FX4505 New|联合收获|TF785光纤70 350 Holland机 CLAAS联合收获| Lexion48非屏蔽50 200 机 总计 50820160050 (来源:文献1,1997) (二).拖拉机与农业机械间的总线通信技术 拖拉机和各种农业机械上应用的智能化电子控制单元(ECU的 发展,使其接口的通用化、标准化设计变得愈益重要。通常都是在拖 拉机和联合收割机的驾驶室安装可用于和不同机型配套的通用型智 能显示终端。采用双绞线或光纤电缆构筑机组内的“信息高速公路”, 即数据通信链路。它是基于CAN( Controller Area Network)现场控 制局域网络的串行总线结构。各种机器部件或不同形式的农业机器电 子控制单元,设计成具有与总线挂接的标准接口,包括硬件芯片和可 编程软件。使得机组上各个相对独立的电子控制单元(ECU)间均可与 中央控制与显示单元交换信息,接受控制指令,也可在各个农机具或 部件ECU之间传输和交换数据信息,实现拖拉机与农业机器间、农 业机器相互间和拖拉机中央控制器与农场计算机之间的串行通信。为 了使农业机器上的电子系统具有通用性、兼容性,建立通用的总线通 信设计标准是十分必要的。这样可使农户在国际市场上选购不同厂商 的机器时,便于拖拉机与各种农业机械的ECU间的配套连接;对制 造商来说,通用标准的建立,使其仅需关注ECU用户一侧与机器控制 相关的设计或建立其闭环控制系统,而不需要去深入了解ECU与其 它设备之间的接口,只要将其插接到总线标准插座上即可,在总线上 的数据信息交换仅以双向开环方式进行。设计农业机械的专用总线接 口、通信协议和开发生产集成物理特性和软件协议的硬件电路,需要 具有高集成度的IC芯片(嵌入式微控制器)。为此,CAN协议被选 用作为农业机械应用的总线标准协议的基础。它是德国 BOSCH公司 开发用于汽车的总线通信协议标准。其工作方式与农业机械上的网络 拓朴结构十分相似,支持CAN协议的接口通信芯片已可由世界各地 IC供应商提供。1986年,德国首先提出了基于CAN20A版本的农
FX450 5 New Holland 联合收获 机 TF78 5 光 纤 70 350 CLAAS 联合收获 机 Lexion 4-8 非屏蔽 50 200 总 计 50820 160050 (来源：文献 1，1997) （二）. 拖拉机与农业机械间的总线通信技术 拖拉机和各种农业机械上应用的智能化电子控制单元（ECU）的 发展，使其接口的通用化、标准化设计变得愈益重要。通常都是在拖 拉机和联合收割机的驾驶室安装可用于和不同机型配套的通用型智 能显示终端。采用双绞线或光纤电缆构筑机组内的“信息高速公路”， 即数据通信链路。它是基于 CAN（Controller Area Network）现场控 制局域网络的串行总线结构。各种机器部件或不同形式的农业机器电 子控制单元，设计成具有与总线挂接的标准接口，包括硬件芯片和可 编程软件。使得机组上各个相对独立的电子控制单元(ECU)间均可与 中央控制与显示单元交换信息，接受控制指令，也可在各个农机具或 部件 ECU 之间传输和交换数据信息，实现拖拉机与农业机器间、农 业机器相互间和拖拉机中央控制器与农场计算机之间的串行通信。为 了使农业机器上的电子系统具有通用性、兼容性，建立通用的总线通 信设计标准是十分必要的。这样可使农户在国际市场上选购不同厂商 的机器时，便于拖拉机与各种农业机械的 ECU 间的配套连接; 对制 造商来说,通用标准的建立，使其仅需关注 ECU 用户一侧与机器控制 相关的设计或建立其闭环控制系统，而不需要去深入了解 ECU 与其 它设备之间的接口，只要将其插接到总线标准插座上即可，在总线上 的数据信息交换仅以双向开环方式进行。设计农业机械的专用总线接 口、通信协议和开发生产集成物理特性和软件协议的硬件电路，需要 具有高集成度的 IC 芯片（嵌入式微控制器）。为此，CAN 协议被选 用作为农业机械应用的总线标准协议的基础。它是德国 BOSCH 公司 开发用于汽车的总线通信协议标准。其工作方式与农业机械上的网络 拓朴结构十分相似，支持 CAN 协议的接口通信芯片已可由世界各地 IC 供应商提供。1986 年，德国首先提出了基于 CAN 2.0A 版本的农
业机械总线标准(DN9694),并从1993年起在欧洲各国的农机制造 厂商普遍采用。90年代中期,以DIN9684为基础,国际标准化组织 (ISO)正在加速制定基于CAN2OB版本基础上的ISO11783作为 正式的农业机组数据通信及其接口设计的国际标准,可望在近两年内 完成。DN9684农业总线标准的应用原理如图11-4,图11-5所示。 数据传输智能卡 接收机 用户智能终端 拖拉机智能终端 数据总线DIN9684 播种机智能终端 气吹式精密播 洒肥机智能终端 喷雾机智能终端 种机智能终端 zA暴A 图11-4拖拉机-农业机械总线系统应用示 总线终端 拖拉机内部监视器 「-数据向管理计算机传输 总线接头 总线终端 CAN V2.0A 「拖拉机农具总线 125kB/ 电子控制单元 ECU 拖拉机内部总线 意图
业机械总线标准（DIN 9694），并从 1993 年起在欧洲各国的农机制造 厂商普遍采用。90 年代中期，以 DIN 9684 为基础，国际标准化组织 （ISO）正在加速制定基于 CAN 2.0B 版本基础上的 ISO 11783 作为 正式的农业机组数据通信及其接口设计的国际标准，可望在近两年内 完成。DIN 9684 农业总线标准的应用原理如图 11-4，图 11-5 所示。 图11-4 拖拉机-农业机械总线系统应用示 意图
图11-5德国DN96842-5农业标准总线系统 (LBS)的应用 DIN9684包括五个组成部分,即: DIN9684-1:它定义了CAN总线与农用设备的连接接头。9针接头 中的4个分别用于60A强电电源和25A电子电路电源;5个用于信 号传输。总线信息交换速率为125kbts;最大传输距离40m;总线 可挂接的最大用户数为16个。(图11-6) DIN%684-2:叙述了根据ISO11898串行数据总线标准定义的数 据格式。系统采用分布式总线结构。用户终端通过总线发出消息,所 有其它用户(ECU)根据各自的识别码检测总线,获取需用的信息和与 总线实现信息交换。图11-7表示了这一农业总线系统的典型消息框 架。数据场可传输包括8个字节的数据。各用户(ECU)接口设置的11 位编码的识别器同时定义了其通向总线的优先级别。 管脚1:60A接地 管脚2:25A接地 管脚3:60A电源 @2 管脚4:25A供电子电路 管脚5:网络控制信号 管脚6:CAN用户终端控制 管脚7:CAN信号地 管脚8:CAN信号传输高电平 管脚9:CAN信号传输低电平 CAN-数据电文格式 别器 数据位2数据位3.数据位4数据位5.数据位6.数据位7数据位8.数据位 MSB LSB AN- IDENTIF LDALⅣTAⅣT中口 11位识别器 8字节8位数据位 图11-6DN-9684/1电缆终端接头 图11-7DIN-9684/2数据标准格式 DIN9684-3定义了系统功能和识别器结构。系统初始化时,借 助于4个农具识别位和3个安装位置识别位进行机器系统的结构识 别;在初始化过程中,最多16个挂接用户中的每一个用户动态地获
图 11-5 德国 DIN9684/2-5 农业标准总线系统 （LBS）的应用 DIN 9684 包括五个组成部分，即： DIN 9684-1: 它定义了 CAN 总线与农用设备的连接接头。9 针接头 中的 4 个分别用于 60A 强电电源和 25A 电子电路电源；5 个用于信 号传输。总线信息交换速率为 125 kbit/s; 最大传输距离 40 m; 总线 可挂接的最大用户数为 16 个。（图 11-6） DIN 9684-2：叙述了根据 ISO 11898 串行数据总线标准定义的数 据格式。系统采用分布式总线结构。用户终端通过总线发出消息，所 有其它用户(ECU)根据各自的识别码检测总线，获取需用的信息和与 总线实现信息交换。图 11-7 表示了这一农业总线系统的典型消息框 架。数据场可传输包括 8 个字节的数据。各用户(ECU)接口设置的 11 位编码的识别器同时定义了其通向总线的优先级别。 图 11-6 DIN-9684/1 电缆终端接头 图 11-7 DIN-9684/2 数据标准格式 DIN 9684-3 定义了系统功能和识别器结构。系统初始化时，借 助于 4 个农具识别位和 3 个安装位置识别位进行机器系统的结构识 别；在初始化过程中，最多 16 个挂接用户中的每一个用户动态地获 C A N - I D E N T I F 1 . D A - B Y T E 2 . D A - B Y T E CAN-识 别器 CAN-数据电文格式 1.数据位 2.数据位 3.数据位 4.数据位 5.数据位 6.数据位 7.数据位 8.数据位 MSB LSB MSB LSB MSB LSB 11位识别器 8字节8位数据位
取向所有用户播发的地址;基本消息作为第2优先级也向所有用户广 播;为了允许用户间直接通信,目标信息定义为第3优先级;其它优 先级用于中央输入输出单元及任务管理。 DIN%684-4定义了农业总线终端的键功能、屏幕功能与总线终 端和农具终端的数据传输。当一个农业机器接入总线系统,一个特定 的表征码即由终端计算机传给总线终端,当这个工作表征码被激活 后,该终端计算机即可控制向总线虚拟终端的输入/输出功能 DIN%6845定义了移动作业机械与农场管理计算机间的接口、 有关语法、语义和实施规则等 (三).人机接口技术 拖拉机和农业机械作业中,都需要人来操纵和控制。传统驾驶室 中的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代,并逐步由单一参数显示方式 向智能化信息显示终端过渡,从而大大改善了人机交互界面。这种智 能化显示终端,实际上就是一台带液晶显示屏的计算机。它代表了当 今仪器与控制装置发展的主流方向,又常被称为虚拟化仪器显示终端 ( Virtual Display Terminal )o它可在屏幕上按操作者的需求通过屏幕 菜单任意选择显示机组中不同部分的终端信息,调用数据库信息,显 示数据、图形、语音等多媒体信息。并可将数据信息动态存入类似信 用卡尺寸的高密度智能化数据存储卡( PCMCIA卡),将田间记录的 数据信息通过智能卡带回办公室计算机应用高级软件进行处理。也可 以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控 制终端,自动控制农机的操作。图11-8是现代大型拖拉机驾驶室内 带有智能化显示终端和良好人机工程设计的操作环境实例
取向所有用户播发的地址；基本消息作为第 2 优先级也向所有用户广 播；为了允许用户间直接通信，目标信息定义为第 3 优先级；其它优 先级用于中央输入输出单元及任务管理。 DIN 9684-4 定义了农业总线终端的键功能、屏幕功能与总线终 端和农具终端的数据传输。当一个农业机器接入总线系统，一个特定 的表征码即由终端计算机传给总线终端，当这个工作表征码被激活 后，该终端计算机即可控制向总线虚拟终端的输入/输出功能。 DIN 9684-5 定义了移动作业机械与农场管理计算机间的接口、 有关语法、语义和实施规则等。 （三）. 人机接口技术 拖拉机和农业机械作业中，都需要人来操纵和控制。传统驾驶室 中的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代，并逐步由单一参数显示方式 向智能化信息显示终端过渡，从而大大改善了人机交互界面。这种智 能化显示终端，实际上就是一台带液晶显示屏的计算机。它代表了当 今仪器与控制装置发展的主流方向，又常被称为虚拟化仪器显示终端 （Virtual Display Terminal）。它可在屏幕上按操作者的需求通过屏幕 菜单任意选择显示机组中不同部分的终端信息，调用数据库信息，显 示数据、图形、语音等多媒体信息。并可将数据信息动态存入类似信 用卡尺寸的高密度智能化数据存储卡（PCMCIA 卡）, 将田间记录的 数据信息通过智能卡带回办公室计算机应用高级软件进行处理。也可 以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控 制终端，自动控制农机的操作。图 11-8 是现代大型拖拉机驾驶室内 带有智能化显示终端和良好人机工程设计的操作环境实例
通信 数据输入与液晶显示人机对话单元 菜单控制拖拉机工况液晶显示 喷雾器改值:3501ha 完成积:3.8 报 喷雾机喷杆1 驾驶员座椅 驾驶员用功能键和模拟输入操作杆 菜单控制农机工况液晶显示屏 图11-8现代大型拖拉机驾驶室操作与显示环境设 计实例 (四)农场农机化中的机群调度与管理决策支持技术 欧洲一些大农场,已开始建立和使用农场办公室计算机与移动作 业机械间通过无线通信进行数据交换的管理信息系统。其通信协议及 接口标准已在DN%648-5中加以定义。这可以使农场管理调度中心 计算机可以直接调用读入各个田间作业机械智能终端存储的作业数 据,存入农场计算机的数据库中,由于农场计算机可具有比移动作业 机强大得多的信息存储、处理功能,专家知识库和管理决策支持系统, 通过计算机处理后,制定详细的农事操作方案和导航作业计划后,通 过无线通信数据链路传回到田间移动作业机。机器发生故障,操作者 也可调用具有强大分析功能的办公室计算机诊断处理程序。现代通信 技术革命的成果,已开始应用于农业机械化作业的远程管理中。 三.“精细农业”发展与农业机械化技术创新 近几年来,“精细农业”技术的研究与应用在发达国家得到了迅速 发展,并推动了一系列农业机械相关电子信息装备技术的创新实践与 产业化进程。已经积累起来的经验和应用技术发展趋势,为实现基于 信息和知识的现代农业精细经营和作物生产系统可持续发展提供了 广阔的前景,并被认为是21世纪农业科技革命的一个重要方向
图 11-8 现代大型拖拉机驾驶室操作与显示环境设 计实例 （四）．农场农机化中的机群调度与管理决策支持技术 欧洲一些大农场，已开始建立和使用农场办公室计算机与移动作 业机械间通过无线通信进行数据交换的管理信息系统。其通信协议及 接口标准已在 DIN 9648-5 中加以定义。这可以使农场管理调度中心 计算机可以直接调用读入各个田间作业机械智能终端存储的作业数 据，存入农场计算机的数据库中，由于农场计算机可具有比移动作业 机强大得多的信息存储、处理功能，专家知识库和管理决策支持系统， 通过计算机处理后，制定详细的农事操作方案和导航作业计划后，通 过无线通信数据链路传回到田间移动作业机。机器发生故障，操作者 也可调用具有强大分析功能的办公室计算机诊断处理程序。现代通信 技术革命的成果，已开始应用于农业机械化作业的远程管理中。 三 .“精细农业”发展与农业机械化技术创新 近几年来，“精细农业”技术的研究与应用在发达国家得到了迅速 发展，并推动了一系列农业机械相关电子信息装备技术的创新实践与 产业化进程。已经积累起来的经验和应用技术发展趋势，为实现基于 信息和知识的现代农业精细经营和作物生产系统可持续发展提供了 广阔的前景，并被认为是 21 世纪农业科技革命的一个重要方向