工程机械控制系统中应用CAN总线的实现分析

张春燕 冯婧

摘 要 CAN总线在当今工程机械控制系统中应用十分广泛，加强CAN总线设计，可以有效提高工程机械运行效率，实现自动化控制系统。基于此，本文首先对CAN总线技术进行相关介绍，进而提出CAN总线在工程机械控制中的应用。

关键词 CAN总线 工程机械 控制系统 应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A

0引言

计算机技术的不断发展推动了电子技术和CAN总线技术的发展，CAN总线在当今通讯行业、机械行业、工程行业、电子行业等控制系统应用十分广泛。在工程机械控制系统中应用CAN总线，具有成本低、适用广、线路少、灵活性强、信息输出量大、抗干扰性强。为了能够全面推动工程机械领域不断发展，这就必须要加强对CAN总线布设方法的研究，从而提高工程机械运行质量和安全。

1应用CAN总线的工程机械控制系统功能

1.1发动机控制模块

发动机控制模块主要是发动机启动、停止、预热、调节转速、节能、保护等控制功能，以及运行时间、水温、油压等各项数据采集。在发动机转速控制当中，过去都是采用步进电机启动油门，需要在设计门电机安装支架与拉索，针对安装精度要求相对高，如果安装不到位，则容易出现卡死问题。而采用电位计展开油门位置反馈，容易受到电压波动影响，控制转速精度不高。这就需要采用CAN总线发送报文方法进行转速控制，通过对结构进行简化设计，提高转速控制的精准性和可靠性。采用CAN总线，主控器能够对发动机转动、工作时间、温度、压力、运行状态、预热状态等进行全面监控，不需要安装传感器，简化电气线路。

1.2液压控制模块

主泵工具电比控制当中，根据发动机、液压系统信息数据，控制器可以针对机械当前转速、负载等控制为依据，对主泵极限控制比例电磁阀进行实时调节，提高功率的匹配性。CAN总线操作手柄与主阀的电比控，以CAN采集操作意图，结合挡位、功率模式、发动机确定主阀开度，这样即可提高系统的可靠性，简化了液压控制管路。液压信号采集主要包括的液压油液位、温度等信号，并通过设定阈值联动报警系统。

1.3显示模块

采用CAN总线的显示器模块，主要是结合虚拟仪表显示相关信息，不仅能够加强挖掘机运行转速、水温、油压等数据参数进行实时监控，同时也可以加强参数设置、故障报警、保养信息等，加强人机结合。

1.4 GPS远程管理

定位：采用客户端控制软件，采用GPS定位系统来定位工程机械的位置。数据传输：采用CAN总线以及无线通讯技术，实施发送发动机转速、油压、温度等各项工作参数。故障报警：在信息中心即可查询工程器械的工作状态，并在终端显示器上得以显示。远程控制：如果工程机械运行出现问题，可以通过系统终端发射机械所命令，此时的发动机智能怠速工作，并且显示器界面也会提出报警提示，加强对工程机械的控制。养护提示：在整个客户端对液油压、机油量进行检测时，如果油量不足，可以通过显示报警提示养护。

1.5常规控制模块

常规控制模块主要是非工程机械本身的系统控制，例如空调、刮水洗涤、工作照明系统等，同时也可以控制点烟器将、收音机、电路检修、运行信息系统、通讯系统等。

2 CAN总线下的电气控制系统程序设计

电气控制系统主要由两大模块组成，分别是控制器程序和显示器程序，其主要表现在：

2.1控制器程序

在主控器上应用软件开发平台，如BODAS-design等，在程序设计当中采用程序模块设计方案，主要包含主程序和各个子程序模块。其中，主程序主要是负责系统初始化，对子程序模块进行调用。系统初始化主要是让输入输出、CAN通道、通道参数设置等初始化。子程序主要是一些功能模块，主要包括传感器处理、传感器标定、油门标定、发动机控制（主要包括发动机的启动与停止、预热、转速等）、液压控制（泵、阀控制等）、感应转速、PID模块、参数设置（阈值设定）、故障/保养信息、CAN总线控制等。这些子功能模块共同构成了CAN总线系统的功能。

2.2显示程序设计

显示器的人机操作软件开发平台是实现功能操作的核心，例如BODAS-DCT等。显示器主要的作用是通过操作界面实现参数显示与管理、设计操作界面、切换控制界面、讀取CAN总线数据。这就需要设置工程机械运行的监控系统，整个监控系统显示模块主要包括开机界面、程序操作主界面、机械状态监控界面、故障报警界面（也可以设置成弹出窗口）、故障记录、养护界面、界面设置、系统设置。

主界面主要是显示工程机械的各项数据，包括油温、油位、运行温度、转速、工作时长、系统电压、工作模式等各类电压信息。在具体使用过程中，如果运行参数超过了阈值或需要养护，则会在显示器右下角显示报警信息或养护图标，同时蜂鸣器也会打开提醒，如果是严重故障问题，会直接在主窗口上弹出界面，提高工作人员的注意力。显示器的旁侧有多个功能按键和1个旋转钮按键，通过操作各个按键即可进入到系统设置、运行参数设置、查找故障信息、发动机运行状态、系统信息、保养提示。

3结束语

综上所述，随着我国科学技术不断发展，CAN总线在工程机械控制中的应用也愈加广泛。通过应用CAN总线，让工程机械运行更加安全、稳定，简化了电气系统，减少机械生产、运行成本，并且通过远程管理极大的提高了检修效率，值得进一步推广。

参考文献

[1] 高祥斌. CAN总线在工程机械控制系统中的应用[J].煤炭技术，2012， 31（08）：28-29.

[2] 何银菊. 基于CAN总线的分布式工程机械控制系统的设计[D].长沙：中南大学，2012.