論工程機械嵌入式智能控制平臺的設計與實現

（湖北工程學院機械工程學院，湖北 孝感 432000）

【摘要】：現階段，我國工程機械控制領域在發展過程中已經出現了很多新技術，比如說，機械狀態監測、故障診斷、發動機智能化控制技術等，可以有效的找出工程機械在制造生產過程中存在的不足，并及時為其制定有效的解決對策，避免嚴重的損失發生，從而提升工程機械零件質量，保證其可以滿足各個領域的使用需求，為工程機械領域的健康、可持續發展提供良好的保障基礎。基于此，本文對工程機械嵌入式智能控制平臺的設計與實現進行了簡單的研究。

【關鍵詞】：工程機械；嵌入式智能控制平臺；平臺設計；實現

前言：近年來，我國經濟水平逐漸提高，各個領域得到了快速的發展，對社會中各個方面的基礎建設工作給予出了高度的重視。而工程機械在基礎建設中重要組成部分，工程領域的發展狀況對于基礎建設的質量來說有著非常重要的作用。然而，我國工程機械領域在發展過程中與一些發達國家相比仍存在著一定的不足，主要體現在機械生產控制方面，就算在開展日常控制管理工作也主要依賴于進口控制技術，對其的研究工作不重視，導致我國工程機械控制工作質量與效率提不上去。要想從根本上解決這一問題，就應該提高對控制工作的重視，積極引進先進的控制成果，并根據自身發展現狀制定出一項科學、合理的控制方案，只有這樣才能提升工程機械控制水平，為工程機械領域的健康、可持續發展提供良好的保障基礎。

一、嵌入式智能控制平臺總體設計

工程機械主要由攤鋪機、挖掘機、起重機等部分組成，不同的機械設備在實際使用過程中有著不同的性能，對于控制系統中硬件功能來說也有著很大的差距。

（一）控制平臺功能需求

工程機械嵌入式智能控制平臺主要由人機互交平臺、監控模塊、傳感器、執行器組成，其中的人機互交平臺主要指，工程機械工作人員在工作期間應該掌握各個類型工程機械的數據信息，做好數據信息的整合工作，并通過監控模塊對機械數據信息進行分析，找出其中存在的不足，及時為其制定有效的解決對策，只有這樣才能保證數據信息的準確性，為機械信息互交共享提供良好的保障基礎[1]。當信息互交完成之后，操作人員需要將參數信息進行實時共享，并通過監控模塊進行命令傳達；對于監控模塊來說，其在實際運行期間可以有效的對機器的運行、可執行現狀進行全方面分析，了解工程機械設備的工作狀況；傳感器主要以CAN接口傳感器為基礎對監控模塊中的數據信息進行分析，并將所得出來的分析結果通過CAN總線的形式發送給監控模塊；可執行器主要以帶有處理器、CAN接口的驅動模塊對監控模塊中的外部件驅動工作進行控制，并嚴格遵守指定標準進行，只有這樣才能提升驅動模塊在運行時的穩定性與可靠性。

（二）系統方案設計

為了提升工程機械嵌入式智能控制平臺系統的可擴展性、可靠性、安全性、穩定性等特點，需要做好工程機械控制系統的調節工作，并通過人機互交平臺硬件的形式進行控制模塊設計只有這樣才能保證工程機械的控制工作可以順利進行下去[2]。

智能平臺控制模塊主要由：（1）微控制器：通過人機互交的形式將工程機械的運行狀況顯示出來，之后再通過CAN通信功能對其中的數據進行分析處理，并根據所得出來的分析結果選定對應的控制器，從而提升工程機械的控制質量與效率；（2）液晶顯示模塊：為了更好的適應工業現場環境，提升控制工作質量與效率，可以通過LCD單色屏的形式將工程機械中各項數據信息展示出來，加深控制工作人員的認知，保證控制工作可以順利進行下去；（3）CAN通信模塊：可以有效的實現人機交互平臺與監控模塊之間的信息共享，保證工程機械中的各類型信息可以在各個領域中得到廣泛的應用[3]。

二、基于CAN總線人機互交平臺設計與實現

（一）CAN通信協議設計

CAN通信協議主要由ID、Length、Key、Index、Data組成，其中的ID是整個CAN通信協議中識別符，格式長度為11位數。工程機械在實際管理過程中每一個機械中的節點都有著屬于自己的ID號，提升管理工作質量與效率；Length的格式長度為四位數，可以有效的工程機械的管理現場進行全方控制，可以有效的找出其在管理過程中存在的不足，并及時為其制定有效的解決對策；Key是工程機械狀態數據中第一個字節低四位，其主要作用就是辨別一些工程機械的信息類型；Index可以當成每一個機械設備運行狀態中的信息引號數據，其在運行期間如果處于不同的狀態，那么其中的狀態數據就會發生變化；而Data可以有效的對機械設備中不同的節點狀態信息體現出來，為設備的人機互交提供良好的保障基礎[4]。

（二）LCD驅動設計

在選擇驅動液晶屏幕時，應該根據工程機械的工作狀態與工作環境進行選擇。由于工程一些主要是室外工作，而人機互交的正常工作溫度范圍也在-20～+70℃作用，光照強烈。可以滿足當前工作環境的液晶屏幕主要有LM2088ECW，其是一種單色圖像點陣液晶屏幕，尺寸在5.7英寸，像素為320×240，有著能耗低、操作簡單、高低溫性能強等特點。在對其進行驅動設計過程中，首先要做好顯示器對比度閉環控制工作，當機械自身溫度在50℃以上時，那么就應該加大LCD灰度的驅動電壓電流。當溫度低于10℃時，液晶屏幕的溫度比就會逐漸下降[5]。

（三）應用軟件設計

工程機械嵌入式智能控制平臺中的應用軟件主要由界面顯示模塊、CAN中斷處理模塊、數據更新模塊、報警處理模塊等部分組成。其中的界面顯示模塊可以有效的將工程機械中的不變數據信息通過液晶屏幕顯示出來，為接下來的控制工作打下良好的基礎。為CAN中斷處理模塊可以有效對已經掌握的機械運行數據信息進行分析，找出其在運行過程中的關鍵字，并以關鍵字為基礎開展處理工作。而數據更新模塊主要以CAN通信信息為基礎對當前界面中的動態信息進行創新，保證所開展的工程機械管理工作可以有效的滿足數據信息的需求[6]。報警處理模塊可以有效的記錄工程機械中的每次報警信息，如果信息狀況較小，那么該模塊就可以通過CAN中斷處理模塊中對報警信息進行處理，以此來達到實時報警防治的目的。

結束語：隨著社會不斷的發展，各個領域對工程機械的使用需求逐漸提升，而嵌入式智能控制平臺的出現對于工程機械領域發展來說起到了非常重要的作用。但是，嵌入式智能控制平臺的設計時間較久，要想從根本上解決這一問題就應該加強對嵌入式智能控制平臺設計與實現工作的研究，并根據工程機械領域發展現狀制定出一項全新的智能控制平臺，只有這樣才能提升工程機械的控制工作質量與效率為，為工程機械領域的健康、可持續發展提供良好的保障基礎。

參考文獻：

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[3]黎暉，于宏宇，石小華，朱曉卿.診斷儀嵌入式軟件測試方法研究[J].計算機測量與控制，2015，09：2999-3002.

[4]高立龍，王新晴，蔣文峰.基于ARM的工程機械液壓系統故障檢測儀的設計[J].起重運輸機械，2012，09：16-19.

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[6]常亮，李沛，戴蒙，孫琰，周玉琴.工程機械液壓系統故障快速檢測儀的設計[J].機電產品開發與創新，2014，04：101-102+87.