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0、引言
    路面碎石化處理是將原有混凝土路面破碎成較小板塊，即將整個舊路面變成更加穩定的路面底基層，同時徹底消除衍射影紋的方法。相對于落錘式破碎方式，這種碎石化工藝破碎能量大部分被水泥混凝板塊所吸收，產生的顆粒粒徑相對較小，破碎時的影響范圍也較小，破碎顆粒均勻，能有效分離混凝土路面的異種材質，不會產生二次廢棄物。
    路面破碎機采用液壓驅動結構，對不同系統結構間的聯動較多，對控制系統的控制精度和通信要求較高。本文采用基于CAN總線結構的CANopen總線協議滿足控制系統的通信要求．使得系統中各模塊之間數據通訊準確、快速、穩定，從而保證了控制系統的精確性和可靠性，用CAN總線將遍布車身各處的所有傳感器、控制器和執行器聯接起來，既保證了系統具有強大功能，也使得結構簡單、可靠性高，這是現代工程機械技術發展的一個重要方向。
    現代化的工程機械已經發展成為集機電液為一體的高科技產品，電氣系統是其中的一個重要組成部分．幾乎所有的操作都采用電控方式實現。電液比例控制系統設計的用電氣控制技術將液壓系統和機械傳動系統的各個執行元件的動作有機地聯系起來，從而使路面破碎機能夠準確地完成破碎作業，精確地實現行走和發動機參數的控制。同時還對整車系統的故障進行檢測、報警、診斷、再現和智能監控等。
1、CANopan總線協議及其應用
1.1 CANopen總線協議
    CA Nopen總線協議是基于CAN (Controller Area Net-work)總線技術的應用層協議，是一種公共、開放、通用的協議，已經被接受為CAN高層協議的標準之一，應用于過程控制、通信電子設備、工程機械等領域。相對于其他的總線通信標準，此協議不僅可以解決設備間的互聯問題，同時也提高了信息傳輸的可靠性、通信速率及設備的標準化、開放化程度。
    CAN及CANopen標準在OSI網絡模型中對應包括物理層、數據鏈路層和應用層，傳輸速度可達250 kB/s，使用標準的CAN幀．有11位標識符，包含一個4位的功能碼部分和一個7位的節點ID部分。
    在CANopen總線協議的數據傳輸中共定義了4類通訊報文，分別為管理對象(NMT)、服務數據對象(SDO)、過程數據對象(PDO)和特殊功能對象。其中SDO用來傳遞網絡系統中的配置信息，如IW、QW、MW的讀取和MW、MW的修改，PDO用來傳遞過程數據信息。
1.2CANopen總線協議編程
    在實際的工程應用中．用戶可以按照類的規定把要傳輸的數據映射到相應的對象中．CANopen規定了相應的地址區間用于發送和接收總線上的數據．節點之間的數據發送與接收主要以PDO和SDO報文進行。程序設計中的CANopen總線協議編程流程和內容如下。
    (1) CANopen的初始化。對每個節點編寫CANopen的初始化程序，定義每個節點與總線上其他節點間的數據收發對應關系，建立節點的數據收發表。
    (2)發送PDO報文到CANopen總線。發送PDO信息到CANopen總線就是把數據寫入輸出映象區，模塊的硬件會按照一定的周期，或當數據發生變化時，把PDO發送到CANopen總線上。
    (3)從CANopen總線接收PDO。從CANopen總線接收PDO信息就是從輸入映象區讀取數據，映象地址根據CANopen初始化代碼進行分配，接收信息時，按優先級排列依次分配輸入映象地址。
2、控制系統需求分析
    路面破碎機控制系統的主要設計目標包括：作業時連續準確地控制振動裝置的破碎頻率，精確調節振動裝置的水平和垂直位置，并聯動行走機構、發動機和輔助設備的工作參數，保證路面的施工質量，向時兼顧系統的節能性能。
    破碎系統為閉式液壓系統，由1個液壓泵驅動1個馬達。頻率值可由操作者在控制面板上設定，當工作泵排量調整范圍不夠時，還能以改變工作馬達排量來調整。
    行走系統為閉式液壓系統，由1個行走泵驅動2個行走馬達．分別經減速機后驅動2個后輪。由操作者通過速度踏板來對設備的行走速度進行控制。與設備行走速度有關的因素包括：發動機轉速、行走泵排量、行走馬達排量。當行走速度需要增加或減少時，首先調整行走泵排量，其次調整發動機轉速，行走馬達排量根據負荷自行調整。應盡可能使發動機轉速處于節能轉速，或接近節能轉速。
    當左、右車輪轉速比值超過設定值時，提示“打滑”，啟動防滑程序。手動防滑驅動時，操作者需按動指定按鈕后再執行防滑程序。設備總共提供了后輪減速機駐車制動、前輪制動器制動、反拖制動3種物理制動手段，分別或組合地用于駐車制動、行車制動和緊急制動3種制動工況。
    首先必須保證工作系統的振動馬達轉速。當行走負載增大到影響發動機轉速時，以減小行走系統速度來維持發動機轉速。
    整車性能上，控制系統應該對整車參數實現精確匹配以達到最佳控制效果。控制精確有效、人機交互方便、具有高溫、高振動惡劣條件下的高可靠性。
    路面破碎機控制系統包括了基本電氣系統、行走機構控制系統、工作裝置控制系統、發動機控制系統、輔助設備控制系統、人機交互系統、故障診斷系統和通訊系統等幾大主要模塊。
3、路面破碎機電液比例控制系統結構設計
    為了實現路面破碎機的工作機構控制、工作參數顯示、在線參數調節、故障診斷和數據通信等功能，選用芬蘭EPEC公司的EPEC2023控制器，將CANopen協議運用到路面破碎機電氣系統的控制。
    EPEC控制器是專為工程機械設計的，它以PLC為基礎，充分考慮了工程機械施工現場的各種惡劣環境，通過功能擴展、提高防護等級并進行整體封裝而成。多達52個I/O引腳為一針多用，可作為開關量、脈沖和模擬量輸入，也可作為PWM和開關量輸出，根據使用需要通過軟件編程定義，其中模擬輸入端口具有處理不同信號的能力，對電阻信號、電流信號以及電壓信號都可以進行采集并通過軟件編程進行設定。EPEC2023最大8路的PWM輸出取代了傳統電液比例閥的放大器電路，具有大電流輸出端口（0一3 A），可直接控制4個電液比例閥，簡化了系統電路，設計、維修方便，且故障率較低。
    具有CANopen和CAN2.OB兩種總線接口，可與很多標準CAN總線產品進行連接，或通過門路模塊與其他總線或上位機連接，組建大型系統，當系統節點較多或信號傳輸距離較遠時可以使用多個控制器組網，可靠性、靈活性和可擴展性大大加強。
    采用EPEC控制器構建基于CANopen協議的路面破碎機電液比例控制系統的結構見圖l。
    路面破碎機控制系統總線網絡由3個節點通過CAN網絡聯接而成。采用芬蘭EPEC公司的2個EPEC2023和1個EPEC2037為CAN總線節點。其中EPEC2023P1用于系統發動機及整車附件的控制，設置為主節點，節點號為4；EPEC2023P2用于工作機構的控制器，作為從節點，節點號為8。EPEC2037作為系統的數據、狀態顯示和參數設置器件。另外為了實現整車的工作結構和發動機的聯動控制，實現整車的節能控制，將發動機的ECU作為系統的CAN節點，與EPEC2023通過CAN2.OB協議總線接口聯接，將發動機的相關參數送入系統進行顯示和參與控制，它們之間通過CAN總線組成路面破碎機控制系統的總線網絡。
4、路面破碎機破碎系統的控制程序設計
    EPEC控制器使用通用的IEC1131-I語言編程，支持6種編程語言，程序可現場下載，通過車載的顯示器模塊可在線改變程序參數。
    控制器的程序設計分為系統控制程序、設備控制程序兩大部分。系統控制程序包括I/O初始化、CANopen的初始化和收發程序、參數存儲以及故障監測及處理等模塊，用以控制控制器本身及整車系統的配置：設備控制程序是針對控制對象的程序，包括行走機構的左右行走泵、散熱風扇、發動機油門和破碎系統的工作泵和工作馬達等。
    破碎系統是通過對工作泵、工作馬達排量的連續調節實現工作頻率控制，在工作泵排量調整范圍不夠的情況下，再以改變工作馬達排量來調整，目標值由操作者在控制面板上設定，工作頻率對應于工作馬達每秒種轉速，采用閉環控制。其中工作泵、工作馬達等執行機構采用力士樂的電液比例閥及電液比例泵。電液比例閥是典型的機電液一體化元件，廣泛應用于各種機械設備中，電液比例控制的核心是控制電液比例閥的電流。相對于模擬式控制而言，采用PWM(脈沖寬度調制)控制方式，其功率輸出級為開關型結構，功耗小．PWM信號中包含了同頻率的脈動量，無需另加顫振信號，抗干擾能力強，滯后時間短，重復精度高。
5、結語
    程序設計在Codesya2.1的開發環境下完成，通過在路面破碎機樣機上調試，破碎系統達到了±0.01Hz的頻率連續調節，取得了滿意的控制效果。通過使用CANMoon監測CAN總線上數據的傳輸，可以確認數據收發的可靠性，符合路面破碎機的通信要求。通過采用符合CANopen協議的標準化裝置，增強了設備的可擴展性，同時也提高了數據傳輸的可靠性，可以滿足現代工程車輛的通信和控制要求。