CAN总线网络及其在工程机械控制系统上的应用文档格式.docx
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网络管理、对象目录、标识符分配的缺省值、配置数据及过程数据的传输、网络监控和错误处理等等,这样在同一总线上所有不同种类的CANopen设备只需要经过正确的通信配置,其变量和参数便可以通过对象目录进行传输,而用户无需再开发专门的通信程序。
正因为CANopen通过其应用层封装了CAN复杂的底层协议和操作,使用户的开发精力直接面向应用项目本身,可以大大缩短开发周期,所以在工程领域CANopen已经得到越来越广泛的应用。
2CAN在工程机械控制系统上的应用
工程机械控制系统的发展大体经历了机械控制、液压控制、模拟电路控制、数字电路控制,到当今的数字网络控制。
随着超大规模集成电路技术和网络技术的飞跃发展,以及新型传感器和电控发动机的广泛应用,数字网络控制系统已经成为工程机械,尤其是大型和复杂工程机械的必需配置。
CAN以其高性能、高可靠性及其在汽车行业的成功应用,必然也成为工程机械控制系统的首选网络。
当今国际著名的工程机械制造商都在其最新的产品上应用了CAN总线网络,其主要应用目的有:
1、与电控发动机的CAN接口交换数据,实现节能控制与环保排放,并且可以监控发动机的运行参数和故障信息,实现发动机仪表数字化。
2、通过具有CAN接口的新型传感器采集数据,不仅可以减少接线,更可以避免模拟信号传感器的干扰问题,提高数据采集的准确性和速度。
3、多个控制器及显示单元之间相互交换数据,使得控制系统的配置和安装都更加灵活。
4、与具有CAN接口的GSM/GPS通讯装置连接,实现工程车辆的远程机群控制、故障诊断和管理功能。
5、与具有CAN接口的遥控系统联网,实现工程机械的遥控操作或无人驾驶。
CAN总线网络在工程机械上的应用关键是要选择合适的控制器,工程机械工作环境恶劣,而对控制器的可靠性要求又很高,用普通工业PLC是肯定不能胜任的,而必须使用针对工程机械开发的专用控制器。
自行设计制造控制器不仅开发周期长,开发成本高,而且也不符合现代工业专业化分工的规律,因此国际上大的工程机械制造商在应用CAN作为控制系统时都采用外购电子公司生产的控制器硬件,而自己开发应用程序进行集成的模式。
在生产控制器硬件的公司中,德国InterControl公司是最为著名的一家,该公司长期和Wirtgen集团等世界著名的工程机械制造商合作,是专业为工程机械设计、制造各类集成电子控制系统的高科技公司。
其产品种类齐全、集成度高,在系统组成时具有非常大的灵活性,既可以组成小规模的集中控制网络,也可以实现大规模的分布式控制网络。
可以对常规的I/O实施控制,更擅长对各种电液伺服元件和电液比例元件进行直接驱动与控制。
特别设计的宽电源范围供电,IP66的防护等级,适合在各种野外恶劣环境条件下的使用。
既能组成经济型的简单控制系统,更可以实现各类复杂的闭环控制、遥控控制、基于GSM网络的远程数据传递、GPS全球卫星定位等最新的现代控制技术。
InterControl公司的CAN总线系列控制器称为Compact,该系列产品是由密封在相同外观尺寸铸铝盒子里的一组控制单元和输入输出单元组成,包括:
控制单元DIGSYcompactⅠ、控制单元DIGSYcompactⅡ、控制单元DIGSYcompactⅢ、液压单元CAN-nodeHydraulics、模拟量单元CAN-nodeAnalog、数字量单元CAN-nodeDigital、电控发动机总线转换单元CAN-GatewayJ1939等等,所有以上的控制与I/O单元和显示装置CGM(CockpitGraphicMonitor)及各类CAN总线传感器均遵循CANopen通讯协议,通过CAN-Bus组成一个控制网络。
这样,可以大大简化整个控制系统的接线,容易维修,降低故障率,并且具备非常好的可扩展性。
主控制器DIGSYcompact使用“PROSYD1131”进行编程,“PROSYD1131”是标准的Windows应用程序,支持梯形图、功能图、顺序逻辑语言、结构文本、指令表等“IEC1131-3”标准定义的所有编程方式,用户可根据系统特点和编程习惯自由选择。
DIGSYcompact带有一个RS-232接口供用户编程时使用,还有两个CAN-Bus接口供控制系统组网。
DIGSYcompact自带数字量、脉冲量、模拟量和PWM等常用控制信号的输入输出功能,尤其是其PWM输出通道和液压卡一样可以直接驱动比例阀,用户可以对每一个通道分别设定PWM频率、电流反馈控制PID参数、线圈电流特征曲线、斜坡时间、颤振幅值等电液控制特有的参数值。
正是因为DIGSYcompact具备如此强大的控制和输入输出功能,在不需要显示的情况下,一台单独的DIGSYcompact经常就能完成全部的控制任务,这是一种非常经济而又功能强大的控制方案。
DIGSYcompact输入输出功能表
型号
名称
数量
备注
Ⅰ
数字量输入
18路
24VDC
模拟量输入
8路
0-10V或0-20mA
频率输入
频率上限30KHz
数字量输出
24VDC/1.5A,带短路保护
模拟电流输出
4路
0-20mA
PWM输出
Ⅱ
10路
2路
Ⅲ
20路
16路
3应用实例
基于InterControl集成电子控制系统的CAN总线网络已经在西安宏大公司生产的CM1900、CM1200和陕西建设机械集团生产的CM2000型路面冷铣刨机上成功应用,该系列铣刨机选用DigsyCompactⅢ一台作为主控制器,选用其人机接口装置CGC一台作为驾驶台上的主操作台,图形显示装置CGM二台作为安装在机器两侧的辅助操作台作为铣刨深度设定仪,以上控制单元通过CAN总线集成为铣刨机的控制网络。
而且控制网络具有很好的扩展性,在用户需求的情况下,通过CAN总线可以增加HBC公司的工业无线遥控系统使铣刨机具备遥控功能;
也可以增加InterControl公司专为野外车辆研制的远程数传递系统DigsyServiceLink,该装置具备基于GSM移动电话网络的无线通信功能,可以在GSM网络覆盖的所有地方进行实时通信,实现远程故障诊断和技术支持;
DigsyServiceLink同时具有GPS功能,配合电子地图可以进行精确的定位管理。
西安宏大交通科技有限公司还正采用InterControl的CAN总线系列产品为我国首台摊铺宽达10.5米的HTH9000型滑模式水泥混凝土摊铺机控制系统进行升级改造。
西安宏大交通科技有限公司积极致力于在中国工程机械行业推动CAN总线控制网络这一国际先进技术的应用。
正在实施或设计中的项目有:
1、沥青混凝土摊铺机控制系统的升级。
国内现有的沥青摊铺机行走控制大多采用Rexroth公司的MC6等专为车辆行走设计的控制器,找平则采用MOBA公司等专门设计的找平控制系统,布料、送料、振捣等其他机构的控制还要再另外自制一套控制柜,因为这三部份相互隔离不能交换信息使得机器难以形成一个有机整体,也不具备故障自诊断和报警功能。
升级方案为选用DigsyCompactⅢ一台作为主控制器,CGC一台作为人机接口装置,通过CAN总线把前述的行走、找平和其他控制集成在同一个控制网络里,不仅所有的信息可以集中处理,具备友好的人机界面及故障诊断功能,而且用户可以自行开发应用程序(InterControl及代理商为软件开发提供全面的技术支持),使系统应用具有非常好的灵活性。
由于采用一套新的控制系统取代了原来三部份独立的控制装置,在全面提升机器性能和档次同时,成本却反而降低了。
2、铁路道叉铺设机。
道叉铺设机是铁道部为替代进口而进行研制的专用设备,该机户外使用工况条件恶劣,为了工人的健康要求具备遥控功能。
选用DigsyCompactⅢ一台作为主控制器,DIGSYcompactⅡ一台作为扩展控制器,通过CAN总线将HBC公司的工业遥控系统集成到控制网络。
本系统的可靠性、稳定性及遥控功能已完全达到进口设备的水平。
3、新型水泥混凝土泵车。
为了在隧道等特殊场地施工,新型水泥混凝土泵车的臂架设计成折伞式,要求准确控制其展开形状及浇注位置。
在每一节臂架的控制油缸里均安装直线位移传感器,由于传感器数量众多且传输距离长,所以选用带有CAN接口的传感器,以减少接线和保证信号质量。
传感器和控制器DigsyCompactⅢ、人机接口装置CGC、遥控装置通过CAN总线集成为控制网络。
操作者通过CGC设定控制结构参数及控制模式,控制器接受遥控装置的操作指令并按照一定的数学模型,根据各个传感器反馈回的位置信息,经过分析运算,向各节臂架控制油缸发出适当的动作指令。
4、其他的项目还有汽车起重机(包括随车吊)的吊臂动作控制,智能挖掘机的挖斗控制及学习功能,石油钻井设备的分布式控制等等。
参考文献:
1.阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社.1998.8
2.RalfNeuber.ManualCommunicationviaCANopen.InterControl.2002.10
3.WolfhardLawrenz.CANSystemEngineering.Springer-VerlagNewYork,Inc.1997
(英文版)
Tworegulationspromulgatedforimplementationisinthepartyinpowerforalongtimeandtheruleoflawconditions,theimplementationofcomprehensivestrictlystrategicplan,implementationinaccordancewiththerulesanddisciplinetomanagetheparty,strengtheninner-partysupervisionofmajorinitiatives.Thetworegulationssupportingeachother,the<
code>
adheretoapositiveadvocate,focusingonmoralityisofPartymembersandPartyleadingcadrescansee,enoughtogetahighstandard;
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rule>
aroundthepartydiscipline,disciplinaryrulerrequirements,listedas"
negativelist,focusingonverticalgauge,drawthepartyorganizationsandPartymembersdonottouchthe"
bottomline"
.Here,themainfromfoursquarefacetwopartyrulesofinterpretation:
thefirstpartintroducestwopartyRevisedregulationsthenecessityandtherevisionprocess;
thesecondpartistheinterpretationofthetwofundamentalprinciplesoftherevisionoflawsandregulationsintheparty;
thethirdpartintroducestwopartyregulationsmodifiedthemainchangesandneedstograspseveralkeyproblems;
thefourthpartonhowtograsptheimplementationofthetworegulationsoftheparty.<
and<
Regulations>
revisedthenecessityandrevisedhistoryoftheCPCCentralCommitteetheamendmenttotheChineseCommunistPartymembersandleadingcadreshonestpoliticsseveralguidelines>
ChineseCommunistPartydisciplineandPunishmentRegulations>
column1by2015tostrengthenpartylawsandregulationsfocus.TwopartyregulationsrevisionworklastedaYears,poolingthewisdomofthewholeparty,ideologicalconsensus,drawhistoricalexperience,respectforthewisdomofourpredecessors,whichreflectstheunityofinheritanceandinnovation;
followthecorrectdirection,graspthelimitedgoals,adheretotheparty'
sleadership,tosolvethemassesofthepeoplereflectafocusontheproblem.Thenewrevisionofthe<
reflectstheparty'
s18andtheeighthsessionofthethird,thespiritofthefourthplenarysession,reflectingtheexperienceofstudyingandimplementingtheGeneralSecretaryXiJinpingseriesofimportantspeech,reflectstheparty'
seighteenyearscomprehensivestrictlypractice.(a)revisedtworegulationsofthepartyneedof<
theICACguidelines>
in<
in1997LeadersasmembersoftheCommunistPartyofChinacleanpoliticscertaincriteria(Trial)>
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eightprohibition,52arenotallowedto"
hardtoremember,andalsodifficulttoputintopractice;
thesecondisconciselypositiveadvocatedbythelackofprohibitedprovisionsexcessive,noautonomyrequirements;
thethirdisbannedtermsanddisciplinelaw,bothwiththepartydiscipline,disciplinaryregulationsrepeatandCriminallawandotherlawsandregulationsrepeat;
thefourthisto"
clean"
thethemeisnotprominent,notfortheexistingproblems,andisnarrow,onlyneedleofcounty-levelleadingcadresabove.<
isin1997<
ChineseCommunistPartydisciplinarycases(Trial)>
basedonrevision,inDecember2003thepromulgationandimplementation,tostrengthentheconstructionofthepartyplayveryimportantrole.Alongwiththedevelopmentofthesituation,whichmanyprovisionshavebeenunabletofullymeetthecomprehensivestrictlyadministeringthepracticeneeds.OneisJilaw,morethanhalfoftheprovisionsandcriminallawandothercountrieslawsandregulationsRepetition;
twoisthepoliticaldisciplineregulationsisnotprominent,notspecific,forviolationofthepartyconstitution,damagetheauthorityofPartyConstitutionofmisconductlacknecessaryandseriousresponsibilitytopursue;
thirdisthemaindisciplinefortheleadingcadres,doesnotcoverallPartymembers.Basedontheabovesituation,needto<
thecriterionofacleanandhonestadministration>
thetwoislikelytobemorerelevantregulationsfirstamendment.Byrevising,reallyputtheauthorityofPartydiscipline,theseriousnessinthepartytreeandcallupthemajorityofPartymembersandcadresofthepartyconstitutionofpartycompassespartyconsciousness.(II)twopartyregulationsrevisionprocesstheCentralCommitteeoftheCommunistPartyofChinaattachesgreatimportancetotworegulationsrevision.XiJinping,generalbooksrecordedintheFifthPlenarySessionoftheeighthsessionoftheCentralCommissionforDisciplineInspection,ontherevisedregulations<
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madeclearinstructions.Accordingtothecentraldeployment,theCentralCommissionforDisciplineInspection
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- CAN 总线 网络 及其 工程机械 控制系统 应用