工程機械控制系統中應用CAN總線的實現分析

張春燕 馮婧

摘 要 CAN總線在當今工程機械控制系統中應用十分廣泛，加強CAN總線設計，可以有效提高工程機械運行效率，實現自動化控制系統。基于此，本文首先對CAN總線技術進行相關介紹，進而提出CAN總線在工程機械控制中的應用。

關鍵詞 CAN總線 工程機械 控制系統 應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

0引言

計算機技術的不斷發展推動了電子技術和CAN總線技術的發展，CAN總線在當今通訊行業、機械行業、工程行業、電子行業等控制系統應用十分廣泛。在工程機械控制系統中應用CAN總線，具有成本低、適用廣、線路少、靈活性強、信息輸出量大、抗干擾性強。為了能夠全面推動工程機械領域不斷發展，這就必須要加強對CAN總線布設方法的研究，從而提高工程機械運行質量和安全。

1應用CAN總線的工程機械控制系統功能

1.1發動機控制模塊

發動機控制模塊主要是發動機啟動、停止、預熱、調節轉速、節能、保護等控制功能，以及運行時間、水溫、油壓等各項數據采集。在發動機轉速控制當中，過去都是采用步進電機啟動油門，需要在設計門電機安裝支架與拉索，針對安裝精度要求相對高，如果安裝不到位，則容易出現卡死問題。而采用電位計展開油門位置反饋，容易受到電壓波動影響，控制轉速精度不高。這就需要采用CAN總線發送報文方法進行轉速控制，通過對結構進行簡化設計，提高轉速控制的精準性和可靠性。采用CAN總線，主控器能夠對發動機轉動、工作時間、溫度、壓力、運行狀態、預熱狀態等進行全面監控，不需要安裝傳感器，簡化電氣線路。

1.2液壓控制模塊

主泵工具電比控制當中，根據發動機、液壓系統信息數據，控制器可以針對機械當前轉速、負載等控制為依據，對主泵極限控制比例電磁閥進行實時調節，提高功率的匹配性。CAN總線操作手柄與主閥的電比控，以CAN采集操作意圖，結合擋位、功率模式、發動機確定主閥開度，這樣即可提高系統的可靠性，簡化了液壓控制管路。液壓信號采集主要包括的液壓油液位、溫度等信號，并通過設定閾值聯動報警系統。

1.3顯示模塊

采用CAN總線的顯示器模塊，主要是結合虛擬儀表顯示相關信息，不僅能夠加強挖掘機運行轉速、水溫、油壓等數據參數進行實時監控，同時也可以加強參數設置、故障報警、保養信息等，加強人機結合。

1.4 GPS遠程管理

定位：采用客戶端控制軟件，采用GPS定位系統來定位工程機械的位置。數據傳輸：采用CAN總線以及無線通訊技術，實施發送發動機轉速、油壓、溫度等各項工作參數。故障報警：在信息中心即可查詢工程器械的工作狀態，并在終端顯示器上得以顯示。遠程控制：如果工程機械運行出現問題，可以通過系統終端發射機械所命令，此時的發動機智能怠速工作，并且顯示器界面也會提出報警提示，加強對工程機械的控制。養護提示：在整個客戶端對液油壓、機油量進行檢測時，如果油量不足，可以通過顯示報警提示養護。

1.5常規控制模塊

常規控制模塊主要是非工程機械本身的系統控制，例如空調、刮水洗滌、工作照明系統等，同時也可以控制點煙器將、收音機、電路檢修、運行信息系統、通訊系統等。

2 CAN總線下的電氣控制系統程序設計

電氣控制系統主要由兩大模塊組成，分別是控制器程序和顯示器程序，其主要表現在：

2.1控制器程序

在主控器上應用軟件開發平臺，如BODAS-design等，在程序設計當中采用程序模塊設計方案，主要包含主程序和各個子程序模塊。其中，主程序主要是負責系統初始化，對子程序模塊進行調用。系統初始化主要是讓輸入輸出、CAN通道、通道參數設置等初始化。子程序主要是一些功能模塊，主要包括傳感器處理、傳感器標定、油門標定、發動機控制（主要包括發動機的啟動與停止、預熱、轉速等）、液壓控制（泵、閥控制等）、感應轉速、PID模塊、參數設置（閾值設定）、故障/保養信息、CAN總線控制等。這些子功能模塊共同構成了CAN總線系統的功能。

2.2顯示程序設計

顯示器的人機操作軟件開發平臺是實現功能操作的核心，例如BODAS-DCT等。顯示器主要的作用是通過操作界面實現參數顯示與管理、設計操作界面、切換控制界面、讀取CAN總線數據。這就需要設置工程機械運行的監控系統，整個監控系統顯示模塊主要包括開機界面、程序操作主界面、機械狀態監控界面、故障報警界面（也可以設置成彈出窗口）、故障記錄、養護界面、界面設置、系統設置。

主界面主要是顯示工程機械的各項數據，包括油溫、油位、運行溫度、轉速、工作時長、系統電壓、工作模式等各類電壓信息。在具體使用過程中，如果運行參數超過了閾值或需要養護，則會在顯示器右下角顯示報警信息或養護圖標，同時蜂鳴器也會打開提醒，如果是嚴重故障問題，會直接在主窗口上彈出界面，提高工作人員的注意力。顯示器的旁側有多個功能按鍵和1個旋轉鈕按鍵，通過操作各個按鍵即可進入到系統設置、運行參數設置、查找故障信息、發動機運行狀態、系統信息、保養提示。

3結束語

綜上所述，隨著我國科學技術不斷發展，CAN總線在工程機械控制中的應用也愈加廣泛。通過應用CAN總線，讓工程機械運行更加安全、穩定，簡化了電氣系統，減少機械生產、運行成本，并且通過遠程管理極大的提高了檢修效率，值得進一步推廣。

參考文獻

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[2] 何銀菊. 基于CAN總線的分布式工程機械控制系統的設計[D].長沙：中南大學，2012.