基于WIFI的掛車手機遙控系統(tǒng)研究

嚴東 余佳 俸海翔 王力波

湖北三江航天萬山特種車輛有限公司 湖北孝感 432000

基于WIFI的掛車手機遙控系統(tǒng)研究

嚴東 余佳 俸海翔 王力波

湖北三江航天萬山特種車輛有限公司 湖北孝感 432000

針對掛車遠程操作升降和轉向的需求，分析了掛車升降和轉向的控制原理，設計了一套手機遙控系統(tǒng)和一款手機應用程序，采用無線局域網(wǎng)技術和CAN總線技術，實現(xiàn)了手機操縱掛車升降和轉向，達到了設計要求。

手機遙控 無線局域網(wǎng) CAN總線

1 前言

本文所述的掛車主要用于大件物流運輸行業(yè)進行風電葉片、變壓器等大型設備的運輸。該掛車由牽引車、動力鵝頸和液壓板組成，在動力鵝頸上配置有手動轉向和升降電磁閥。在路面彎道過急或者液壓板出現(xiàn)傾斜時需要人工操作電磁閥進行轉向和升降，此時操作人員需靠近載有貨物的車體，對人身安全會造成很大的隱患，因此有必要開發(fā)一款能夠進行掛車轉向和升降的遠程遙控系統(tǒng)。本文設計的基于WIFI的手機遙控系統(tǒng)應用無線通訊技術，可以使操作人員在不靠近車體的情況下控制車輛的轉向和升降。

2 技術方案

2.1 轉向/升降原理分析

液壓系統(tǒng)工作后，手機遙控系統(tǒng)產(chǎn)生24 V高電平控制信號，該信號加載到三位四通電磁閥線圈。通過控制電磁閥線圈的得電情況，使電磁閥閥芯左移或者右移，油缸伸縮或者收回，從而進行轉向或升降的動作。轉向/升降原理如圖1所示。

圖1 轉向/升降原理圖

2.2 手機遙控系統(tǒng)

手機遙控器系統(tǒng)主要由安卓系統(tǒng)的手機APP、WIFI轉CAN模塊、車用控制器、CAN總線連接線束組成。WIFI轉CAN模塊和車用控制器根據(jù)布線方便，安裝在動力鵝頸上接線盒內，天線安裝在車架上方，四周無遮擋，手機遙控范圍小于10 m[1]。組成框圖如圖2所示。

圖2 手機遙控系統(tǒng)組成框圖

手機連接至WIFI轉CAN模塊建立的局域網(wǎng)，操作人員在APP界面進行手機操作，將操作指令通過WIFI發(fā)送至WIFI轉CAN模塊，轉換成符合CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)報文，車用控制器接收該數(shù)據(jù)報文后通過控制器I/O端口輸出控制信號至電磁閥。

2.2.1 手機APP設計

手機APP采用Android Studio 2.2.2+ Android SDK 4.4+Android NDK r10 集成開發(fā)環(huán)境，要求Android手機最低版本為4.4，使用Java高級語言開發(fā)，程序采用命令和抽象工廠兩種設計模式構架而成，該設計模式的優(yōu)點在于只需要修改單獨的執(zhí)行命令的類和模塊而不用修改其他核心類和模塊，保證了程序的健壯性、可執(zhí)行性、易讀性和易維護性。

該程序的基本原理是：用戶打開應用程序，程序會先搜索CANWIFI-200T模塊的WIFI熱點，待連接成功后，程序自動匹配連接CANWIFI-200T模塊的IP地址，然后提示用戶連接成功。連接成功后，程序會每隔20 ms循環(huán)發(fā)送1Byte的“00”數(shù)據(jù)給CANWIFI-200T模塊，表示程序并未按下任何鍵，當用戶按下手機相對應的按鈕時，會先觸發(fā)一個震動反饋，然后循環(huán)發(fā)送表1中約束的數(shù)據(jù)，當用戶抬起按鈕時，程序會繼續(xù)發(fā)送“00”。手機界面采用XML語言編寫，可適應所有手機機型及分辨率。應用程序基本原理如圖3所示，應用程序界面如圖4所示。

2.2.2 WIFI轉CAN模塊

WIFI轉CAN模塊采用某公司的CANWIFI-200T高性能兩通道WIFI轉CAN轉換器。利用配置軟件配置局域網(wǎng)密碼，只有有權限的人員才能接入到局域網(wǎng)。轉換器接線簡單，電源可以直接采用車用24 V直流電源供電，總線端接入車用控制系統(tǒng)即可。轉換模塊外形與接線如圖5所示。

圖3 應用程序設計原理

圖4 應用程序界面

圖5 轉換模塊外形與接線圖

經(jīng)過WIFI轉CAN模塊轉換的CAN總線數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 CAN總線數(shù)據(jù)表

2.2.3 車用控制器

車用控制器采用IFM公司CR0403基本控制器，該控制器體積小，應用簡單，12路輸入和12路輸出，適合掛車上執(zhí)行元件不多的場合。CR0403接線如圖6所示。

2.2.4 控制軟件設計

控制器初始化后判斷CAN轉WIFI模塊與車用控制器通訊是否正常，若出現(xiàn)通訊故障則沒有任何輸出，電磁閥無動作，進行軟件保護；若總線正常，根據(jù)總線數(shù)據(jù)解析操作指令進行相應的輸出。

將整個控制軟件分為若干子程序模塊，如CAN數(shù)據(jù)接收，輸出控制等。在Codesys2.3軟件新建工程文件，定義不同的POU子程序，通過結構文本語言進行程序設計，實現(xiàn)各個模塊的功能[2]。程序中POU名稱、功能和編程語言如表2所示。

圖6 CR0403接線圖

表2 POU名稱、功能和編程語言

2.2.5 試驗驗證

為驗證控制系統(tǒng)的正確性，采用某公司生產(chǎn)的8軸線掛車為控制對象，如圖7所示，加裝手機控制系統(tǒng)，通過手機APP操作模塊車左轉、右轉、上升和下降動作。試驗表明控制系統(tǒng)能夠正確地控制模塊車進行左轉、右轉、上升和下降動作。

圖7 8軸線掛車

3 結語

本文針對當前普通掛車智能化操作的需求，結合Codesys編程軟件，設計了基于WIFI的手機APP智控系統(tǒng)。首先利用WIFI轉CAN模塊進行數(shù)據(jù)轉換，得到了控制系統(tǒng)需要的CAN數(shù)據(jù)，并利用Codesys軟件對控制程序所需要的功能進行設計和試驗，最后結合具體實物對程序進行試驗驗證，驗證了控制系統(tǒng)及設計程序的正確性。

[1] 羅峰,孫澤昌.汽車CAN總線系統(tǒng)原理、設計及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[2] 張博,丁沖,黃兆秋等.基于CoDeSys的橋式起重機智能運行控制系統(tǒng)設計[J].工程機械與維修,2014 (z1):262-270.

Research of Mobile Phone Remote Control System Based on WIFI

YAN Dong et al

According to the demand analysis of remote operation trailer，trailer lifting and steering control principle，designed a mobile phone remote control system and design a mobile phone operation using wireless LAN technology and CAN bus technology，the mobile phone operation Trailer lifting and steering purpose，meet the design requirements.

mobile phone remote control; wireless LAN; CAN bus

U469.5+3.03

A

1004-0226(2017)03-0090-03

嚴東，男，1990年生，工程師，現(xiàn)從事特種車輛電控技術開發(fā)工作。

2016-11-12