CAN-bus由於良好性能,特別適合於工程機械中各電子單元之間的互連通訊。隨著CAN-bus匯流排技術的引入,工程機械中基於CAN-bus匯流排的分散式控制系統取代原有的集中式控制系統,傳統的複雜的線束被CAN-bus匯流排所代替:系統中各種控制器、執行器以及感測器之間通過CAN-bus匯流排連接,線纜少、易敷設,實現成本低,而且系統設計更加靈活,信號傳輸可靠性高,抗干擾能力強。
目前CAN-bus匯流排技術在工程機械上的應用越來越普遍。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品上廣泛採用 CAN-bus匯流排技術,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,CAN-bus匯流排控制系統也開始在工程汽車的控制系統中廣泛應用,在工程機械行業中也正在逐步推廣應用。

工程機械控制系統中CAN-bus網路

工程機械的控制系統需要完成對系統中各種感測器、執行器、發動機、變速器等的控制及監測。不同的工程機械產品,其控制系統的組成並不完全一致,但其控制系統的構成方式基本上類似。

以汽車起重機為例,其基於CAN-bus匯流排的典型控制系統基本結構如下圖所示, 系統組成為:


圖 1.2 基於CAN-bus匯流排的汽車起重機控制系統結構示意圖
結論

CAN-bus匯流排的應用使工程機械控制系統功能具有良好的可擴展性,易於實現對各分系統得集中監測和管理。此外CAN-bus匯流排的應用使用戶的使用、維護、故障診斷更加靈活和方便,例如起重機在出廠調試時,工廠計算機系統可以通過CAN-bus匯流排訪問其控制系統,記錄保存調試數據,以作為在故障時維修的原始參考數據。

隨著CAN-bus匯流排在工程機械中的不斷應用,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。

依靠強大的專業開發團隊、PHILIPS 半導體的領先技術,我們始終執著於工程機械行業中CAN-bus匯流排的應用推廣,為客戶提供更多的優質的解決方案。

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