工程機(jī)械的智能化動脈：博世力士樂CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

1、工程機(jī)械的智能化動脈：博世力士樂CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用工程機(jī)械的智能化動脈博世力士樂CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用近10多年來,總線技術(shù)信息技術(shù)等各種高新技術(shù)在工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)代工程機(jī)械正成為機(jī)電液一體化的高端產(chǎn)品.應(yīng)用CAN總線技術(shù)的智能化工程機(jī)械成為國內(nèi)外工程機(jī)械的開展趨勢.文/宋金富?博世力士樂(中國)在國內(nèi)外眾多的工程機(jī)械中都有CAN總線的應(yīng)用,特別是采用電控柴油機(jī)的工程機(jī)械已經(jīng)無一例外地采用了CAN總線技術(shù).這主要是因為電控柴油機(jī)的電子控制裝置都是采用基于CAN總線技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)J1939協(xié)議設(shè)計的,這也大大地促進(jìn)了CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用,因

2、為工程機(jī)械的主要動力源都是采用柴油機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的.78帆琨代驅(qū)動200503工程機(jī)械的作業(yè)對象多變,環(huán)境惡劣,這就要求其具有良好的自適應(yīng)能力和極高的可靠性.要滿足這些要求,在很大程度上取決于機(jī)器的智能化程度,因此機(jī)器上必須有能夠?qū)ψ鳂I(yè)過程進(jìn)行識別,進(jìn)行最優(yōu)控制的電控系統(tǒng),這就導(dǎo)致電控系統(tǒng)的復(fù)雜程技術(shù)恰恰能夠適應(yīng)這一需要,這也是其在工程機(jī)械領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因之一.CAN總線技術(shù)簡介1986年2月,博世公司在汽車工程協(xié)會(SAE)大會上介紹了一種新型的串行總線一一控制器局域網(wǎng)(ControlAreaNetwork,CAN),這就是CAN誕生的時刻.今天,在歐洲,幾乎每一輛新客車上均裝配有CAN局

3、域網(wǎng).由于具有高性能,高可靠性以及獨(dú)特的設(shè)計,CAN總線越來司最初為汽車監(jiān)控和控制系統(tǒng)設(shè)計的CAN總線,就其本身的特點(diǎn)來看,現(xiàn)在CAN總線的應(yīng)用范圍已不再局限于汽車行業(yè),而是面向流程工業(yè),機(jī)械工業(yè),紡織工業(yè),農(nóng)用機(jī)械,機(jī)器人,數(shù)控機(jī)床,醫(yī)療機(jī)械及傳感器等領(lǐng)域開展.CAN已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)并被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一.CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò),由于采用了許多新技術(shù)以及獨(dú)特的設(shè)計,與一般通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的性能,可靠性,實(shí)時性和靈活性.其特點(diǎn)可以概括如下:主方式工作,網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,而不分主從,這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)

4、備份系統(tǒng).(2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級,可滿足不同總線仲裁技術(shù),當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送信息時,優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動地退出發(fā)送,而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼線沖突仲裁時間,尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況.(3)CAN只需通過報文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn),一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局播送等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù),無需專門的調(diào)度.(4)CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(傳輸速率5kb/s以下);通信速率最高可達(dá)1Mb/s(此時通信距離最長為40m).(5)CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路,目前可達(dá)110個.報文標(biāo)識符可達(dá)2032種,而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的報文標(biāo)識符幾乎不受限制

5、.(6)CAN總線通信格式采用短楨格式,傳輸時間短,受干擾概每楨的信息都有CRC校驗及其他檢錯措施,保證了數(shù)據(jù)的可靠性.(7)CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線,同軸電纜或光纖,選擇靈活,價格廉價.博世力樂公司的QN產(chǎn)品隨著博世力士樂公司電控技圖1博世力士樂CAN產(chǎn)品在I程機(jī)械中的應(yīng)用行業(yè)聚焦NDUSTRYFOCUSA11VOLG1,LE甜2O.LG/LOrA1070EPIEK圉2博世力士樂公司采用CAN總線技術(shù)的控制原理圖術(shù)的開展,融合了力士樂公司幾十年世界領(lǐng)先的液壓技術(shù)的電子產(chǎn)品和開放式的編程開發(fā)平臺已經(jīng)全面推向國際市場,具有CAN總線技術(shù)的電子產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用在各行各業(yè),特別是工程機(jī)的,典型的

6、具有CAN總線技術(shù)的電子產(chǎn)品有BODAS開放式開發(fā)平臺,RC系列控制器,DI2系列顯示器,TH系列手柄,M系列比例控制閥等.其中BODAS開發(fā)平臺是集軟件開發(fā),硬件應(yīng)用,監(jiān)測工具于一體的省時,快捷,經(jīng)濟(jì)的博世力士樂開放式設(shè)計應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng).其完善的RTS系統(tǒng),使編程非常人性化,簡單的一條語句就可完成輸入或輸出端口的定義,讀取,轉(zhuǎn)換;簡單的幾條語句就可完成與任何設(shè)備CAN信息的讀人,讀出;同時生成的監(jiān)測軟件,可以在線實(shí)時調(diào)試程序,檢測故障,監(jiān)視過程變量;豐富的應(yīng)用模塊,使軟件開發(fā)得心應(yīng)發(fā)可以說是把枯燥的編程過程變成了有趣的游戲過程.Rc系列控制器是專門為行走機(jī)械設(shè)計的,它是一款帶有CAN控制器的具

7、有高可靠性,高冊豫驅(qū)動20050379行業(yè)聚焦lNDUS了鼠;j0個CAN接口可同時發(fā)送13個,接收15個標(biāo)準(zhǔn)的CAN數(shù)據(jù)包,通過簡單的設(shè)定即可更改通訊速率;輸入,輸出具有故障檢測功能,一旦發(fā)現(xiàn)故障,可區(qū)分故障等級并適時給出故障處理,嚴(yán)重故障可直接切斷輸出;微滯環(huán)的脈寬調(diào)制電流單線輸出,可保證不受電源電壓變化,環(huán)境溫度變化影響而輸出穩(wěn)定電流;832V的寬電壓供電范圍,高防護(hù)等級的接插件設(shè)計,反電源極性,輸入,輸出短路的自我保護(hù)功能,使得RC控制器在工程機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用.帶有CAN接口的顯示器,手柄,閥塊,I/O擴(kuò)展模塊等均是遵守CAN協(xié)議設(shè)計制造的,通過BODAS開發(fā)平臺,采用RC系列控制

8、器,應(yīng)用這些CAN終端元件,可以組成完整的工程機(jī)械CAN總線局域網(wǎng).(圖1)CAN總線技術(shù)在I程機(jī)械中的典銎應(yīng)用柴油機(jī)的功率極限控制采用功率極限控制可以充分地利用柴油機(jī)的功率特性,無論負(fù)載如何變化,控制載荷使柴油機(jī)始終工作在最正確工作狀態(tài),這是多數(shù)工程機(jī)械不可缺少的根本CAN總線接收柴油機(jī)的根本信息,用經(jīng)過分析處理得到的結(jié)果控制泵的輸出,從而使柴油機(jī)工作在最正確狀態(tài),既可以防止憋車熄火又能夠控制柴油機(jī)的排放,起到了環(huán)保的作用.攤鋪機(jī)上的應(yīng)用攤鋪機(jī)是工程機(jī)械中控制程度最復(fù)雜的機(jī)械之一,對行走,供料,分料,調(diào)平,轉(zhuǎn)向,振動,振80帆琢代驅(qū)動200503控制方式是各單元單獨(dú)控制,手動多于自動,接線復(fù)

9、雜,各單元難于協(xié)調(diào),作業(yè)好壞多取決于操作手的經(jīng)驗和水平.博世力士樂CAN總線技術(shù)開發(fā)的攤鋪機(jī),由RC控制器,DI顯示器,CAN調(diào)平儀,CAN物料控制器,CAN自動轉(zhuǎn)向控制器組成,軟件開發(fā)采用BODAS平臺,CAN總線采用雙絞線,整機(jī)實(shí)現(xiàn)了全自動控制,通過開機(jī)時的初始設(shè)定即可完成全自動的攤鋪過程,包括行走,攤鋪,物料,調(diào)平但實(shí)現(xiàn)了自動標(biāo)定,自動檢錯報警,還實(shí)現(xiàn)了非致命故障的自動糾錯功能.大型平板車大型平板車的關(guān)鍵技術(shù)是多輪轉(zhuǎn)向,要想實(shí)現(xiàn)多輪多模式轉(zhuǎn)圖5該闌組在歐美B得到廣泛應(yīng)用,在中國正在推廣中圖3三一集團(tuán)采用博世力士樂CAN總線技術(shù)開發(fā)的多功毹攤鋪機(jī)在施I中圖4三江集團(tuán)萬山r采用博世力士樂CAN總線技術(shù)開發(fā)的全電控大型平板車的輸入,輸出點(diǎn)多,控制距離遠(yuǎn),控制點(diǎn)分散,如果采用傳統(tǒng)的電控方法,接線會非常復(fù)雜,也很難線局域網(wǎng)就可以簡單地采用雙絞線(只用兩條線)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信,大大地簡化了接線,也可以方便地實(shí)現(xiàn)多車拼接作業(yè).電子先導(dǎo)模塊(EPM)這是一組帶CAN總線的電子先導(dǎo)控制的比例閥組,它由多片比例閥疊加組成,可根據(jù)實(shí)際需要確局部也可以組成純液壓先導(dǎo)控制,PWM電流先導(dǎo)控制模式.EPM電子先導(dǎo)模塊與傳統(tǒng)模塊相比具有很多優(yōu)點(diǎn):首先是外部可見的簡化接線,無論閥組由多少閥片組成,只需四根線(兩根電源線,兩根CAN總