工程設備的數字化、信息化及施工管理一體化是當前工程設備的發展熱潮，自20世紀90年代始，發達國家的制造業就已經開始進行相關技術的探索，高新技術大量應用于先進的工程設備設計中。同時,以微計算機為代表的智能控制器被大量采用，智能節點間的信息流量空前增加。將車載電子設備按照一定的協議聯網，并加以有效地信息綜合，使之達到資源和功能的共享已成為發展趨勢。

　　現場總線技術是指把單個分散的測量控制設備變成網絡節點，以現場總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通訊息、共同完成自控任務的網絡系統與控制系統。can（controller area network）總線,又稱控制域局域網，屬于總線式串行通信網絡，最早由bosch公司在80年代提出，由于可靠性高、實時性強、靈活方便，便于檢測維護，因而被廣泛應用。在工程設備領域，美國cat公司生產的cat980g裝載機，日本小松的wa380-3和wa500-3，日本川崎的kld80zⅲ等均采用can總線技術，提高設備的整體控制技術水平。

　　根據can總線的技術特點，本文設計了一種基于can總線的工程設備控制系統，通過分布式智能控制來提高工程設備的控制技術和信息化水平。

　　2 系統組成與功能特點

　　2.1 系統組成

　　傳統的工程裝備控制系統采用集中式控制，除主控制器外一般都不具備可智能化的條件。基于can總線的控制系統采用分布式智能總線控制，將各功能模塊做成智能終端，再通過can總線連接，并輔之以一定的通訊協議，這樣不僅提高了整個系統的可靠性及智能化水平，同時降低了系統的復雜程度。

　　系統由主控制器、操縱盒、傳感器、執行機構和虛擬儀表等組成，各部件采用can總線互聯。主控制器負責系統的信息協調與處理；作業終端是作業手對作業過程進行干預的主要手段；傳感器負責感知系統的狀態；執行器負責完成經主控制器處理后的動作；虛擬儀表提供了一種可視化的人機界面，用文字或圖形的方式告知作業手器材當前的狀態；調試診斷儀負責定位系統故障源。各模塊都是自成一體的智能終端，各模塊可以有多個，只要給它們分配不同的標識符（id號）即可，各模塊通過4芯屏蔽電纜并聯起來，4芯電纜中2根（電源正和電源負）用于給終端供電，另外2根（canh和canl）用于終端間通信。本系統組成如圖1所示。

　　圖1 基于can總線的智能控制系統組成

　　2.2 系統功能特點

　　與傳統的集中式控制系統相比，本控制系統具有如下功能特點：

　　（1） 防誤操作功能。設計人員可以很容易地通過軟件編程屏蔽掉本系統中可能出現的誤操作，而只開放允許的操作，同時還可根據需要發出聲光報警，告知作業手有操作錯誤；

　　（2） 作業向導功能。操縱盒的智能化和系統數據的共享使得設計人員可以根據作業過程，通過軟件編程點亮相應的指示燈，告知作業手許可的操作。實現器材操作的“傻瓜”化；

　　（3） 系統自我診斷自我恢復。智能化終端可以方便地對自身的狀態進行診斷，并向總線發送相關信息供其它智能節點處理用，使器材使用者不用掌握太多的專業知識就可以容易地判斷問題所在；同時對于總線內部錯誤，總線系統可以通過自身軟件進行自動恢復

　　（4） 狀態指示。通過虛擬儀表或操縱盒指示燈指示器顯示系統當前狀態。

　　（5） 數據共享，信息全面，可靠性高。系統的所有數據都可在can總線上接收到，可以很容易地實現信息共享，減少了數據的重復處理，降低了對主控制器的要求；同時can總線具有線間干擾小、抗干擾能力強的特點。系統采用模塊化管理，各模塊按其功能分散布置，簡化了布線并縮短了線束的長度，從而降低了耦合電流的產生，減小了線間干擾。同時在軟件上，can總線采用短幀傳輸，這樣使總線數據報文在傳輸過程中有較強的抗干擾能力；

　　（6） 擴充性強，產品升級快，性價比高。

　　（7） 參數配置靈活。可以通過can總線進行參數配置，如開關量可以根據廠家需求設置其門限及控制極性(正負控)，模擬量可根據廠家提供的傳感器性能曲線進行校正，相關位置量也可以方便地進行總線標定，縮短產品調試時間。

　　3 總線通訊協議設計

　　can 通信協議主要描述設備之間的基于基本can通信的應用程序信息傳遞方式。can 通信層的定義與開放系統互連（osi）參考模型一致，但只定義了最下面兩層：物理層和數據鏈路層。由于沒有規定應用層，因此can協議本身并不完整，需要一個應用層協議來定義can報文中的標識符（11/29位）、8字節數據的分配與使用。目前國際上使用較多的高層協議有canopen、j1939和devicenet等，但是由于工程設備的控制節點一般不多，完全可以根據自身特點，設計高效