工程设备CAN总线控制系统设计

　　1 引言

　　工程设备的数字化、信息化及施工管理一体化是当前工程设备的发展热潮，自20世纪90年代始，发达国家的制造业就已经开始进行相关技术的探索，高新技术大量应用于先进的工程设备设计中。

　　同时,以微计算机为代表的智能控制器被大量采用，智能节点间的信息流量空前增加。将车载电子设备按照一定的协议联网，并加以有效地信息综合，使之达到资源和功能的共享已成为发展趋势。

　　现场总线技术是指把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通讯息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。CAN(Controller Area Network)总线,又称控制域局域网，属于总线式串行通信网络，最早由BOSCH公司在80年代提出，由于可靠性高、实时性强、灵活方便，便于检测维护，因而被广泛应用。在工程设备领域，美国CAT公司生产的CAT980G装载机，日本小松的WA380-3和WA500-3，日本川崎的KLD80ZⅢ等均采用CAN总线技术，提高设备的整体控制技术水平。

　　根据CAN总线的技术特点，本文设计了一种基于CAN总线的工程设备控制系统，通过分布式智能控制来提高工程设备的控制技术和信息化水平。

　　2 系统组成与功能特点

　　2.1 系统组成

　　传统的工程装备控制系统采用集中式控制，除主控制器外一般都不具备可智能化的条件。基于CAN总线的控制系统采用分布式智能总线控制，将各功能模块做成智能终端，再通过CAN总线连接，并辅之以一定的通讯协议，这样不仅提高了整个系统的可靠性及智能化水平，同时降低了系统的复杂程度。

　　系统由主控制器、操纵盒、传感器、执行机构和虚拟仪表等组成，各部件采用CAN总线互联。主控制器负责系统的信息协调与处理;作业终端是作业手对作业过程进行干预的主要手段;传感器负责感知系统的状态;执行器负责完成经主控制器处理后的动作;虚拟仪表提供了一种可视化的人机界面，用文字或图形的方式告知作业手器材当前的状态;调试诊断仪负责定位系统故障源。各模块都是自成一体的智能终端，各模块可以有多个，只要给它们分配不同的标识符(ID号)即可，各模块通过4芯屏蔽电缆并联起来，4芯电缆中2根(电源正和电源负)用于给终端供电，另外2根(CANH和CANL)用于终端间通信。本系统组成如图1所示。

　　2.2 系统功能特点

　　与传统的集中式控制系统相比，本控制系统具有如下功能特点：

　　(1) 防误操作功能。设计人员可以很容易地通过软件编程屏蔽掉本系统中可能出现的误操作，而只开放允许的操作，同时还可根据需要发出声光报警，告知作业手有操作错误;