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CAN網(wǎng)絡(luò)使用普通雙絞線做為傳輸介質(zhì)，采用直線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，單條網(wǎng)絡(luò)線路可以連接到110個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)通訊距離不大于40米時(shí)，傳輸速率可達(dá)到1Mbps；當(dāng)使用5Kbps傳輸速率(收發(fā)器PCA82C250/251支持)時(shí)，同一物理網(wǎng)絡(luò)可達(dá)10公里的通訊距離。CAN總線的適用范圍包括：可適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較多、傳輸距離在10公里以內(nèi)、安全性和可靠性要求高的場(chǎng)合；也可適用于對(duì)實(shí)時(shí)性、安全性要求十分嚴(yán)格的機(jī)械控制網(wǎng)絡(luò)。目前，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)、電梯行業(yè)已是CAN應(yīng)用的典型領(lǐng)域，工業(yè)控制、智能樓宇、煤礦設(shè)備等行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。
CAN總線在工程機(jī)械中的應(yīng)用
由于嵌入式電腦、網(wǎng)絡(luò)通訊、微處理器、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)的日漸廣泛應(yīng)用，工程機(jī)械控制系統(tǒng)的性能和集成度已經(jīng)有了很大的提高。而CAN總線由于良好性能，特別適合于工程機(jī)械中各電子單元之間的互連通訊。隨著CAN總線技術(shù)的引入，工程機(jī)械中基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)取代原有的集中式控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的復(fù)雜線束被CAN總線所代替，其優(yōu)點(diǎn)包括：系統(tǒng)中各種控制器、執(zhí)行器以及傳感器之間通過(guò)CAN總線連接，線纜少、易敷設(shè)、實(shí)現(xiàn)成本低，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活、信號(hào)傳輸可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。
目前CAN總線技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。國(guó)際上一些著名的工程機(jī)械大公司(如CAT、VOLVO、利勃海爾等)都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線技術(shù)，大大提高了整機(jī)的可靠性、可檢測(cè)和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。而在國(guó)內(nèi)，CAN總線控制系統(tǒng)也開(kāi)始在工程汽車(chē)的控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，在工程機(jī)械行業(yè)中也正在逐步推廣應(yīng)用。
iCAN網(wǎng)絡(luò)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
1. iCAN網(wǎng)絡(luò)介紹
iCAN協(xié)議即“工業(yè)CAN應(yīng)用協(xié)議”，是現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的應(yīng)用層協(xié)議之一，具有理解簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)可靠的特點(diǎn)。iCAN網(wǎng)絡(luò)是面向自動(dòng)控制領(lǐng)域，基于CAN總線和iCAN協(xié)議的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的目標(biāo)就是解決用戶在CAN應(yīng)用領(lǐng)域中的通訊控制或者數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。
將CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層、物理層與一個(gè)高效的用戶層結(jié)合在一起，既可以保障底層使用CAN總線的高效、實(shí)時(shí)、可靠的特點(diǎn)，又能夠建立一個(gè)易于實(shí)現(xiàn)、成本較低、效率良好的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)方案。這就形成了一個(gè)基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的完整通訊網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)采集方案，也就是 iCAN網(wǎng)絡(luò)的誕生。
iCAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建非常靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，并且iCAN網(wǎng)絡(luò)具有易于組態(tài)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。iCAN網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括了iCAN模塊、CAN接口卡以及CAN網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋設(shè)備。
iCAN網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)與核心是iCAN協(xié)議。iCAN協(xié)議是國(guó)內(nèi)對(duì)于CAN系統(tǒng)應(yīng)用的一種全新嘗試。iCAN協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單、可靠、穩(wěn)定的CAN應(yīng)用層協(xié)議。在iCAN協(xié)議的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分參考和借鑒了DeviceNet協(xié)議和CANopen協(xié)議。畢竟DeviceNet協(xié)議和CANopen協(xié)議是嚴(yán)謹(jǐn)和完善的，并經(jīng)過(guò)實(shí)際工程驗(yàn)證。制定iCAN協(xié)議是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)過(guò)程。這里主要考慮了一些關(guān)鍵因素：CAN報(bào)文的分配、數(shù)據(jù)通訊的實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備建模。
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圖1：iCAN網(wǎng)絡(luò)的組成
通過(guò)以上技術(shù)問(wèn)題的解決，一方面可以保證iCAN網(wǎng)絡(luò)的高通訊效率、高數(shù)據(jù)可靠性，令基于iCAN協(xié)議的各個(gè)總線節(jié)點(diǎn)能夠組成一個(gè)有機(jī)的整體網(wǎng)絡(luò)；另一方面，通過(guò)在iCAN協(xié)議設(shè)備建模方面的嘗試，可以使產(chǎn)品描述標(biāo)準(zhǔn)化，協(xié)議發(fā)展具有可延續(xù)性，保障后續(xù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中在通訊協(xié)議方面的一致性。
在iCAN網(wǎng)絡(luò)中，可以根據(jù)需要增加CAN網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋設(shè)備，以適應(yīng)實(shí)際系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和通訊距離，以及用戶終端設(shè)備在安裝、布線等方面的要求。通過(guò)CAN網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋設(shè)備，iCAN網(wǎng)絡(luò)也可以方便地互連其它類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)(比如串行通訊網(wǎng)絡(luò)RS-232/RS-485、以太網(wǎng)等)，或者連接DeviceNet/CANopen網(wǎng)絡(luò)。
2. 工程機(jī)械中iCAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
在工程機(jī)械中iCAN網(wǎng)絡(luò)主要由工控微機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)PC-CAN接口卡以及iCAN模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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圖2：工程機(jī)械中iCAN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
工控微機(jī)通過(guò)CAN接口卡接入CAN網(wǎng)絡(luò)中，與總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，管理系統(tǒng)中各個(gè)iCAN模塊及其它設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各設(shè)備參數(shù)監(jiān)控、顯示、人機(jī)界面以及各種控制功能。iCAN模塊實(shí)現(xiàn)傳感器的信號(hào)采集，并實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)輸出功能。
根據(jù)工程機(jī)械中的傳感器、控制器類(lèi)型的不同，選擇合適的iCAN模塊。iCAN模塊的輸入端口采集液壓、發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)中傳感器的信號(hào)，并傳送到總線上；輸出端口根據(jù)來(lái)自總線上的控制信息操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對(duì)于液壓等系統(tǒng)的控制。
iCAN網(wǎng)絡(luò)在工程機(jī)械中的應(yīng)用避免了復(fù)雜的信號(hào)連線，使控制系統(tǒng)的安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、應(yīng)用靈活，并能夠保證控制的實(shí)時(shí)性。
應(yīng)用實(shí)例：起重力矩限制系統(tǒng)
起重力矩限
