工程機械中局域網(wǎng)控制器的應(yīng)用

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了工程機械中局域網(wǎng)控制器的應(yīng)用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：隨著社會科技的發(fā)展，工業(yè)機械領(lǐng)域發(fā)生了非常大的變化。隨著計算機技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動化技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)機械的智能化水平急劇提升。在應(yīng)用控制器技術(shù)后，工程機械領(lǐng)域的生產(chǎn)制造不再需要使用實線操作，通過全數(shù)字現(xiàn)場總線便能實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制，顛覆了原有的現(xiàn)場控制模式，使得工程機械生產(chǎn)過程更加簡單便捷，也能更加靈活地應(yīng)對現(xiàn)場情況，基于此局域網(wǎng)控制器這一問題應(yīng)該受到重視。文章主要就局域網(wǎng)控制器的特點和優(yōu)勢進行介紹，并分析目前局域網(wǎng)控制器在工程機械中的應(yīng)用，供參考。

關(guān)鍵詞：局域網(wǎng)控制器；工程機械；應(yīng)用

1局域網(wǎng)控制器的特點

局域網(wǎng)控制器在20世紀80年代開始制定，經(jīng)過十多年的研究發(fā)展，制定了統(tǒng)一的標準，逐步形成了關(guān)于局域網(wǎng)控制器的國際標準，隨著局域網(wǎng)控制器的標準化和局域網(wǎng)控制器的特點，局域網(wǎng)控制器在工程機械中被廣泛應(yīng)用。

1.1結(jié)構(gòu)簡單

局域網(wǎng)控制器的結(jié)構(gòu)非常簡單，局域網(wǎng)與外部進行連接時僅僅是通過兩根線，這樣的兩根線或使用雙絞線或使用光纖，在實際應(yīng)用過程中，光纖的使用效果要優(yōu)于雙絞線，而局域網(wǎng)控制器的內(nèi)部則集成了錯誤探測等多個模塊。

1.2支持四種類型幀處理

在局域網(wǎng)控制器中，實現(xiàn)了對信息的分層處理，在局域網(wǎng)控制器中分為目標層、傳送層、物理層等四個功能層，通過物理層和信息傳輸層能實現(xiàn)對通信信息的成幀處理。在局域網(wǎng)控制器中，分為4個方面的幀，分別為數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤提示幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀主要是用于對信息進行控制；遠程幀主要承擔接收節(jié)點請求源節(jié)點發(fā)送信息的功能，起到命令的作用；錯誤提示幀錯誤指示幀。由錯誤標志和錯誤分界兩個域組成。接收節(jié)點發(fā)現(xiàn)總線上的報文有誤時，將自動發(fā)出“活動錯誤標志”其他節(jié)點檢測到活動錯誤標志后發(fā)送“錯誤認可標志”。超載幀由超載標志和超載分隔符組成。超載幀只能在一個幀結(jié)束后開始。當接收方接收下一幀之前，需要過多的時間處理當前的數(shù)據(jù)，或在幀間空隙域檢測到顯性電平時，則導致發(fā)送超載幀。

1.3節(jié)點個數(shù)理論上不受控制

局域網(wǎng)控制器最大的特點就是改變了以往的站地址編碼模式，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)塊的編碼，這樣的改變使得在理論上，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)量能不受控制，不僅如此，在局域網(wǎng)控制器中，采用的是11位或者29位二進制對數(shù)據(jù)庫信息進行編碼，能使不同的節(jié)點接收同樣的數(shù)據(jù)信息，符合控制系統(tǒng)的要求，同時采用8個字節(jié)進行數(shù)據(jù)傳播，既滿足了大多數(shù)工業(yè)控制的需要，同時8個字節(jié)的傳輸速度也比較快，能實現(xiàn)實時傳輸信息，加之其能對錯誤信息進行處理，在數(shù)據(jù)傳輸過程中比較可靠，局域網(wǎng)控制器的這些特點使得其在連接工業(yè)設(shè)備方面具有非常大的優(yōu)勢，在工業(yè)機械領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.4各個節(jié)點之間自由通信

局域網(wǎng)控制器蠶蛹多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，多主站、串行總線分散以及廣播式通信使得其網(wǎng)絡(luò)中的任意一個節(jié)點都能向其他節(jié)點發(fā)送信息，并且這樣的發(fā)送信息的方式是沒有分級的，使得這樣的總線結(jié)構(gòu)使得信息能在局域網(wǎng)控制器的每一個節(jié)點中自由傳輸，做到節(jié)點之間能自由通信，不受層級控制。

2局域網(wǎng)控制器的優(yōu)勢

2.1節(jié)點之間實時通信

多主競爭總線結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)塊的編碼形式使得在局域網(wǎng)控制器中的各個節(jié)點之間能快速進行信息的傳輸，使得節(jié)點之間的傳輸速度極大加快，實現(xiàn)了節(jié)點之間實時通信的能力，這相對其他主從式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)而言，在實時性方面取得了非常大的進步。

2.2短距離信息速度快

在局域網(wǎng)控制器中，各個節(jié)點之間能自由通信，而在同時有多個節(jié)點進行信息傳輸時，則根據(jù)信息的優(yōu)先級進行傳輸，優(yōu)先級高的節(jié)點信息先進行傳輸，通過對信息優(yōu)先級進行排序，并按照優(yōu)先級從高到底的順序進行傳輸，能最大限度上提升信息傳輸?shù)男?，同時避免信息擁堵產(chǎn)生，經(jīng)過檢測，在使用局域網(wǎng)控制器的過程中，當傳輸距離控制在40m的范圍內(nèi)時，節(jié)點信息傳輸速度在1Mbps以上，但進行遠距離的傳輸時，速度則比較慢，因此局域網(wǎng)控制器傳輸適用于短距離信息量較大的傳輸，或者遠距離信息量較小的傳輸。

2.3抗干擾能力強

在局域網(wǎng)控制器的傳輸過程中，一個節(jié)點能向多個節(jié)點進行信息傳輸，進而形成信息冗余結(jié)構(gòu)，通過錯誤提示幀等進行循環(huán)冗余檢查，提高信息的可靠性，增強信息抗干擾能力，相對其他總線結(jié)構(gòu)而言，局域網(wǎng)控制器具有抗干擾能力強的特點，而信息可靠性在工程機械中時非常重要的。

2.4開發(fā)周期短

在使用局域網(wǎng)控制器進行開發(fā)時，局域網(wǎng)控制器使用的雙輸出端，其中CANH狀態(tài)為高電平或則磁懸浮狀態(tài)，而CANL則為低電平或者磁懸浮狀態(tài)，這樣的模式就確保了在局域網(wǎng)控制器中的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤時，不會出現(xiàn)多節(jié)點向總線同時傳輸信息導致總線短路，使得某些節(jié)點破壞的現(xiàn)象，不僅如此，當情況較為嚴重的時候，節(jié)點會自動關(guān)閉，防止其他節(jié)點受到影響，局域網(wǎng)控制器具有的完善的通信協(xié)議可由局域網(wǎng)控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大幅度降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。

2.5形成了國際標準的現(xiàn)場總線

局域網(wǎng)控制器具有其他總線所不具備的優(yōu)勢，在工程機械等領(lǐng)域器在工程機械中的應(yīng)用也比較廣泛，因此在這樣的背景下，各國開始協(xié)商并統(tǒng)一了局域網(wǎng)控制線的統(tǒng)一標準，推動局域網(wǎng)控制器成為了具有國際標準的現(xiàn)場總線，在局域網(wǎng)控制器有了統(tǒng)一的標準后，局域網(wǎng)控制器在工程機械中的應(yīng)用將會更加的便利，也有利于各國之間進行技術(shù)交流，共同推動局域網(wǎng)控制器的發(fā)展和研究，使其應(yīng)用于更多領(lǐng)域，為推動社會發(fā)展貢獻更多力量。

3局域網(wǎng)控制器在工程機械中的應(yīng)用

局域網(wǎng)在運行方面具有諸多的有點，而且比較可靠，局域網(wǎng)控制器成了目前世界范圍內(nèi)被應(yīng)用最多的現(xiàn)場總線之一，在推動工程機械，特別是汽車工業(yè)制造方面發(fā)揮著重要的作用。目前世界范圍內(nèi)在機械制造領(lǐng)域比較有名氣的大公司，例如勞斯萊斯、寶馬、奔馳等汽車生產(chǎn)商都采用了局域網(wǎng)控制器來對生產(chǎn)現(xiàn)場進行控制，在運用局域網(wǎng)控制器進行生產(chǎn)后，提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)，為這些公司在市場上的競爭提升提供了很大的幫助[1]。以局域網(wǎng)控制器在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用為例，在汽車的生產(chǎn)和制造的過程中，局域網(wǎng)控制器被運用在以下四個方面。

3.1懸架控制系統(tǒng)設(shè)計

在傳統(tǒng)的懸架控制系統(tǒng)設(shè)置中，需要運用到非常多的線束才能做到對汽車進行控制，使得汽車和整個系統(tǒng)能運行起來，然而大量的線束會讓控制現(xiàn)場變得雜亂無章，讓控制的難度加大，而采用局域網(wǎng)控制器對現(xiàn)場進行控制，則可以省去這些線束，就能達到控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能運行的目的，不僅如此，相比傳統(tǒng)的線束控制而言，使用局域網(wǎng)控制器還能簡化控制現(xiàn)場，使得系統(tǒng)的排布更加合理和有序，從而優(yōu)化汽車運行過程中的減震效果，特別是在急剎車、轉(zhuǎn)彎等過程中，減震效果尤為明顯，這無疑提高了用戶的使用體驗感，提升了汽車的整體品質(zhì)[2]。

3.2車輛信息中心和儀表組總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

在傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)中，對于車燈、車門、安全帶等各個部分的檢查需要運用單獨的線束對這些部位進行感應(yīng)，而使用局域網(wǎng)控制器后，通過這一總線系統(tǒng)便能得到這些相關(guān)的信息，能節(jié)省傳感器和線束的數(shù)量，從而達到節(jié)省成本和節(jié)約空間的目的[3]。3.3信息娛樂網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在傳統(tǒng)的信息娛樂體系中，難以運用網(wǎng)絡(luò)化的多媒體傳播圖片和視頻等信息，而隨著局域網(wǎng)控制器的應(yīng)用和完善，在局域網(wǎng)控制器傳輸效率達到標準后，能對圖片等多媒體信息進行傳播，使得汽車信息娛樂網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備更多的功能。

3.4故障診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

目前不少汽車生產(chǎn)商的控制系統(tǒng)都是采用局域網(wǎng)控制器來進行的，通過局域網(wǎng)控制器將汽車控制系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)各汽車控制子系統(tǒng)之間能進行信息和資源交流，達到簡化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和維護性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個控制系統(tǒng)的目的[4]。

4總結(jié)

局域網(wǎng)控制器具有諸多的功能和優(yōu)良的特點，目前局域網(wǎng)控制器已經(jīng)在工業(yè)機械，特別是汽車制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但受到技術(shù)限制，目前局域網(wǎng)控制器的許多功能還尚未實現(xiàn)，因此要加強局域網(wǎng)的研究和應(yīng)用，將其運用于航海、機器人、醫(yī)療器械等更多的領(lǐng)域，以推動社會全面地發(fā)展和進步。

參考文獻：

[1]塔麗.控制器局域網(wǎng)技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量,2011(S1):152.

[2]王澎.試析控制器局域網(wǎng)(CAN)技術(shù)的應(yīng)用[J].大眾文藝(理論),2008(10):20-21.

[3]姚蔚利.汽車控制器局域網(wǎng)技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用[J].信息技術(shù)與標準化,2008(Z1):21-25.

[4]王建國,付志豪.控制器局域網(wǎng)的協(xié)議分析及應(yīng)用[J].情報科學,2007(10):1538-1542.

作者：華克維 單位：武漢輕工大學