工程設(shè)備的數(shù)字化、信息化及施工管理一體化是當(dāng)前工程設(shè)備的發(fā)展熱潮，自20世紀(jì)90年代始，發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)就已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的探索，高新技術(shù)大量應(yīng)用于先進(jìn)的工程設(shè)備設(shè)計(jì)中。同時(shí),以微計(jì)算機(jī)為代表的智能控制器被大量采用，智能節(jié)點(diǎn)間的信息流量空前增加。將車載電子設(shè)備按照一定的協(xié)議聯(lián)網(wǎng)，并加以有效地信息綜合，使之達(dá)到資源和功能的共享已成為發(fā)展趨勢(shì)。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是指把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通訊息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。can（controller area network）總線,又稱控制域局域網(wǎng)，屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，最早由bosch公司在80年代提出，由于可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活方便，便于檢測(cè)維護(hù)，因而被廣泛應(yīng)用。在工程設(shè)備領(lǐng)域，美國(guó)cat公司生產(chǎn)的cat980g裝載機(jī)，日本小松的wa380-3和wa500-3，日本川崎的kld80zⅲ等均采用can總線技術(shù)，提高設(shè)備的整體控制技術(shù)水平。

　　根據(jù)can總線的技術(shù)特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于can總線的工程設(shè)備控制系統(tǒng)，通過(guò)分布式智能控制來(lái)提高工程設(shè)備的控制技術(shù)和信息化水平。

　　2 系統(tǒng)組成與功能特點(diǎn)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　傳統(tǒng)的工程裝備控制系統(tǒng)采用集中式控制，除主控制器外一般都不具備可智能化的條件。基于can總線的控制系統(tǒng)采用分布式智能總線控制，將各功能模塊做成智能終端，再通過(guò)can總線連接，并輔之以一定的通訊協(xié)議，這樣不僅提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及智能化水平，同時(shí)降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

　　系統(tǒng)由主控制器、操縱盒、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和虛擬儀表等組成，各部件采用can總線互聯(lián)。主控制器負(fù)責(zé)系統(tǒng)的信息協(xié)調(diào)與處理；作業(yè)終端是作業(yè)手對(duì)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行干預(yù)的主要手段；傳感器負(fù)責(zé)感知系統(tǒng)的狀態(tài)；執(zhí)行器負(fù)責(zé)完成經(jīng)主控制器處理后的動(dòng)作；虛擬儀表提供了一種可視化的人機(jī)界面，用文字或圖形的方式告知作業(yè)手器材當(dāng)前的狀態(tài)；調(diào)試診斷儀負(fù)責(zé)定位系統(tǒng)故障源。各模塊都是自成一體的智能終端，各模塊可以有多個(gè)，只要給它們分配不同的標(biāo)識(shí)符（id號(hào)）即可，各模塊通過(guò)4芯屏蔽電纜并聯(lián)起來(lái)，4芯電纜中2根（電源正和電源負(fù)）用于給終端供電，另外2根（canh和canl）用于終端間通信。本系統(tǒng)組成如圖1所示。

　　圖1 基于can總線的智能控制系統(tǒng)組成

　　2.2 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

　　與傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)相比，本控制系統(tǒng)具有如下功能特點(diǎn)：

　�。�1） 防誤操作功能。設(shè)計(jì)人員可以很容易地通過(guò)軟件編程屏蔽掉本系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的誤操作，而只開(kāi)放允許的操作，同時(shí)還可根據(jù)需要發(fā)出聲光報(bào)警，告知作業(yè)手有操作錯(cuò)誤；

　�。�2） 作業(yè)向?qū)Чδ�。操縱盒的智能化和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享使得設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)作業(yè)過(guò)程，通過(guò)軟件編程點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，告知作業(yè)手許可的操作。實(shí)現(xiàn)器材操作的“傻瓜”化；

　�。�3） 系統(tǒng)自我診斷自我恢復(fù)。智能化終端可以方便地對(duì)自身的狀態(tài)進(jìn)行診斷，并向總線發(fā)送相關(guān)信息供其它智能節(jié)點(diǎn)處理用，使器材使用者不用掌握太多的專業(yè)知識(shí)就可以容易地判斷問(wèn)題所在；同時(shí)對(duì)于總線內(nèi)部錯(cuò)誤，總線系統(tǒng)可以通過(guò)自身軟件進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)

　　（4） 狀態(tài)指示。通過(guò)虛擬儀表或操縱盒指示燈指示器顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。

　�。�5） 數(shù)據(jù)共享，信息全面，可靠性高。系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都可在can總線上接收到，可以很容易地實(shí)現(xiàn)信息共享，減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)處理，降低了對(duì)主控制器的要求；同時(shí)can總線具有線間干擾小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)采用模塊化管理，各模塊按其功能分散布置，簡(jiǎn)化了布線并縮短了線束的長(zhǎng)度，從而降低了耦合電流的產(chǎn)生，減小了線間干擾。同時(shí)在軟件上，can總線采用短幀傳輸，這樣使總線數(shù)據(jù)報(bào)文在傳輸過(guò)程中有較強(qiáng)的抗干擾能力；

　　（6） 擴(kuò)充性強(qiáng)，產(chǎn)品升級(jí)快，性價(jià)比高。

　�。�7） 參數(shù)配置靈活�？梢酝ㄟ^(guò)can總線進(jìn)行參數(shù)配置，如開(kāi)關(guān)量可以根據(jù)廠家需求設(shè)置其門限及控制極性(正負(fù)控)，模擬量可根據(jù)廠家提供的傳感器性能曲線進(jìn)行校正，相關(guān)位置量也可以方便地進(jìn)行總線標(biāo)定，縮短產(chǎn)品調(diào)試時(shí)間。

　　3 總線通訊協(xié)議設(shè)計(jì)

　　can 通信協(xié)議主要描述設(shè)備之間的基于基本can通信的應(yīng)用程序信息傳遞方式。can 通信層的定義與開(kāi)放系統(tǒng)互連（osi）參考模型一致，但只定義了最下面兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。由于沒(méi)有規(guī)定應(yīng)用層，因此can協(xié)議本身并不完整，需要一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議來(lái)定義can報(bào)文中的標(biāo)識(shí)符（11/29位）、8字節(jié)數(shù)據(jù)的分配與使用。目前國(guó)際上使用較多的高層協(xié)議有canopen、j1939和devicenet等，但是由于工程設(shè)備的控制節(jié)點(diǎn)一般不多，完全可以根據(jù)自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)高效