工程機械控制系統(tǒng)中應(yīng)用CAN總線的實現(xiàn)分析

張春燕 馮婧

摘 要 CAN總線在當(dāng)今工程機械控制系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，加強CAN總線設(shè)計，可以有效提高工程機械運行效率，實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)?；诖?，本文首先對CAN總線技術(shù)進(jìn)行相關(guān)介紹，進(jìn)而提出CAN總線在工程機械控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 CAN總線 工程機械 控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

計算機技術(shù)的不斷發(fā)展推動了電子技術(shù)和CAN總線技術(shù)的發(fā)展，CAN總線在當(dāng)今通訊行業(yè)、機械行業(yè)、工程行業(yè)、電子行業(yè)等控制系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛。在工程機械控制系統(tǒng)中應(yīng)用CAN總線，具有成本低、適用廣、線路少、靈活性強、信息輸出量大、抗干擾性強。為了能夠全面推動工程機械領(lǐng)域不斷發(fā)展，這就必須要加強對CAN總線布設(shè)方法的研究，從而提高工程機械運行質(zhì)量和安全。

1應(yīng)用CAN總線的工程機械控制系統(tǒng)功能

1.1發(fā)動機控制模塊

發(fā)動機控制模塊主要是發(fā)動機啟動、停止、預(yù)熱、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、節(jié)能、保護(hù)等控制功能，以及運行時間、水溫、油壓等各項數(shù)據(jù)采集。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制當(dāng)中，過去都是采用步進(jìn)電機啟動油門，需要在設(shè)計門電機安裝支架與拉索，針對安裝精度要求相對高，如果安裝不到位，則容易出現(xiàn)卡死問題。而采用電位計展開油門位置反饋，容易受到電壓波動影響，控制轉(zhuǎn)速精度不高。這就需要采用CAN總線發(fā)送報文方法進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化設(shè)計，提高轉(zhuǎn)速控制的精準(zhǔn)性和可靠性。采用CAN總線，主控器能夠?qū)Πl(fā)動機轉(zhuǎn)動、工作時間、溫度、壓力、運行狀態(tài)、預(yù)熱狀態(tài)等進(jìn)行全面監(jiān)控，不需要安裝傳感器，簡化電氣線路。

1.2液壓控制模塊

主泵工具電比控制當(dāng)中，根據(jù)發(fā)動機、液壓系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)，控制器可以針對機械當(dāng)前轉(zhuǎn)速、負(fù)載等控制為依據(jù)，對主泵極限控制比例電磁閥進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，提高功率的匹配性。CAN總線操作手柄與主閥的電比控，以CAN采集操作意圖，結(jié)合擋位、功率模式、發(fā)動機確定主閥開度，這樣即可提高系統(tǒng)的可靠性，簡化了液壓控制管路。液壓信號采集主要包括的液壓油液位、溫度等信號，并通過設(shè)定閾值聯(lián)動報警系統(tǒng)。

1.3顯示模塊

采用CAN總線的顯示器模塊，主要是結(jié)合虛擬儀表顯示相關(guān)信息，不僅能夠加強挖掘機運行轉(zhuǎn)速、水溫、油壓等數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時也可以加強參數(shù)設(shè)置、故障報警、保養(yǎng)信息等，加強人機結(jié)合。

1.4 GPS遠(yuǎn)程管理

定位：采用客戶端控制軟件，采用GPS定位系統(tǒng)來定位工程機械的位置。數(shù)據(jù)傳輸：采用CAN總線以及無線通訊技術(shù)，實施發(fā)送發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油壓、溫度等各項工作參數(shù)。故障報警：在信息中心即可查詢工程器械的工作狀態(tài)，并在終端顯示器上得以顯示。遠(yuǎn)程控制：如果工程機械運行出現(xiàn)問題，可以通過系統(tǒng)終端發(fā)射機械所命令，此時的發(fā)動機智能怠速工作，并且顯示器界面也會提出報警提示，加強對工程機械的控制。養(yǎng)護(hù)提示：在整個客戶端對液油壓、機油量進(jìn)行檢測時，如果油量不足，可以通過顯示報警提示養(yǎng)護(hù)。

1.5常規(guī)控制模塊

常規(guī)控制模塊主要是非工程機械本身的系統(tǒng)控制，例如空調(diào)、刮水洗滌、工作照明系統(tǒng)等，同時也可以控制點煙器將、收音機、電路檢修、運行信息系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等。

2 CAN總線下的電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)主要由兩大模塊組成，分別是控制器程序和顯示器程序，其主要表現(xiàn)在：

2.1控制器程序

在主控器上應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，如BODAS-design等，在程序設(shè)計當(dāng)中采用程序模塊設(shè)計方案，主要包含主程序和各個子程序模塊。其中，主程序主要是負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化，對子程序模塊進(jìn)行調(diào)用。系統(tǒng)初始化主要是讓輸入輸出、CAN通道、通道參數(shù)設(shè)置等初始化。子程序主要是一些功能模塊，主要包括傳感器處理、傳感器標(biāo)定、油門標(biāo)定、發(fā)動機控制（主要包括發(fā)動機的啟動與停止、預(yù)熱、轉(zhuǎn)速等）、液壓控制（泵、閥控制等）、感應(yīng)轉(zhuǎn)速、PID模塊、參數(shù)設(shè)置（閾值設(shè)定）、故障/保養(yǎng)信息、CAN總線控制等。這些子功能模塊共同構(gòu)成了CAN總線系統(tǒng)的功能。

2.2顯示程序設(shè)計

顯示器的人機操作軟件開發(fā)平臺是實現(xiàn)功能操作的核心，例如BODAS-DCT等。顯示器主要的作用是通過操作界面實現(xiàn)參數(shù)顯示與管理、設(shè)計操作界面、切換控制界面、讀取CAN總線數(shù)據(jù)。這就需要設(shè)置工程機械運行的監(jiān)控系統(tǒng)，整個監(jiān)控系統(tǒng)顯示模塊主要包括開機界面、程序操作主界面、機械狀態(tài)監(jiān)控界面、故障報警界面（也可以設(shè)置成彈出窗口）、故障記錄、養(yǎng)護(hù)界面、界面設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置。

主界面主要是顯示工程機械的各項數(shù)據(jù)，包括油溫、油位、運行溫度、轉(zhuǎn)速、工作時長、系統(tǒng)電壓、工作模式等各類電壓信息。在具體使用過程中，如果運行參數(shù)超過了閾值或需要養(yǎng)護(hù)，則會在顯示器右下角顯示報警信息或養(yǎng)護(hù)圖標(biāo)，同時蜂鳴器也會打開提醒，如果是嚴(yán)重故障問題，會直接在主窗口上彈出界面，提高工作人員的注意力。顯示器的旁側(cè)有多個功能按鍵和1個旋轉(zhuǎn)鈕按鍵，通過操作各個按鍵即可進(jìn)入到系統(tǒng)設(shè)置、運行參數(shù)設(shè)置、查找故障信息、發(fā)動機運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、保養(yǎng)提示。

3結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，CAN總線在工程機械控制中的應(yīng)用也愈加廣泛。通過應(yīng)用CAN總線，讓工程機械運行更加安全、穩(wěn)定，簡化了電氣系統(tǒng)，減少機械生產(chǎn)、運行成本，并且通過遠(yuǎn)程管理極大的提高了檢修效率，值得進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)

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