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iCAN系列功能模块在工程机械中的应用

供稿:广州致远电子股份有限公司 2010/7/12 15:04:00

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 前言
  本文主要介绍CAN-bus 总线技术在工程机械中的应用。重点以工程起重机为例,介绍如何将 iCAN系列功能模块 、ZLG系列、CAN-bus接口卡、组建成一个可靠控制、易于开发的CAN-bus应用网络,以及在工程机车控制网络中快速应用的方法。

CAN-bus总线简介
  CAN-bus 总线是国际上应用最广泛的现场总线之一,最初被设计用作汽车电子控制单元(ECU:Electric Control Unit)的串行数据传输网络,现已被广泛应用于欧洲的中高档汽车中。近几年来,由于CAN-bus 总线极高的可靠性、实时性,CAN-bus 总线开始进入中国各个行业的数据通讯应用,并于2002 年被确定为电力通讯产品领域的国家标准。
  CAN-bus 网络使用普通双绞线作为传输介质,采用直线拓朴结构,单条网络线路至少可连接110 个节点,当通讯距离不超过40米时,数据传输速率可达1Mbps,最远通讯距离可达10公里(使用标准CAN 收发器PCA82C250/251 芯片)。
  CAN-bus 网络为多主结构网络,根据信息帧优先级进行总线访问,大大提高了系统的性能;CAN总线采用短帧报文结构,实时性好,并具有完善的数据校验、错误处理以及检错机制,此外CAN总线节点在严重错误下会自动脱离总线,对总线通讯没有影响。  CAN-bus 网络中,数据收发、硬件检错均由CAN 控制器硬件完成,大大增强了CAN-bus 网络的抗电磁干扰能力。
CAN-bus 总线的适用范围:可适用于节点数目很多,传输距离在10 公里以内,安全性要求高的场合;也可适用于对实时性、安全性要求十分严格的机械控制网络。
  目前,国内的汽车、电梯行业已是CAN-bus 应用的典型领域,工业控制、智能楼宇、煤矿设备等行业也得到了广泛的应用。

工程机械行业的发展
  由于嵌入式电脑、网络通讯、微处理器、自动控制等先进技术的日渐广泛应用,工程机械控制系统的性能和集成度已经有了很大的提高,工程机械的操作便利性、安全性都得到了大幅度提高。
  在基于集中控制方式的工程机械中,一方面由于多个ECU单元的使用,各ECU之间的通讯越来越复杂,必然导致了更多的信号连接线,使控制系统安装、维护手续繁琐,运行的可靠性、应用的灵活性有所降低,维修难度增大;另一方面,为提高系统中信号的利用率,要求有大量的数据信息可以在不同的控制单元中共享,大量的控制信号也需要实时交换。传统的集中式控制系统已落后于工程机械中现代通讯功能的需求。
  传统的控制系统结构示意图如下:



因此,如何提高系统的性能,开发通讯应用的灵活性和方便性,降低使用和维护的成本是必须解决的问题,而CAN-bus总线在工程机械控制系统中的应用也能够有效解决这些问题。

CAN-bus总线在工程机械中的应用

  无论是在欧洲、美洲,还是在亚洲,CAN-bus总线技术在工程机械领域都已经存在着广泛的产品实例,也有着良好的发展前景

CAN-bus总线在工程机械中应用现状
  CAN-bus由于良好性能,特别适合于工程机械中各电子单元之间的互连通讯。随着CAN-bus总线技术的引入,工程机械中基于CAN-bus总线的分布式控制系统取代原有的集中式控制系统,传统的复杂的线束被CAN-bus总线所代替:系统中各种控制器、执行器以及传感器之间通过CAN-bus总线连接,线缆少、易敷设,实现成本低,而且系统设计更加灵活,信号传输可靠性高,抗干扰能力强。
目前CAN-bus总线技术在工程机械上的应用越来越普遍。国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN-bus总线技术,大大提高了整机的可靠性、可检测和可维修性,同时提高了智能化水平。而在国内,CAN-bus总线控制系统也开始在工程汽车的控制系统中广泛应用,在工程机械行业中也正在逐步推广应用。

工程机械控制系统中CAN-bus网络
  工程机械的控制系统需要完成对系统中各种传感器、执行器、发动机、变速器等的控制及监测。不同的工程机械产品,其控制系统的组成并不完全一致,但其控制系统的构成方式基本上类似。
  以汽车起重机为例,其基于CAN-bus总线的典型控制系统基本结构如下图所示, 系统组成为:

图 1.2 基于CAN-bus总线的汽车起重机控制系统结构示意图
结论
  CAN-bus总线的应用使工程机械控制系统功能具有良好的可扩展性,易于实现对各分系统得集中监测和管理。此外CAN-bus总线的应用使用户的使用、维护、故障诊断更加灵活和方便,例如起重机在出厂调试时,工厂计算机系统可以通过CAN-bus总线访问其控制系统,记录保存调试数据,以作为在故障时维修的原始参考数据。
  随着CAN-bus总线在工程机械中的不断应用,必将大大提高工程机械的可靠性、可检测、可维修性以及智能化水平。
  依靠强大的专业开发团队、PHILIPS 半导体的领先技术,我们始终执着于工程机械行业中CAN-bus总线的应用推广,为客户提供更多的优质的解决方案。

更多内容请访问 广州致远电子股份有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=38292)

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