CAN 总线技术在电液伺服系统中的应用
液压与 气动 2010年第 6期
CAN 总线 技 术在 电液伺 服 系统 中 的应 用
赵 钢
Application of CAN--bus in electro—-hydraulic sero system
ZHAO Gang
(驻北京地 区舰船设备军事代表室 ，北京德外教场 口 1号 100120)
摘 要：该文介绍 了CAN总线技术 ，举例分析 了在电液伺服 系统 中的应用。
关键 词 ：CAN 总线 ；电液伺 服 系统 ；应 用
中图分类号 ：THI37 文献标识码 ：B 文章编号 ：1000-4858(2010 J06-0060-02
1 引言
CAN(Controller Area Network)总线 是 8O年代 初
德 国 Bosch公司为解决现代汽车 中众多控制与测试仪
器问数据交换而开发的一种 串行数据通信协议 ，是一
种性能先进、价格低廉、保密性好的现场总线技术 ，能
够有效支持 分布式控 制及实 时控制 串行通信 网络。
CAN总线通信接口中集成了 CAN协议的物理层和数据
链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理 ，包括位填
充、数据块编码 、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN协议的一个最 大特点是废 除了传 统的站地址编
码 ，而代之 以对通信数据块进行编码。通过 CAN总线
进行数据传输与控制 ，使 电液伺服系统 的性能更加稳
定，极大地提高了的可靠性 ，通过 CAN总线进行开放式
数控系统互联 ，是电液伺服系统发展的一个重要方向。
2 设计方案
电液伺服系统 由三个子系统组成 (见 图 1)：管理
系统、电液伺服系统 I、电液伺服系统 Ⅱ。由于采用分
布式控制结构 ，各分系统相对独立 ，因此需要采用速度
快、可靠性高的总线通信 ，实现各系统问传递控制命令
和交换数据信息 ，从而实现管理系统的任务 (命令)调
度。经过对各类 总线性 能对 比分析 ，最后 确定采 用
CAN通信方式实现系统的通信。管理 系统控制软件
图 1 CAN总线接 口关系
采用加固机作为 目标机 ；软件运行环境为 WINXP操作
系统 ；采用 c或 C++高级语言进行编程。
电液伺服系统 I及 电液伺服 系统 Ⅱ采用 DSP处
理器作为 目标机运用 c语言进行编程 。
2．1 CAN总线协 议
本系统的 CAN协议为 CAN报文协议 ，相 当于 ISO
— RM标准的数据链路层 的服务。
1)CAN通讯接 口数据类型
BYTE—— 8 bit无符号整数
INTEGER—— l6 bit带符号整数
INTEGER32—— 32bit带符号整数
SINGLE—— 32bit(4byte)单精 度 浮点数 ，采用
NSI／IEEE”STD754 DOUBLE格式
DOUBLE—— 64bit(8byte)双精度浮点数 ，采用
NSI／IEEE”STD754 DOUBLE格 式
2)数据帧结构
CAN数据帧采用标准 CAN2．0协议 的数据帧，其
组成见表 1、结构见表 2。
表 1 数据帧组成
12bits 6bits 8bytes 2bytes
帧起始 仲裁场 控制场 瞰据 CRC场 应答场 帧结竦
表 2 数据帧结构
T(8Bits) S(3Bits)1V(D0) D1(C) D2 D3 D4 D5 D6 I)7
收稿 日期 ：2010-05-04
作者 简介 ：赵钢 (1973一 )，男 ，山东青 岛人 ，工程师 ，学 士 ，主
要从事舰炮武器 系统工作 。
2010年第 6期 液压 与气动 61
汽 车 变 速 滑 叉支 架装 配机 气 压 系统 及 其 PLC控 制
朱春 东 ，郭 飞
Pneumatic system and PLC control of assembly machine
for auto variable speed skating fork bracket
ZHU Chun—dong，GUO Fei
(武汉理工大学 ，湖 北 武汉 43~70)
摘 要：该文根据汽车变速滑叉支架的几何结构及 其零件 的形状特征 ，开发 出基 于气动驱动及其 PLC
控制的装配机。该机基于 PLC，利用气动驱动实现对装配部件的定位 ，并且利用气动驱动传感器 ，对零件 的
形状特征进行 自动检测 ，实现 了快速、准确、高效的检测 ，提高了生产效率并保证 了装配质量。
关键词 ：滑叉 支架 ；PLC；气动驱 动 ；控 制
中图分类号 ：TH138 文献标识码 ：B 文章编号 ：10004858(2010)06-0061~3
O 弓I言
变速滑叉支架是汽车变速箱的重要零件 ，其形状
复杂 _l j。如图 1所示 ，一档板 1右边有 凸台、四档板
4左边有下弯结构 ；二档板 2右边为矩形端和三档板 3
右边为圆弧端外 ，其余 的结构均相同；每两个档位板之
间需装有垫圈 ，但垫 圈比较薄 (0．8 mm)，不易看 出是
否漏 装 。
1 变速滑叉支架结构的分析
汽车变速滑叉支架零件图如图 1所示。通过分析
可得 ，当变速滑叉支架安装正确时 ，在一档板 1的右边
存在凸台7，在一档板 1和三档板 3之 间存在空隙 8，
在二档板 2和四档板 4之 间存在空隙 10，在 四档板 4
左边存在下弯 凹出部 分 9；当 4个档板之间按有垫圈
时，其之间存在 0．8 mm的间隙。所 以就必须用传感
收稿 日期 ：201O -26
作者简介 ：朱 春东 (1963一 )，男 ，湖北广水 人 ，副 教授 ，主要从
事材料成型和控制方面 的科研和教学工作 。
T为 目的地址 ，代表数值 0～255；S为帧类型识别
号 ；F为源地址 ，代表数值 0—255；D1一D7用户字节 ，
每个字节包括 8位 ，其中首先发送最高有效位 。
3)传送控制协议
CAN传送控制协议采用应答 的方式实现过程通
信。如果一帧的数据未被应答 ，通常情况下 CAN节点
的硬件会不定期地重发一帧 ，为此需在 CAN节点上设
置定时器 ，经过 1 s后停止该 帧的重复发送 。CAN传
送协议分为数据报传送和数据流传送两种方式 ，本系
统采用这两种方式传送 。
3 试验
开发过程 中使用 了三个节点的双 CAN通信试验
平 台。对双 CAN通信时，帧之 间最小 间隔时 间、最 大
传输速率 、可能最大数据量的收发 ，以及单路 出现故障
时的容错处理 、双路故 障时的诊 断处理等进行 了验证
试验，通过试验验证 ，本系统的通信协议是完全能够满
足系统的需求的 ，并且 当前的通信协议在保证系统 的
实时性条件 下充分保证 系统 的可靠性。避免总线仲
裁 ，节省传输时间。
4 结 论
本文设计了基于 CAN总线技术的电液伺服系统，
试验表 明该方案是 可行 的 ，与一般 的网络相 比，CAN
总线只有物理层和数据链路层两层结构 ，CAN的物理
特性及 网络协议更强调 自动化的底层监控 ，其特点是
可等待性极高 ，且具有很强的抗 干扰能力。可以满足
电液伺服系统高速可靠的要求。
参考文献 ：
[1] 邬宽 明．CAN总线原理和应 用 系统 设计 [M]．北 京 ：北京
航空航天大学 出版社 ，1996．
[2] 邬宽明．现场总线技术应用选编[M]．北京：北京航空航
天大学出版社 ，2000．
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