一.CAN-bus 总线简介:
CAN-bus 总线是国际上应用最广泛的现场总线之一,最初被设计用作汽车电子控制单元(ECU:Electric Control Unit)的串行数据传输网络,现已被广泛应用于欧洲的中高档汽车中。近几年来,由于CAN-bus 总线极高的可靠性、实时性,CAN-bus 总线开始进入中国
各个行业的数据通讯应用,并在2002 年被确定为电力通讯产品领域的国家标准。
CAN-bus 网络使用普通双绞线作为传输介质,采用直线拓扑结构,单条网络线路可以连接到110 个节点。当通讯距离不大于40 米时,传输速率可达到1Mbps;当使用5Kbps 传输速率(收发器PCA82C250/251 支持),同一物理网络可达10 公里的通讯距离。
CAN-bus 总线的适用范围:可适用于节点数目比较多,传输距离在10 公里以内,安全性、可靠性要求高的场合;也可适用于对实时性、安全性要求十分严格的机械控制网络。
目前,国内的汽车、电梯行业已是CAN-bus 应用的典型领域,工业控制、智能楼宇、煤矿设备等行业也得到了广泛的应用。
二.CAN-bus 总线在工程机械中的应用
由于嵌入式电脑、网络通讯、微处理器、自动控制等先进技术的日渐广泛应用,工程机械控制系统的性能和集成度已经有了很大的提高。而CAN-bus 总线由于良好性能,特别适合于工程机械中各电子单元之间的互连通讯。随着CAN-bus 总线技术的引入,工程机械中
基于CAN-bus 总线的分布式控制系统取代原有的集中式控制系统,传统的复杂的线束被CAN-bus 总线所代替:系统中各种控制器、执行器以及传感器之间通过CAN-bus 总线连接,线缆少、易敷设,实现成本低,而且系统设计更加灵活,信号传输可靠性高,抗干扰能力强。
目前CAN-bus 总线技术在工程机械上的应用越来越普遍。国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN-bus 总线技术,大大提高了整机的可靠性、可检测和可维修性,同时提高了智能化水平。而在国内,CAN-bus总线控制系统也开始在工程汽车的控制系统中广泛应用,在工程机械行业中也正在逐步推广应用。
三. iCAN 网络在工程机械中的应用
1.iCAN 网络的介绍
iCAN 协议即“Industry CAN-bus Application Protocol”,是现场总线CAN-bus 的应用层协议之一,具有理解简单、易于实现、实时可靠的特点。iCAN 网络是面向于自动控制领域、基于CAN-bus 总线和iCAN 协议的控制系统。该系统的目标就是解决用户在CAN-bus 应用领域中的通讯控制或者数据采集问题。
将CAN-bus 网络的数据链路层、物理层与一个高效的用户层结合在一起,既可以保障底层使用CAN-bus 总线的高效、实时、可靠的特点,又能够建立一个易于实现、成本较低、效率良好的数据通讯网络方案。这就形成了一个基于现场总线CAN-bus 的完整通讯网络以及数据采集方案,也就是iCAN 网络的诞生。
iCAN 网络构建非常灵活,结构简单,成本较低;并且iCAN 网络具有易于组态,安装、运行、维护简便的特点。iCAN 网络组成结构如下图所示,包括了iCAN 模块、CAN-bus 接口卡以及CAN-bus 网关/网桥设备。
iCAN 网络的基础与核心是iCAN 协议。iCAN 协议是国内对于CAN-bus 系统应用的一种全新尝试。iCAN 协议的设计目标是:实现一种简单/可靠/稳定的CAN-bus 应用层协议。
在iCAN 协议的设计过程中,充分参考和借鉴了DeviceNet 协议和CANopen 协议。毕竟DeviceNet 协议和CANopen 协议是严谨和完善的,并经过实际工程验证。
制定iCAN 协议是一个相当严谨的设计过程。这里主要考虑了一些关键因素: