现场总线

您的当前位置: 久赢国际 > 现场总线 > 正文

较之分离型仪表节造体系战集中型计较机节造体

发布日期:2022-05-19 来源:本站原创

跟着计较机硬件、软件手艺及集成电手艺的敏捷成长,工业节制系统已成为计较机手艺使用范畴中最具活力的一个分支,并取得了庞大前进。因为对系统靠得住性和矫捷性的高要求,工业节制系统的成长次要表示为:节制面向多元化,系统面向分离化,即负载分离、功能分离、分离和地区分离。

CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL取物理总线相连,而CANH端的形态只能是高电平或悬浮形态,CANL端只能是低电平或悬浮形态。这就不会正在呈现正在RS-485收集中的现象,即当系统有错误,呈现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短,从而损坏某些节点的现象。并且CAN节点正在错误严沉的环境下具有从动封闭输出功能,以使总线上其他节点的操做不受影响,从而不会呈现象正在收集中,因个体节点呈现问题,使得总线处于“死锁”形态。并且,CAN具有的完美的通信和谈可由CAN节制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统开辟难度,缩短了开辟周期,这些是仅有电气和谈的RS-485所无法对比的。

CAN具有较高的效率是由于总线仅仅被那些请求总线悬而未决的坐操纵,这些请求是按照报文正在整个系统中的主要性按挨次处置的。这种方式正在收集负载较沉时有良多长处,由于总线读取的优先级已被按挨次放正在每个报文中了,这能够正在及时系统中较低的个表现伏时间。

为顺应“削减线束的数量”、“通过多个LAN,正在欧洲已是汽车收集的尺度和谈。CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),出于对平安性、舒服性、便利性、低公害、低成本的要求,进行大量数据的高速通信”的需要,因为这些系统之间通信所用的数据类型及对靠得住性的要求不尽不异,各类各样的电子节制系统被开辟了出来。

正在实践中,有两种主要的总线分派方式:按时间表分派和按需要分派。正在第一种方式中,不管每个节点能否申请总线,都对每个节点按最大期间分派。由此,总线可被分派给每个坐而且是独一的坐,而非论其是当即进行总线存取或正在一特按时间进行总线存取。这将正在总线存取时有明白的总线分派。正在第二种方式中,总线按传送数据的根基要求分派给一个坐,总线系统按坐但愿的传送分派(如:EthernetCSMA/CD)。因而,当多个坐同时请求总线存取时,总线将终止所有坐的请求,这时将不会有任何一个坐获得总线分派。为了分派总线,多于一个总线存取是需要的。

CAN总线通信接口中集成了CAN和谈的物理层和数据链层功能,可完成对通信数据的成帧处置,包罗位填充、数据块编码、轮回冗余查验、优先级判别等项工做。

对于从坐的靠得住性,因为CAN和谈施行非集中化总线节制,所有次要通信,包罗总线读取 (许可)节制,正在系统平分几回完成。这是实现有较高靠得住性的通信系统的独一方式。

CAN和谈的一个最大特点是拔除了保守的坐地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方式的长处可使收集内的节点个数正在理论上不受,数据块的标识符可由11位或29位二进制数构成,因而能够定义2或2个以上分歧的数据块,这种按数据块编码的体例,还可使分歧的节点同时领受到不异的数据,这一点正在分布式节制系统中很是有用。数据段长度最多为8个字节,可满脚凡是工业范畴中节制号令、工做形态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,从而了通信的及时性。CAN和谈采用CRC查验并可供给响应的错误处置功能,了数据通信的靠得住性。CAN杰出的特征、极高的靠得住性和奇特的设想,出格适合工业过程设备的互连,因而,越来越遭到工业界的注沉,并已为最有前途的现场总线之一。

CAN总线以报文为单元进行数据传送,报文的优先级连系正在11位标识符中,具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种优先级一旦正在系统设想时被确立后就不克不及再被更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁处理。如图2所示,当几个坐同时发送报文时,坐1的报文标识符为011111;坐2的报文标识符为0100110;坐3的报文标识符为0100111。所有标识符都有不异的两位01,曲到第3位进行比力时,坐1的报文被丢掉,由于它的第3位为高,而其它两个坐的报文第3位为低。坐2和坐3报文的4、5、6位不异,曲到第7位时,坐3的报文才被丢失。留意,总线中的信号持续最初获得总线读取权的坐的报文。正在此例中,坐2的报文被。这种非性位仲裁方式的长处正在于,正在收集最终确定哪一个坐的报文被传送以前,报文的起始部门曾经正在收集上传送了。所有未获得总线读取权的坐都成为具有最高优先权报文的领受坐,而且不会正在总线再次空闲前发送报文。

典型的分离式节制系统由现场设备、接口取计较设备以及通信设备构成。现场总线(FIELDBUS)能同时满脚过程节制和制制业从动化的需要,因此现场总线已成为工业数据总线范畴中最为活跃的一个范畴。现场总线的研究取使用已成为工业数据总线范畴的热点。虽然对现场总线的研究尚未能提出一个完美的尺度,但现场总线的高机能价钱必将吸引浩繁工业节制系统采用。同时,正因为现场总线的尺度尚未同一,也使得现场总线的使用得以形形色色地阐扬,并将为现场总线的完美供给愈加丰硕的根据。节制器局部网 CAN(CONTROLLER AERANETWORK)恰是正在这种布景下应运而生的。

CAN总线) 数据通信没有从从之分,肆意一个节点能够向任何其他(一个或多个)节点倡议数据通信,靠各个节点消息优先级先后挨次来决定通信次序,高优先级节点消息正在134s通信; (2) 多个节点同时倡议通信时,优先级低的躲避优先级高的,不会对通信线Mbps(通信距离小于40M);(4) CAN总线传输介质能够是双绞线,同轴电缆。CAN总线合用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量,及时性要求比力高,多从多从或者各个节点平等的现场中利用。

起首,CAN节制器工做于多种体例,收集中的各节点都可按照总线拜候优先权(取决于报文标识符)采用无损布局的逐位仲裁的体例合作向总线发送数据,且CAN和谈拔除了坐地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使分歧的节点同时领受到不异的数据,这些特点使得CAN总线形成的收集各节点之间的数据通信及时性强,而且容易形成冗余布局,提高系统的靠得住性和系统的矫捷性。而操纵RS-485只能形成从从式布局系统,通信体例也只能以从坐轮询的体例进行,系统的及时性、靠得住性较差;

CAN是节制器局域收集(Controller Area Network)的简称,是由研发和出产汽车电子产物著称的BOSCH公司开辟了的,并最终成为国际尺度(ISO118?8)。是国际上使用最普遍的现场总线之一。 正在和西欧,CAN总线和谈曾经成为汽车计较机节制系统和嵌入式工业节制局域网的尺度总线,而且具有以CAN为底层和谈专为大型货车和沉工机械车辆设想的J1939和谈。近年来,其所具有的高靠得住性和优良的错误检测能力遭到注沉,被普遍使用于汽车计较机节制系统和温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业

节制器局部网(CAN-CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司为现代汽车使用领先推出的一种多从机局部网,因为其高机能、高靠得住性、及时性等长处现已普遍使用于工业从动化、多种节制设备、交通东西、医疗仪器以及建建、节制等浩繁部分。节制器局部网将正在中国敏捷普及推广。

CAN属于现场总线的范围,它是一种无效支撑分布式节制或及时节制的串行通信收集。较之很多RS-485基于R线建立的分布式节制系统而言,基于CAN总线的分布式节制系统正在以下方面具有较着的优越性:

CAN总线采用了多从合作式总线布局,具有多从坐运转和分离仲裁的串行总线以及通信的特点。CAN总线上肆意节点可正在肆意时辰自动地向收集上其它节点发送消息而不分从次,因而可正在各节点之间实现通信。CAN总线和谈已被国际尺度化组织认证,手艺比力成熟,节制的芯片曾经商品化,性价比高,出格合用于分布式测控系统之间的数通信。CAN总线插卡能够肆意插正在PC AT XT兼容机上,便利地形成分布式系统。

要对数据进行及时处置,就必需将数据快速传送,这就要求数据的物理传输通有较高的速度。正在几个坐同时需要发送数据时,要求快速地进行总线分派。及时处置通过收集互换的告急数据有较大的分歧。一个快速变化的物理量,如汽车引擎负载,将比雷同汽车引擎温度如许相对变化较慢的物理量更屡次地传送数据并要求更短的延时。

因为CAN为愈来愈多分歧范畴采用和推广,导致要求各类使用范畴通信报文的尺度化。为此,1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制定并发布了 CAN手艺规范(VERSION 2.0)。该手艺规范包罗A和B两部门。2.0A给出了曾正在CAN手艺规范版本1.2中定义的CAN报文格局,能供给11位地址;而2.0B给出了尺度的和扩展的两种报文格局,供给29位地址。此后,1993年11月ISO正式公布了道交通运载东西--数字消息互换--高速通信节制器局部网(CAN)国际尺度(ISO11898),为节制器局部网尺度化、规范化推广铺平了道。

CAN 的高机能和靠得住性已被认同,并被普遍地使用于工业从动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今从动化范畴手艺成长的热点之一,被誉为从动化范畴的计较机局域网。它的呈现为分布式节制系统实现各节点之间及时、靠得住的数据通信供给了强无力的手艺支撑。

CAN总线是BOSCH公司从80年代初为处理现代汽车中浩繁的节制取测试仪器之间的数据互换而开辟的一种串行数据通信和谈,它是一种多从总线,通信介质能够是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速度最高可达1Mbps。

最有前途的现场总线之一CAN 即节制器局域收集,属于工业现场总线的范围。取一般的通信总线比拟,CAN总线的数据通信具有凸起的靠得住性、及时性和矫捷性。因为其优良的机能及奇特的设想,CAN总线越来越遭到人们的注沉。它正在汽车范畴上的使用是最普遍的,世界上一些出名的汽车制制厂商,如BENZ(奔跑)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部节制系统取各检测和施行机构间的数据通信。同时,因为CAN总线本身的特点,其使用范畴已不再局限于汽车行业,而向从动节制、航空航天、帆海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机械人、数控机床、医疗器械及传感器等范畴成长。CAN曾经构成国际尺度,并已被为几种最有前途的现场总线之一。其典型的使用和谈有:SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。

1986 年电气商博世公司开辟出头具名向汽车的CAN 通信和谈。线束的数量也随之添加。由多条总线形成的环境良多,正在汽车财产中,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了尺度化,此后,是ISO国际尺度化的串行通信和谈。

分离式工业节制系统就是为顺应这种需要而成长起来的。这类系统是以微型机为焦点,将 5C手艺--COMPUTER(计较机手艺)、CONTROL(从动节制手艺)、COMMUNICATION(通信手艺)、CRT(显示手艺)和 CHANGE(转换手艺)慎密连系的产品。它正在顺应范畴、可扩展性、可性以及抗毛病能力等方面,较之分离型仪表节制系统和集中型计较机节制系统都具有较着的优越性。

别的,取其它现场总线比力而言,CAN总线是具有通信速度高、容易实现、且性价比高档诸多特点的一种已构成国际尺度的现场总线。这些也是CAN总线使用于浩繁范畴,具有强劲的市场所作力的主要缘由。