工程機(jī)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(jī)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(qǐng)閱讀。
摘要：隨著社會(huì)科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域發(fā)生了非常大的變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)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(jī)械領(lǐng)域的生產(chǎn)制造不再需要使用實(shí)線操作，通過全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線便能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，顛覆了原有的現(xiàn)場(chǎng)控制模式，使得工程機(jī)械生產(chǎn)過程更加簡單便捷，也能更加靈活地應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹，并分析目前局域網(wǎng)控制器在工程機(jī)械中的應(yīng)用，供參考。
關(guān)鍵詞：局域網(wǎng)控制器；工程機(jī)械；應(yīng)用
1局域網(wǎng)控制器的特點(diǎn)
局域網(wǎng)控制器在20世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)，逐步形成了關(guān)于局域網(wǎng)控制器的國際標(biāo)準(zhǔn)，隨著局域網(wǎng)控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和局域網(wǎng)控制器的特點(diǎn)，局域網(wǎng)控制器在工程機(jī)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(jìn)行連接時(shí)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(shí)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(cuò)誤探測(cè)等多個(gè)模塊。
1.2支持四種類型幀處理
在局域網(wǎng)控制器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的分層處理，在局域網(wǎng)控制器中分為目標(biāo)層、傳送層、物理層等四個(gè)功能層，通過物理層和信息傳輸層能實(shí)現(xiàn)對(duì)通信信息的成幀處理。在局域網(wǎng)控制器中，分為4個(gè)方面的幀，分別為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤提示幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀主要是用于對(duì)信息進(jìn)行控制；遠(yuǎn)程幀主要承擔(dān)接收節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的功能，起到命令的作用；錯(cuò)誤提示幀錯(cuò)誤指示幀。由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤分界兩個(gè)域組成。接收節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)總線上的報(bào)文有誤時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出“活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”其他節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志后發(fā)送“錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志”。超載幀由超載標(biāo)志和超載分隔符組成。超載幀只能在一個(gè)幀結(jié)束后開始。當(dāng)接收方接收下一幀之前，需要過多的時(shí)間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)，或在幀間空隙域檢測(cè)到顯性電平時(shí)，則導(dǎo)致發(fā)送超載幀。
1.3節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)理論上不受控制
局域網(wǎng)控制器最大的特點(diǎn)就是改變了以往的站地址編碼模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(diǎn)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(jìn)制對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行編碼，能使不同的節(jié)點(diǎn)接收同樣的數(shù)據(jù)信息，符合控制系統(tǒng)的要求，同時(shí)采用8個(gè)字節(jié)進(jìn)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(shí)8個(gè)字節(jié)的傳輸速度也比較快，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸信息，加之其能對(duì)錯(cuò)誤信息進(jìn)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(diǎn)使得其在連接工業(yè)設(shè)備方面具有非常大的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.4各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間自由通信
局域網(wǎng)控制器蠶蛹多主競(jìng)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(gè)節(jié)點(diǎn)都能向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，并且這樣的發(fā)送信息的方式是沒有分級(jí)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(gè)節(jié)點(diǎn)中自由傳輸，做到節(jié)點(diǎn)之間能自由通信，不受層級(jí)控制。
2局域網(wǎng)控制器的優(yōu)勢(shì)
2.1節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)通信
多主競(jìng)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(gè)節(jié)點(diǎn)之間能快速進(jìn)行信息的傳輸，使得節(jié)點(diǎn)之間的傳輸速度極大加快，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)通信的能力，這相對(duì)其他主從式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)而言，在實(shí)時(shí)性方面取得了非常大的進(jìn)步。
2.2短距離信息速度快
在局域網(wǎng)控制器中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能自由通信，而在同時(shí)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸時(shí)，則根據(jù)信息的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行傳輸，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)信息先進(jìn)行傳輸，通過對(duì)信息優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，并按照優(yōu)先級(jí)從高到底的順序進(jìn)行傳輸，能最大限度上提升信息傳輸?shù)男剩瑫r(shí)避免信息擁堵產(chǎn)生，經(jīng)過檢測(cè)，在使用局域網(wǎng)控制器的過程中，當(dāng)傳輸距離控制在40m的范圍內(nèi)時(shí)，節(jié)點(diǎn)信息傳輸速度在1Mbps以上，但進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸時(shí)，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(yuǎn)距離信息量較小的傳輸。
2.3抗干擾能力強(qiáng)
在局域網(wǎng)控制器的傳輸過程中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)能向多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸，進(jìn)而形成信息冗余結(jié)構(gòu)，通過錯(cuò)誤提示幀等進(jìn)行循環(huán)冗余檢查，提高信息的可靠性，增強(qiáng)信息抗干擾能力，相對(duì)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(qiáng)的特點(diǎn)，而信息可靠性在工程機(jī)械中時(shí)非常重要的。
2.4開發(fā)周期短
在使用局域網(wǎng)控制器進(jìn)行開發(fā)時(shí)，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(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)向總線同時(shí)傳輸信息導(dǎo)致總線短路，使得某些節(jié)點(diǎn)破壞的現(xiàn)象，不僅如此，當(dāng)情況較為嚴(yán)重的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止其他節(jié)點(diǎn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線
局域網(wǎng)控制器具有其他總線所不具備的優(yōu)勢(shì)，在工程機(jī)械等領(lǐng)域器在工程機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)局域網(wǎng)控制器成為了具有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，在局域網(wǎng)控制器有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)后，局域網(wǎng)控制器在工程機(jī)械中的應(yīng)用將會(huì)更加的便利，也有利于各國之間進(jìn)行技術(shù)交流，共同推動(dòng)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(dòng)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
3局域網(wǎng)控制器在工程機(jī)械中的應(yīng)用
局域網(wǎng)在運(yùn)行方面具有諸多的有點(diǎn)，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(chǎng)總線之一，在推動(dòng)工程機(jī)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(jī)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(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，在運(yùn)用局域網(wǎng)控制器進(jìn)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(chǎng)上的競(jìng)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(yùn)用在以下四個(gè)方面。
3.1懸架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在傳統(tǒng)的懸架控制系統(tǒng)設(shè)置中，需要運(yùn)用到非常多的線束才能做到對(duì)汽車進(jìn)行控制，使得汽車和整個(gè)系統(tǒng)能運(yùn)行起來，然而大量的線束會(huì)讓控制現(xiàn)場(chǎng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，則可以省去這些線束，就能達(dá)到控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能運(yùn)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(chǎng)，使得系統(tǒng)的排布更加合理和有序，從而優(yōu)化汽車運(yùn)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(yàn)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(jì)
在傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)中，對(duì)于車燈、車門、安全帶等各個(gè)部分的檢查需要運(yùn)用單獨(dú)的線束對(duì)這些部位進(jìn)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(dá)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(yùn)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，能對(duì)圖片等多媒體信息進(jìn)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(jìn)行的，通過局域網(wǎng)控制器將汽車控制系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)各汽車控制子系統(tǒng)之間能進(jìn)行信息和資源交流，達(dá)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(hù)性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)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(diǎn)，目前局域網(wǎng)控制器已經(jīng)在工業(yè)機(jī)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(shí)現(xiàn)，因此要加強(qiáng)局域網(wǎng)的研究和應(yīng)用，將其運(yùn)用于航海、機(jī)器人、醫(yī)療器械等更多的領(lǐng)域，以推動(dòng)社會(huì)全面地發(fā)展和進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：
[1]塔麗.控制器局域網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(bào)科學(xué),2007(10):1538-1542.
作者：華克維 單位：武漢輕工大學(xué)
