工程机械中局域网控制器的应用

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摘要：随着社会科技的发展，工业机械领域发生了非常大的变化。随着计算机技术、电子通信技术、自动化技术的应用，工业机械的智能化水平急剧提升。在应用控制器技术后，工程机械领域的生产制造不再需要使用实线操作，通过全数字现场总线便能实现对现场的控制，颠覆了原有的现场控制模式，使得工程机械生产过程更加简单便捷，也能更加灵活地应对现场情况，基于此局域网控制器这一问题应该受到重视。文章主要就局域网控制器的特点和优势进行介绍，并分析目前局域网控制器在工程机械中的应用，供参考。

关键词：局域网控制器；工程机械；应用

1局域网控制器的特点

局域网控制器在20世纪80年代开始制定，经过十多年的研究发展，制定了统一的标准，逐步形成了关于局域网控制器的国际标准，随着局域网控制器的标准化和局域网控制器的特点，局域网控制器在工程机械中被广泛应用。

1.1结构简单

局域网控制器的结构非常简单，局域网与外部进行连接时仅仅是通过两根线，这样的两根线或使用双绞线或使用光纤，在实际应用过程中，光纤的使用效果要优于双绞线，而局域网控制器的内部则集成了错误探测等多个模块。

1.2支持四种类型帧处理

在局域网控制器中，实现了对信息的分层处理，在局域网控制器中分为目标层、传送层、物理层等四个功能层，通过物理层和信息传输层能实现对通信信息的成帧处理。在局域网控制器中，分为4个方面的帧，分别为数据帧、远程帧、错误提示帧和超载帧。数据帧主要是用于对信息进行控制；远程帧主要承担接收节点请求源节点发送信息的功能，起到命令的作用；错误提示帧错误指示帧。由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。超载帧由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧间空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。

1.3节点个数理论上不受控制

局域网控制器最大的特点就是改变了以往的站地址编码模式，实现了对数据块的编码，这样的改变使得在理论上，网络中的节点数量能不受控制，不仅如此，在局域网控制器中，采用的是11位或者29位二进制对数据库信息进行编码，能使不同的节点接收同样的数据信息，符合控制系统的要求，同时采用8个字节进行数据传播，既满足了大多数工业控制的需要，同时8个字节的传输速度也比较快，能实现实时传输信息，加之其能对错误信息进行处理，在数据传输过程中比较可靠，局域网控制器的这些特点使得其在连接工业设备方面具有非常大的优势，在工业机械领域具有广阔的应用前景。

1.4各个节点之间自由通信

局域网控制器蚕蛹多主竞争式总线结构，多主站、串行总线分散以及广播式通信使得其网络中的任意一个节点都能向其他节点发送信息，并且这样的发送信息的方式是没有分级的，使得这样的总线结构使得信息能在局域网控制器的每一个节点中自由传输，做到节点之间能自由通信，不受层级控制。

2局域网控制器的优势

2.1节点之间实时通信

多主竞争总线结构、数据块的编码形式使得在局域网控制器中的各个节点之间能快速进行信息的传输，使得节点之间的传输速度极大加快，实现了节点之间实时通信的能力，这相对其他主从式的结构系统的总线结构而言，在实时性方面取得了非常大的进步。

2.2短距离信息速度快

在局域网控制器中，各个节点之间能自由通信，而在同时有多个节点进行信息传输时，则根据信息的优先级进行传输，优先级高的节点信息先进行传输，通过对信息优先级进行排序，并按照优先级从高到底的顺序进行传输，能最大限度上提升信息传输的效率，同时避免信息拥堵产生，经过检测，在使用局域网控制器的过程中，当传输距离控制在40m的范围内时，节点信息传输速度在1Mbps以上，但进行远距离的传输时，速度则比较慢，因此局域网控制器传输适用于短距离信息量较大的传输，或者远距离信息量较小的传输。

2.3抗干扰能力强

在局域网控制器的传输过程中，一个节点能向多个节点进行信息传输，进而形成信息冗余结构，通过错误提示帧等进行循环冗余检查，提高信息的可靠性，增强信息抗干扰能力，相对其他总线结构而言，局域网控制器具有抗干扰能力强的特点，而信息可靠性在工程机械中时非常重要的。

2.4开发周期短

在使用局域网控制器进行开发时，局域网控制器使用的双输出端，其中CANH状态为高电平或则磁悬浮状态，而CANL则为低电平或者磁悬浮状态，这样的模式就确保了在局域网控制器中的某个环节出现错误时，不会出现多节点向总线同时传输信息导致总线短路，使得某些节点破坏的现象，不仅如此，当情况较为严重的时候，节点会自动关闭，防止其他节点受到影响，局域网控制器具有的完善的通信协议可由局域网控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大幅度降低系统开发难度，缩短了开发周期。

2.5形成了国际标准的现场总线

局域网控制器具有其他总线所不具备的优势，在工程机械等领域器在工程机械中的应用也比较广泛，因此在这样的背景下，各国开始协商并统一了局域网控制线的统一标准，推动局域网控制器成为了具有国际标准的现场总线，在局域网控制器有了统一的标准后，局域网控制器在工程机械中的应用将会更加的便利，也有利于各国之间进行技术交流，共同推动局域网控制器的发展和研究，使其应用于更多领域，为推动社会发展贡献更多力量。

3局域网控制器在工程机械中的应用

局域网在运行方面具有诸多的有点，而且比较可靠，局域网控制器成了目前世界范围内被应用最多的现场总线之一，在推动工程机械，特别是汽车工业制造方面发挥着重要的作用。目前世界范围内在机械制造领域比较有名气的大公司，例如劳斯莱斯、宝马、奔驰等汽车生产商都采用了局域网控制器来对生产现场进行控制，在运用局域网控制器进行生产后，提升了产品的生产质量和品质，为这些公司在市场上的竞争提升提供了很大的帮助[1]。以局域网控制器在汽车生产制造领域的应用为例，在汽车的生产和制造的过程中，局域网控制器被运用在以下四个方面。

3.1悬架控制系统设计

在传统的悬架控制系统设置中，需要运用到非常多的线束才能做到对汽车进行控制，使得汽车和整个系统能运行起来，然而大量的线束会让控制现场变得杂乱无章，让控制的难度加大，而采用局域网控制器对现场进行控制，则可以省去这些线束，就能达到控制系统，使得系统能运行的目的，不仅如此，相比传统的线束控制而言，使用局域网控制器还能简化控制现场，使得系统的排布更加合理和有序，从而优化汽车运行过程中的减震效果，特别是在急刹车、转弯等过程中，减震效果尤为明显，这无疑提高了用户的使用体验感，提升了汽车的整体品质[2]。

3.2车辆信息中心和仪表组总线网络设计

在传统的汽车生产中，对于车灯、车门、安全带等各个部分的检查需要运用单独的线束对这些部位进行感应，而使用局域网控制器后，通过这一总线系统便能得到这些相关的信息，能节省传感器和线束的数量，从而达到节省成本和节约空间的目的[3]。3.3信息娱乐网络系统在传统的信息娱乐体系中，难以运用网络化的多媒体传播图片和视频等信息，而随着局域网控制器的应用和完善，在局域网控制器传输效率达到标准后，能对图片等多媒体信息进行传播，使得汽车信息娱乐网络系统具备更多的功能。

3.4故障诊断网络系统

目前不少汽车生产商的控制系统都是采用局域网控制器来进行的，通过局域网控制器将汽车控制系统中的各个子系统连接起来，实现各汽车控制子系统之间能进行信息和资源交流，达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的[4]。

4总结

局域网控制器具有诸多的功能和优良的特点，目前局域网控制器已经在工业机械，特别是汽车制造领域广泛应用，但受到技术限制，目前局域网控制器的许多功能还尚未实现，因此要加强局域网的研究和应用，将其运用于航海、机器人、医疗器械等更多的领域，以推动社会全面地发展和进步。

参考文献：

[1]塔丽.控制器局域网技术在工程机械中的应用[J].商品与质量,2011(S1):152.

[2]王澎.试析控制器局域网(CAN)技术的应用[J].大众文艺(理论),2008(10):20-21.

[3]姚蔚利.汽车控制器局域网技术规范及应用[J].信息技术与标准化,2008(Z1):21-25.

[4]王建国,付志豪.控制器局域网的协议分析及应用[J].情报科学,2007(10):1538-1542.

作者：华克维 单位：武汉轻工大学