目前，國內外液壓二手挖掘機電控系統的發展日趨成熟，特別是總線技術在液壓二手挖掘機上的應用，大大提高了二手挖掘機上各控制元件之間數據通信的速度和質量。同時，由于液壓二手挖掘機經常需要在戶外惡劣的環境下進行施工作業，所以開發一種基于CANOpen通訊協議的液壓二手挖掘機無線遙控系統具有重要的現實意義。
1、系統的組成
選用SWE85電控液壓二手挖掘機，通過將寫入程序的控制器和遙控接收器安裝在該液壓二手挖掘機上，實現液壓二手挖掘機無線遙控作業。液壓二手挖掘機無線遙控系統簡圖如圖1所示。
1.1遙控器
選用基于CANOpen通訊協議的Hetronic工業無線遙控，包括發射裝置和接收裝置，遙控距離100m。其中，發射裝置面板主要包括4個操作手柄、1個發動機油門調節旋鈕和1個急停按鈕等，總共輸出8路模擬量信號和7路開關量信號，可以實現液壓二手挖掘機大部分的功能。接收裝置主要包括信號接收、處理和發射3大模塊（包括一個接收天線插口和一個總線輸出接口），接收遙控發射器信號并能夠與控制器之間實現基于CANOpen協議的數據通訊。
1.2高性能可編程機載控制器
選用EPEC2023遙控器，它是芬蘭EPEC OY公司開發的第3代CAN控制系統模塊，是基于長期惡劣環境如高振動、大溫度變化和潮濕等條件下仍能正常可靠地工作而開發的，具有高可靠性和安全性，目前已廣泛應用于工程機械、農業機械、工業設備等諸多領域。其中鍵板模塊用于在一個CAN總線控制系統中充當輸入模塊，采集6×6鍵板、開關按鈕、手柄、踏板、模擬量和數字量反饋傳感器等的信號，也可獨立充當控制器驅動閥門。鍵板模塊有2個CAN總線接口，其中1個是CANOpen接口，用于和遙控器發射裝置等網絡上的相關通訊設備相連接；另1個CAN口是用戶編程接口。該控制器總共可輸出20路開關量信號和8路PWM。
1.3數據通訊
系統中的相關設備普遍采用CANOpen通訊協議。CANOpen是基于CAN總線的應用層協議，它最初由從事工業控制的CiA（CAN in Automation）會員開發，由于CANOpen是一種公共、開放、通用的協議，而且精練透明、容易開發，因此在發布后不久就獲得了廣泛的認同，如今已經被接受為CAN高層協議的標準之一。尤其在歐洲，CANOpen協議被認為不在基于CAN的工業系統中占領導地位的標準，已經應用于多種領域。開發符合CANOpen協議的系統有利于設備的標準化，使得任何符合CANOpen協議的設備都可以很方便地掛接到該系統中。系統中使用的無線遙控器和2023 控制器是不同廠商基于CANOpen協議開發的。
遙控接收器接收到手柄動作信號后，將控制信號數據打包后發送到總線上，其數據結構如表1所示。
表中共有8路模擬量信號，分別對應遙控發射器的控制手柄（X、Y軸）和發動機油門調節旋鈕。表中數字量共有4路開關量信號，只有3個保留字節和1個錯誤字節。其中錯誤字節代碼用來反映遙控發射器急停按鈕下或沒有發射控制數據時，遙控接收器向總線上發送此控制信號，使得控制器保持相應的控制狀態。
2023控制器模塊與遙控接收器模塊之間采用PDO（過程數據信息）數據傳輸方式。PDO（tx）發送者發送信息到CAN總線上，也就是把數據寫入映射地址區，而控制器模塊能夠根據映射地址將正確的PDO信息包發送到CANOpen總線；同樣，從CANOpen總線上接收PDO（tx）信息包也就是將需要的PDO信息包讀取到映射區地址，從而實現了兩模塊之間的數據通訊。
2、系統實現的方式
2.1CoDeSys編程
CoDeSys是一種功能強大的PLC軟件編程工具，它支持IEC1131-3標準IL、ST、FBD、LD、SFC等PLC編程語言，用戶可在同一項目中根據需要選擇不同的語言編寫子程序、功能模塊等。編程時需要注意的事項有：
（1）數據類型。
在CoDeSys環境下有自己的標準數據類型，如布爾量、整形、字符型、實型和時間量等，用戶還可以自定義數組、指針、結構等數據類型。
（2）程序結構。
一個工程文件包含PLC程序里的所有對象：POUS（program organization units）、數據類型、資源。POU包括主程序（PRG）、子程序（PRG）、功能模塊（FBD）及函數（FB），如圖2所示，每個POU由變量說明部分和程序體2部分組成。
（3）調用庫文件。
CoDeSys有大量的庫文件（后綴名為lib）供用戶編程時調用。當需要調用某一操作指令時，把包含指令的庫文件調入當前工程文件的庫中。該庫文件主要包含以下幾個部分：
①標準庫（STANDARD.LIB）。其主要功能有字符串運算、觸發保持、計時器、計數器。
②模擬量標定庫（nalogFilter-Library function）。主要有單向標定模塊、雙向標定模塊、平均值模塊、RC濾波模塊、輸入值預處理模塊和死區設定模塊等。
③PWMControlvoltageAmpere-funktio庫。主要有Motion模塊、Motion Volt模塊、EndAttenuation模塊、Smooth模塊等，其中Motion模塊主要用于控制比例閥，有2路PWM輸出，控制信號范圍- 32767～32767。Motion模塊控制方式如圖3所示。
（4）當PC機與控制器連接進行編程時，首先確保控制器電源接線、總線接線、編程線（PCCAN卡插入PC機的PCMCIA插槽中）與系統的連接正確無誤，尤其是總線2個終端需各加1個120Ω電阻。
2.2程序流程
控制器程序主要由主程序PRG和功能模塊FBD構成，主程序通過調用相關子程序、功能模塊和函數等來完成控制功能。控制器主程序流程如圖4所示。
當遙控發射器將操作手柄控制信號發射到遙控接收器后，接收器將處理后的信號打包傳送到總線上，控制器按照數據的地址接收遙控器傳送的數據，并實時采集傳感器信號，經過處理后輸出PWM等相關驅動信號，控制液壓二手挖掘機執行相應的動作。
通過將該系統應用在SWE85電控液壓二手挖掘機上，在100m范圍內，對液壓二手挖掘機進行無線遙控作業，取得了良好的控制效果。
