CAN总线在专用设备中的应用

0 引言

　　CAN总线技术在汽车行业、工程机械等领域都已经普遍应用，由于其高性能、高可靠性及独特的设计，越来越受到人们的重视，国际上一些著名的公司都在自己的产品上广泛采用CAN总线技术。CAN已经形成国际标准(IS011898)，并已成为工业数据通信的主流技术之一。近年来国内很多汽车行业、专用设备、通信、工程工业、医疗器械等行业也运用这一技术，这样大大提高了设备整机的可靠性、可检测和可维修性，同时提高了智能化水平。本文主要讲述CAN总线在专用设备一高空作业平台控制系统中的应用。

1 设备CAN总线系统网络结构

　　高空作业平台控制系统采用的是美国SAUER DANFOSS的MC050控制器。此控制器是行走机械专用控制产品，具有两个CAN总线通信接口(CAN_0和CAN_1)，在分布式车辆控制系统中，既可以成为系统控制网络中的一个节点，又可以作为独立的控制器参与整台设备的控制。抗震动，抗机械冲击，防护等级高，适合恶劣环境。整台设备采用CAN通信，把工作平台上控制操作台、地面控制操作台、主臂上的长角传感器、底盘车桥扩桥与缩桥接近开关、转台调平倾角传感器、比例调节阀以及工作平台超载检测用压力变送器等相互连接成为一个通信网络结构，见图1。

图1 CAN总线系统网络结构图

2 控制系统特点

　　由于高空作业平台具有工作平台上控制操作台、地面控制操作台两个操作界面，两个操作界面都能对整台设备进行各种主要动作的控制。再加上各检测元器件和比例调节阀等，如果用传统的电气控制方式，很难实现上下操作与各检i见0元器件等部件的通讯问题，例如操作的优先级、系统的冗余、动作的安全保证等，CAN总线的运用很好的解决了这个问题：上下控制通过CAN总线通讯可以实现数据的共享，避免了以前那种完全依靠操作人员的经验和相互的协调程度，提高了系统的可靠安全性能，减少了人为因素的不利影响。采用CAN总线技术，第一：节省大量线缆，只需一条CAN总线；第二：减少了很多输入输出节点的接线端，降低故障率；第三：降低装配成本，减轻维护成本；第四：信号系统传输速度高、安全、稳定、可靠等。

3 PLUS+1 GUIDE系统软件

　　近年来我们专用设备上选用美国SAUER DAN．FOSS的控制器及相应元器件，运用PLUS+1控制系统一功能完整的一个软件包，又是一个图形化用户集成开发环境，包括了为编写设备等控制应用软件的图形化开发工具，通过CAN总线下载软件的下载工具和创建用户自己的维护诊断软件的开发工具。此软件使用了形象化符号和图标元件，这使得我们工程技术人员很轻松的完成应用软件的开发。应用软件最终以图形化的方式表现出来，而且程序文件就是这些图形。这样大大加强了我们对自己产品的设计生产能力，最大限度地保护了我们自己的知识产权。

　　PLUS+1控制系统的图形化设计工具使得应用程序有了更好的结构和更易于理解。这些都大大优于传统的使用基于C语言的编程软件或其他非图形化的编程开发软件工具。

4 系统主要控制部分

　　高空作业平台要求控制系统各动作绝对的稳定、安全、可靠，检测出的各种数据必须准确无误。整台设备控制点多而杂，工作平台上的操作与地面控制操作相互制约等，CAN总线很好的满足了这些要求，在实际的运用过程中得到了验证。主要控制模块程序界面如图2。进入主控制模块MC050下一层为各控制过程模块程序，进入Unit—Config为CAN网络设置见图3。

　　通过图2和图3可以看出整个控制系统以CAN(CAN_0和CAN_1)总线连接成一个网络，主要控制有发动机控制、回转控制、臂伸缩与升降控制等。控制操作部分分为工作平台和地面，主要操作部分在工作平台，工作平台设置有发动机启停及预热开关、行走手柄(刹车键、左转向、右转向)、回转和臂伸缩与臂升降操作手柄，在工作平台上就可以很方便自由地操作设备。

图2控制模块程序界面

图3 CAN网络设置模块程序

　　我们把刹车开关直接嵌入行走手柄，即手柄中加入握力开关，把底盘左右转向设置在手柄上端，这样既节省了操作界面的空间位置又方便了操作者。控制系统最主要的是臂的伸缩升降与回转，各动作幅度等与臂架上进行实时检测的长角传感器，以CAN总线传送的长度与角度信息密切相关，通过CAN总线传来的数据决定臂的伸缩量和升降幅度等。同时，各操作开关与手柄通过CAN总线传送到地面发动机、泵、阀等完成各部分动作过程。另外，我们又把各故障报警输出设置在工作平台界面上，如果出现问题不只是没有输出动作，还会让操作者很清楚是哪部分出了故障，如果发生的故障操作者不能现场恢复，可以用工作平台上设置的应急装置让操作者与随同人员回到安全位置状态。

5 结束语

　　总线技术以其独有的技术优势和特点，在现代分布式测量与控制技术领域中应用已愈来愈广泛。各种总线的主控制器一般都内嵌有相当完善的、开放式的互联通信协议，它具有通信速度快、误码率低、开发设计简单及网络使用维护方便等诸多特点，是实现网络化现场测量与控制技术的一个发展方向。近年来很多汽车及专用设备等都已应用CAN总线控制，CAN信息传输速度快，抗干扰能力强，当节点严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断该节点与总线的联系，使总线上的其他节点及通信不受影响，故具有较强的抗干扰能力。