装载机远程监视控制系统之令狐文艳创作

装载机远程监视控制系统

令狐文艳

1 简介

远程监控装载机系统是针对军队野外作业、抢险救灾和危险工况等复杂高危环境环境设计的。目前开发了两套方案，分别是有固定工作地点的工厂作业方案和适应不同环境可以进行紧急处理的抢险救灾方案。

2 设备的性能指标

2.1 工厂方案

工作可控范围半径大于3公里

可控最远距离15公里

操控实时性延时小于0.5秒

监视实时性延时小于1秒

工作频率主频2.4G Hz 可设置频点

工作温度-10~65℃

工作时长由油量决定

2.2 抢险方案

工作可控范围可靠半径200米

可控最远距离1公里

操控实时性延时小于0.5秒

工作频率主频2.4G Hz 可设置频点

工作温度-40~65℃

工作时长由电池决定

3 主要设计原理

3.1 硬件方面

通过给装载机的液压系统安装电控比例阀，将原先的手动开关控制转变为通过电路进行控制。

图1.1 液压系统侧视图

图1.2 液压系统前视图

图1.3 液压系统俯视图

使用德国HESMOR HC-G15控制器搭建CAN总线控制电路，通过CAN总线来控制各节点的执行元件，主要有4路PDO，采用CAN Open通信协议。

3.2 软件方面

在控制端，在计算机上设计操作软件，软件包括全部控制功能，界面模拟车辆实际操作台，结合多点触控功能，可以实现良好的操作体验。

本项目要求计算机通过网络对CAN总线进行控制，所以软件功能的核心在于能够发送与车载CAN总线的数据完美地匹配，这也是本项目的原创性技术核心之一。

计算机需要通过网络发送数据，本款软件的设计是采用

TCP/IP协议进行网络通信。

C#语言的网络编程功能强大，可以以一定的时间周期向网络发送指定的数组、字符串等数据。通过理论研究和实验总结，抓住了PLC CAN 的工作特点，使用将字符串或数组转换成CAN2.0A的帧格式成功实现将网络信号接入CAN总线，从而实现对装载机的控制。

3.3 网络架设

要使装载机实现遥控控制，无线通信则是重要部分。相比较自主开发无线通信模块而言，目前市场上以无线路由器为主的无线通用网络产品已经非常成熟且丰富，适合工业推广应用。

对于抢险方案，使用一台工作距离较远的路由器即可满足要求。

对于工厂作业方案，则需要在远距离上使用网桥中继，在工况地终端再使用AP + WDS方法来布网。

AP是(Wireless) Access Point的缩写，即(无线)访问接入点。如果无线网卡可比作有线网络中的以太网卡，那么AP就是传统有线网络中的HUB，也是目前组建小型无线局域网时最常用的设备。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网(这正是Access Point名称的本义)。

WDS的全名为Wireless Distribution System，即无线分

布式系统。以往在无线应用领域中他都是帮助无线基站与无线基站之间进行联系通讯的系统。WDS的功能是充当无线网络的中继器，通过在无线路由器上开启WDS功能，让其可以延伸扩展无线信号，从而覆盖更广更大的范围。说白了WDS就是可以让无线AP或者无线路由器之间通过无线进行桥接（中继），而在中继的过程中并不影响其无线设备覆盖效果的功能。这样我们就可以用两个无线设备，让其之间建立WDS信任和通讯关系，从而将无线网络覆盖范围扩展到原来的一倍以上，大大方便了我们无线上网。