集装箱正面吊运机(简称正面吊)主要应用于集装箱港口、码头、铁路和公路中转站、堆场等集装箱的装卸、转运及堆垛作业。国外的KALMAR、SMV、FANTUZZI、CVS、LINDE、HYSTER等公司多采用CAN总线技术，技术成热先进。国内生产厂有三一重工、大连叉车等，其中三一重工生产的正面吊采用CAN总线技术。
CAN总线协议作为一种极具应用潜力的控制器局域网总线，近年来在汽车计算机控制系统以及纺织机械、包装机械、造纸机械、农业机械、工程机械、机器人和其他开放式分布智能控制领域得到了越来越广泛的应用。而我国在这方面的应用和研究刚刚起步，同发达国家相比有较大差距。
1 .CAN总线简介及其特点
CAN总线(CONTROLLER AREA NETWORK)是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。CAN总线技术是德国Bosch公司于20世纪80年代初为了解决现代汽车中众多传感器与执行装置之间的数据交换而开发的一种串行多主通信协议。在国外，尤其是欧洲，CAN网络已被广泛地应用于汽车上。CAN总线具有如下特点：
(1)为多主机式工作，通信方式灵活。可以方便地构成冗余多机备份系统，提高系统的可靠性。
(2)具有很好的实时性。
(3)可以点对点、一点对多点或全局广播方式传送和接收数据。
(4)短帧结构使信息传输时间短，受干扰的概率低，重新发送时间短。
(5)抗干扰能力较强。通信介质可以是双绞线，也可是光纤。
(6)强容错能力及较好的数据传输同步性保证了数据传输的可靠性。
(7)节点有识别永久性故障和短暂故障的能力。对于短暂的扰动，CAN可对错误进行标定并重发。对严重的故障，CAN具有自动关闭总线的功能，切断它与总线上其他节点的关系，使总线上的其他操作不受影响。
CAN现场总线非常适合在条件恶劣的环境中使用，现已广泛应用于移动车辆、军事设备、工程机械等领域。在欧美市场，CAN总线几乎成为工程机械现场总线的唯一选择。
2 .正面吊控制系统
正面吊的控制系统由臂架控制系统、吊具控制系统、行走控制系统、车辆常规控制系统和安全保护系统组成。
(1)臂架系统 通过俯仰液压缸的伸缩来调整臂架的俯仰角度，通过伸缩液压缸的伸缩来调节伸缩臂的伸出长度，从而实现不同位置集装箱的作业。
(2)吊具系统 是正面吊的工作系统，主要起抓取集装箱的作用。通过液压马达驱动回转支承，实现吊具横梁的旋转动作；通过伸缩液压缸的伸缩实现20/40英尺的转换；通过旋锁液压缸的伸缩完成解锁闭锁功能；通过侧移液压缸的伸缩实现吊具的左右移动；通过阻尼液压缸防止吊具的摇摆晃动，提高吊具工作的平稳性。
(3)行走系统由挡位手柄，动力脱挡开关，变速箱挡位电磁阀，变速箱温度、压力、速度传感器和驻车系统组成。
控制对象由发动机、变速箱、传动轴、驱动桥、轮胎等组成。动力传动路线：发动机 变速箱 传动轴 驱动桥 轮胎。发动机是整个设备的动力源，由进气系统、排气系统、燃油系统、冷却系统、电气系统、发动机本体、发动机支撑等组成。变速箱(包括变矩器)传递力矩，并提供挡位控制以控制行驶速度和方向。
(4)车辆常规控制系统包括空调电路、刮水洗涤电路、信号系统、工作照明系统和辅助元件(如收音机、点烟器等)。
(5)安全保护系统三一正面吊电控系统拥有全面快速灵敏的安全检测、稳定可靠的安全保护和周全的异常处理等特征。具有发动机保护系统、吊具保护系统、机械和电气双重防倾翻保护及液压油温保护系统。
3. CAN网络组成及功能
正面吊CAN总线网络如图l所示。
正面吊CAN总线由2个CAN网络组成。CANOPEN网络由控制器、显示屏、吊具控制器、长度角度传感器和带CAN控制器的操作手柄组成。显示屏显示故障报警信息和整车工作状态：吊重重量、臂架伸出长度、臂架伸出角度、实际力矩及安全力矩等，还可实现系统初始化参数的标定。吊具控制器接收控制器发出的动作指令，并将吊具的工作状态信息发给控制器。长度角度传感器将测到的臂架伸出长度、俯仰角度的数据发给控制器。操作手柄将臂架的动作指令、吊具的动作指令发给控制器。
控制器、发动机ECU和减速箱控制器组成J1939网络。发动机ECU将发动机运行参数、故障信息发给控制器。控制器接收发动机、减速箱的状态信息，并将运行指令发给发动机ECU、减速箱控制器。减速箱控制器接收控制器发出的指令，并将减速箱运行状态、故障信息发给控制器。
控制器将设备的状态信息(输入输出、故障信息、发动机状态信息、减速箱信息、臂架角度、臂架伸出长度、实际吊重重量、当前状态最大吊重重量、安全力矩、实际力矩等)发给显示屏，显示屏实时显示整车状态信息。控制器根据接收到的实时信息做出判断，将相对应的指令发送给执行机构，保证整个系统的稳定运行，实现设定的功能。
4 .软件设计
CAN总线部分程序流程图如图2所示。
初始化过程中，各CAN节点进行状态自检，主节点进行自检并检测网络状态，将状态数据传送到显示屏显示。主节点将收到的信息进行指令处理、数据运算等。各执行机构执行接收的指令，实现设备的设定动作。
5 .结束语
基于CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，本系统通过带CAN的控制器完成控制功能，实现数据和命令的传送以及正面吊各功能机构问的协调工作、安全保护、故障显示，提高了系统的可靠性，降低产品的维修成本，实际使用中受到用户的好评。
通过使用CAN技术提高了设备的功能拓展性。借助现在发达的通信网络，通过手机、电脑等实现远程检测、故障诊断，为自动化作业提供了有力的保证，这些是传统控制方式难以实现的。