基于CAN總線的環(huán)衛(wèi)車分布式控制系統(tǒng)

陳凱

摘 要：介紹了一種基于CAN總線的分布式環(huán)衛(wèi)車控制系統(tǒng)方案，操作盒、控制器、尾操作盒均采用分布式IO模塊部件，所有元件用CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接，簡(jiǎn)化了部件的安裝方式，提升了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：CAN總線；IO模塊；環(huán)衛(wèi)車；分布式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.046

目前，環(huán)衛(wèi)掃路車控制系統(tǒng)中普遍采用傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的PLC系統(tǒng)，其防護(hù)等級(jí)低，裝配工藝復(fù)雜，在系統(tǒng)的供電保護(hù)、輸入輸出能力、抗震等性能上更無法適應(yīng)車載應(yīng)用的需求。本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的環(huán)衛(wèi)掃路車電控系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，以專用車載CAN總線控制器為基礎(chǔ)平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)整車作業(yè)功能控制、運(yùn)行狀態(tài)跟蹤、工況分析、作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控的綜合智能化電控系統(tǒng)。

1 環(huán)衛(wèi)車總體結(jié)構(gòu)

環(huán)衛(wèi)車主要由底盤、動(dòng)力系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)系統(tǒng)組。其中底盤提供行走動(dòng)力，副發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)，齒輪油泵，形成動(dòng)力系統(tǒng)。清掃系統(tǒng)主要由左右掃盤、吸嘴組成，由液壓系統(tǒng)控制油缸升降，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。水路系統(tǒng)主要由水箱、水泵、管路、噴頭組成，由氣路系統(tǒng)控制水閥氣缸，控制水路開關(guān)。電氣系統(tǒng)是整車控制核心，由操作盒、控制箱、IO模塊組成，控制副發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油壓等參數(shù)，控制液壓閥開閉以驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，控制氣閥開閉以控制氣路以及水路各個(gè)功能。

2 電控系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)以車載控制器為核心，操作盒采集控制指令，通過CAN總線給控制器；副發(fā)動(dòng)機(jī)采用CAN總線與控制器相連，實(shí)時(shí)通信工作參數(shù)；GPS模塊可以實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；控制器通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)，控制IO模塊輸入輸出，控制液壓系統(tǒng)以及氣路水路系統(tǒng)，根據(jù)不同模式選擇進(jìn)行相應(yīng)的洗掃作業(yè)。

3 電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

控制器是本系統(tǒng)的核心，采用碩博電子的SPC-CFMC-D36N32A5控制器，基于德國(guó)STW控制器國(guó)產(chǎn)化，負(fù)責(zé)處理CAN總線上的通信信息，控制其他模塊輸入輸出。操作盒采用集成式液晶顯示屏操作面板，由旋鈕、指示燈、液晶屏組成，液晶屏自帶IO模塊，旋鈕控制各功能指令，顯示屏采集到信號(hào)，通過總線發(fā)給控制器?？刂破魇盏较鄳?yīng)的指令，根據(jù)程序要求，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)熄火，同時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU通信，接收轉(zhuǎn)速，油壓、水溫等信息，發(fā)送給顯示屏，前液晶屏實(shí)時(shí)顯示整車工作狀態(tài)。整車液壓閥與氣閥均由IO模塊控制驅(qū)動(dòng)，當(dāng)環(huán)衛(wèi)車作業(yè)時(shí)，控制器根據(jù)操作盒發(fā)送的模式指令，與IO模塊通信，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的液壓閥和電磁氣閥，從而達(dá)到控制液壓系統(tǒng)和氣路以及水路系統(tǒng)。后尾盒為手動(dòng)調(diào)試操作盒，當(dāng)需要調(diào)試某一個(gè)單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，可以通過次處進(jìn)行操作，操作完成后，所有開關(guān)必須回到停止位置。同時(shí)本系統(tǒng)還配備GPS終端模塊，實(shí)時(shí)采集位置信息，油耗信息以及車輛的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)車遠(yuǎn)程管理與維護(hù)操作。另外，本控制器的CAN總線可以通過USB-CAN模塊與電腦連接，實(shí)現(xiàn)程序下載以及實(shí)時(shí)仿真調(diào)試功能。同時(shí)，前操作盒還還以進(jìn)行翻頁(yè)操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CAN總線各模塊輸入輸出狀態(tài)，方便操作人員判斷故障、調(diào)試和維修。

4 控制器程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序采用基于IEC61131-3的CoDeSys V2.3編程軟件，通用性強(qiáng)，可以采用多種編程語(yǔ)言編程，本程序采用ST語(yǔ)言進(jìn)行編程。系統(tǒng)上電后，控制器先判斷整車的工作狀態(tài)，根據(jù)作業(yè)模式，檢測(cè)是否缺水，閥門收否打開，是否帶動(dòng)高壓水泵轉(zhuǎn)動(dòng)。如果有故障，發(fā)送信息給語(yǔ)言模塊，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，提醒操作人員報(bào)警信息。如果沒有報(bào)警信息，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，通過CAN總線發(fā)送控制轉(zhuǎn)速指令，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行。作業(yè)啟動(dòng)后，根據(jù)相應(yīng)的模式，控制對(duì)應(yīng)的液壓閥和氣閥，依次放下掃盤、吸嘴等作業(yè)機(jī)構(gòu)，同時(shí)擺出左右噴桿，打開高壓水閥，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，同時(shí)，發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)送調(diào)速指令，使副發(fā)動(dòng)機(jī)工作在相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，開始作業(yè)。當(dāng)控制器接收到停止作業(yè)指令時(shí)，發(fā)送指令給IO模塊，反順序依次收起各作業(yè)機(jī)構(gòu)，停止作業(yè)。當(dāng)污水箱水位高時(shí)，發(fā)出語(yǔ)音提示，提示司機(jī)放掉污水。工作時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電、油壓等參數(shù)故障時(shí)，發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提示司機(jī)檢測(cè)故障。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）全CAN總線硬件系統(tǒng)，減化線束，提高可靠性，減少維護(hù)成本。

（2）可方便擴(kuò)展CAN結(jié)點(diǎn)，如GPRS/GPS終端、診斷設(shè)備等。

（3）基于IEC61131-3的CoDeSys編程軟件，通用性強(qiáng)。

（4）采用SAEJ1939和CANOpen通訊協(xié)議，可兼容各類發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置。

由于卓越的實(shí)時(shí)特性和極高的可靠性，CAN總線已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、嵌入式網(wǎng)絡(luò)安防系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，采用CAN總線的分布式環(huán)衛(wèi)車控制系統(tǒng)，也會(huì)是環(huán)衛(wèi)智能化控制的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)基于大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)的智能化環(huán)衛(wèi)遠(yuǎn)程管理也將得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王學(xué)士.基于CAN總線的汽車車身電器控制系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（07）：15-15