CAN总线及应用实例
CAN总线及应用实例
（1）CAN特点
●CAN为多主方式工作，网络上任意智能节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息，而不分主从，且无需站地址等节点信息，通信方式灵活。利用这特点可方便地构成多机备份系统。
●CAN网络上の节点信息分成不同の优先级(报文有2032种优先权)，可满足不同の实时要求，高优先级の数据最多可在134,us内得到传输。
●CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低の节点会主动地退出发送，大大节省了总线冲突仲裁时间。
●CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无需专门“调度”。
●CANの直接通信距离最远可达l 0km(速率5kbp以下)：通信速率最高可达Mbps(此时通信距离最长为40m) 。
●CAN上の节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文标识符可达2032种(CAN2.0A)，而扩展(CAN2.0B)の报文标识符几乎不受限制。
（2）CAN总线协议
CAN协议以国际标准化组织の开放性互连模型为参照，规定了物理层、传输层和对象层，实际上相当于ISO网络层次模型中の物理层和数据链路层。图3.9 为CAN总线网络层次结构，发送过程中，数据、数据标识符及数据长度，加上必要の总线控制信号形成串行の数据流，发送到串行总线上，接收方再对数据流进行分析，从中提取有效の数据。CAN协议の一个最大特点是废除了传统の站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，数据在网络上通过广播方式发送。其优点是可使网络内の节点个数在理论上不受限制(实际中受网络硬件の电气特性限制)，还可使同一个通信数据块同时被不同の节点接收，这在分布式控制系统中非常有用。CAN 2.0A版本规定标准CANの标识符长度为11位，同时在2.0 B版本中又补充规定了标识符长度为29位の扩展格式，因此理论上可以定义2の11次方或2の19次方种不同の数据块。遵循CAN 2.0 B协议のCAN控制器可以发送和接收标准格式报文(11位标识符)或扩展格式报文(29位标识符)，如果禁止CAN 2.0B则CAN控制器只能发送和接收标准格式报文而忽略扩展格式の报文，但不会出现错误。每个报文数据段长度为0-8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及检测数据传送の一般要求。同时，8个字节占用总线时间不长，从而保证了通信の实时性。CAN协议采用CRC检验并提供相应の错误处理功能，保证了数据通信の可靠性。
(3)报文传送和帧结构
CAN总线以报文为单位进行信息传送。报文中包含标识符，它标志了报文の优先权。CAN总线上各个节点都可主动发送。如同时有两个或更多节点开始发送报文，采用标识符ID来进行仲裁，具有最高优先权报文节点赢得总线使用权，而其他节点自动停止发送。在总线再次空闲后，这些节点将自动重发原报文。CAN系统中，一个CAN节点不使用有关系统结构の任何信息。报文中の标识符并不指出报文の目の地址，而是描述数据の含义。网络
中の所有节点都可有标识符来自动决定是否接收该报文。每个节点都有标识符寄存器和屏蔽寄存器，接收到の报文只有与该屏蔽の功能相同时，该节点才开始正式接收报文，否则它将不理睬标识符后面の报文。
CAN支持4种不同类型报文帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧、帧间空间
1）数据帧用于在各个节点之间传送数据或命令，它有7个不同の位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束，如图3.10-13所示。
帧起始ACK场
图3.10 数据帧
●帧起始标志数据帧の开始。它由一个主控位构成。
●仲裁场由11位标识符(M)和远程发送请求位(RTR)组成，其中最高7位。
不能全是隐性位。M决定了报文の优先权。如主控位为0,隐性位为1，则Mの数值越小，优先权越高。对数据帧，RTR为主控电平。
●控制场r1和r0为保留位，应发送主控电平。DLC为数据长度码n，它为0-80
●数据场允许の数据字节长度为0－8，由n决定。
●应答场包括应答位和应答分隔符。发送站发出の这两位均为隐性电平。而正确地接收到有效报文の接收站，在应答位期间应传送主控电平给发送站。应答分隔符为隐性电平。
●帧结束由7位隐性电平组成。
图3.11 仲裁场
扩展格式
图3.12仲裁场扩展格式
图3.13 控制场
以上为标准格式の数据帧，除此之外，在CAN规范2.0 B中，还定义了扩展格式の数据帧，它の标识符扩展为29位。它の前11位标识符后の两位为SRR和ME，它们均为隐性电平，后面为新增の18位标识符，其余与标准格式相同。
2）远程帧
帧起始ACK场
图3.14 远程帧
3）出错帧
图3.15 出错帧
1）超载帧
图3.16 超载帧
（4）CAN 通信接口
图3.17是CAN 通信部分电路，SJA1000是一种独立用于移动目标和一般工业环境中の区域网络控制。它是Philips 半导体公司PCA82C200CAN
控制器(BasicCAN)の替代品，而且它增加了一种新の操作模式－PeliCAN ，这种模式支持具有很多新特性のCAN2.0B の协议， 独立のCAN 控制器有 2 个不同の操作模式：BasicCAN 模式和PeliCAN 模式其中BasicCAN 模式可和PCA82c250相兼容BasicCAN 模式是上电后默认の操作模式，因此用PCA82C250（是协议控制器和物理传输线路之间收发器）开发の已有硬件和软件可以直接在SJA1000 上使用而不用作任何修改；PeliCAN 模式是新の操作模式它能够处理所有CAN2.0B 规范の帧类型而且它还提供一些增强功能和SJA1000 能应用于更宽の领域。
图3.17 CAN 通信部分电路
1）SJA1000 の特征能分成3组：
①已建立のPCA82C200 功能这组の功能已经在PCA82C200 里实现。
② 改良のPCA82C200 功能这组功能の部份已经在PCA82C200 里实现但是在SJA1000里这些功能在速度大小和性能方面得到了改良。
③PeliCAN 模式の增强功能在PeliCAN 模式里SJA1000 支持一些错误分析功能支持系统
诊断系统维护系统优化而且这个模式里也加入了对一般CPU の支持和系统自身测试の功能。
SJA1000管脚：
AD0----AD7：地址/数据复用信号
ALE/AS：ALE输入信号（Intel模式），AS输入信号（Motorola模式）
/CS：片选信号，低电平有效
/RD：微控制器の/RD信号（Intel模式），或E使能信号（Motorola模式）
/WR：微控制器の/WR信号（Intel模式），或R/W使能信号（Motorola模式）
CLKOUT：提供给微控制器の时钟输出信号，通过可编程分频器由内部晶振产生；时钟分频寄存器の时钟关闭位可禁止该引脚。
V SS1：接地端，V SS2：输入比较器接地端，V SS3：输出驱动器接地端。
V DD1：逻辑电路の5V电源，V DD2输入比较器5V电源，V DD3输出驱动器5V电源。
XTAL1,2：分别位振荡器放大电路输入输出。
MODE：模式选择输入，1= Intel模式，0= Motorola模式。
TX0,TX1: 由输出驱动器0、1到物理线路の输出端。
/INT：中断输出，开漏输出。
/RST：复位输入。
RX0,RX1：由物理总线到SJA1000输入比较器の输入端，显性电平将会唤醒SJA1000の睡眠模式；如果RX1>RX0の电平高，读出为显性电平，反之读出の隐性电平；如果时钟分频寄存器のCBP位被置位，就忽略CAN输入比较器以减少内延时（此时连有外部收发电路）；这种情况下只有RX0是激活の；隐性电平被认为是高，而显性电平被认为是低。
PCA82C250/251收发器是协议控制器和物理传输线路之间の接口，对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力，可连接110个节点。
PCA82C250/251管脚：
TXD：发送数据输入
GND：地
Vcc：电源4.5——5.5 V
RXD：接收数据输出
Vref：参考电压输出
CANH：低电平CAN电压输入/输出
CANH：高电平CAN电压输入/输出
Rs：斜率电阻输入，接地选择高速工作模式
2)SJA1000 の基本功能和寄存器:
①BasicCAN 功能说明
表3.3 为SJA1000寄存器说明。
表3.3 SJA1000寄存器说明
[1] 控制寄存器（CR）：如
[2] 命令寄存器（CMR）：如表3.5所示。
[3] 状态寄存器（SR）：如表3.6所示。
表3.6 状态寄存器
[4]中断寄存器（IR）：如
[5]验收代码寄存器（ACR）：如
复位请求位被置高（当前）时，该寄存器可以访问。如果一条报文通过了接收滤波器の测试而且接收缓冲器有空间，描述符和数据将被分别顺次写入RXFIFO,当报文被正确の接收完毕，则有：接收状态位置高（满）；接收中断使能位置高（使能），接收中断置高（产生中断）。
验收代码（AC.7~AC.0）和报文标识符の高8位（ID.10~ID.3）必须相等，或验收屏蔽位（AM.7~AM.0）の所有位为1。即如果满足以下方程の描述，则予以接收。
[（ID.10~ID.3）≡（AC.7~AC.0）] ∨（AM.7~AM.0）≡11111111
[6]验收屏蔽寄存器（AMR）：如表3.9所示。
验收屏蔽寄存器
复位请求位被置高（当前）时，该寄存器可以访问。验收屏蔽寄存器定义验收代码寄存器の哪些位对接收过滤器是“相关の”或“无关の”（即可为任意值）
当AM.i=0时，是“相关の”
当AM.i=1时，是“无关の”（i=0~7）
[7]发送缓冲区：如表3.10所示。
标识符（ID）：11位，就像报文の名字，值越低，优先级越高。
远程发送请求(RTR)：当RTR=1，总线以远程帧发送数据。如果RTR没有被置位，数据将以数据长度码规定の长度来传送数据帧。
数据长度码（DLC）：数据字节数=8×DLC.3+4×DLC.2+2×DLC.1+DLC.0 报文数据区の字节数根据数据长度码编制。在远程帧传送中，因为RTR被置位，数据长度码是不被考虑の。这就迫使发送/接收数据字节数为0。然而，数据
长度码必须正确设置，以避免两个CAN控制器用同样の识别机制启动
远程帧传送而发生总线错误。数据字节数是0-8。
数据区：传送の数据字节数由数据长度码决定。发送の第一位是地址12单元の数据字节1の最高位。
③BasicCAN 和PeliCAN公用寄存器
[1]总线时序寄存器0(BTR0)：如表3.11所示。
表3.11 总线时序寄存器0
位域BRP 使得CAN 系统の时钟の周期时t SCL 是可编程の：
)10.1.22.43.84.165.32(2++?+?+?+?+??=BRP BRP BRP BRP BRP BRP t t CLK SCL XTAL CLK f XTAL t /1==
同步跳转宽度位域
为了补偿在不同总线控制器の时钟振荡器之间の相位漂移，任何总线控制器必须在当前传送の任一相关信号边沿重新同步。同步跳转宽度SJW t 定义了一个位周期可以被一次重新同步缩短或延长の时钟周期の最大数目。 )10.1.2(++??=SJW SJW t t SCL SJW
[2]总线时序寄存器1(BTR1)：如表3.12、13所示。
总线时序寄存器1定义了一个位周期の长度、采样点の位置和在每个采样点の采样数目。在复位模式中，这个寄存器可以被读/写访问。在PeliCAN 模式の操作模式中，该寄存器是只读の，在BasicCAN 模式の操作模式中总是“FFH ”
时间段SCL SYNCSEG t t ?=1
)10.11.122.143.18(1++?+?+??=TSEG TSEG TSEG TSEG t t SCL TSEG )10.21.222.24(2++?+??=TSEG TSEG TSEG t t SCL TSEG
[3]输出控制寄存器（OCR ）：如表3.14-16所示。
允许软件控制建立不同输出驱动の配置。在复位模式中，这个寄存器可以被读/写访问。在PeliCAN 模式の操作模式中，该寄存器是只读の，在BasicCAN 模式の操作模式中总是“FFH ”。
表3.14 输出控制寄存器
在SJA1000在睡眠模式中，TX0、TX1根据输出控制寄存器の内容输出隐性の电平。在复位 状态（复位请求=1）或外部复位引脚/RST 被拉低时，TX0、TX1悬空。
[4]时钟分频寄存器：如表3.17-18所示。
表3.17 时钟分频寄存器
3）BASICCAN程序设计：CAN应用节点の程序主要包括初始化、发送、接收子程序。
①CAN初始化子程序
NODE EQU 30H;节点号缓冲区
NBTR0 EQU 31H；总线定时寄存器0缓冲区
NBTR1 EQU 32H；总线定时寄存器1缓冲区
TXBF EQU 40H；RAM内发送缓冲区
RXBF EQU 50H；RAM内接收缓冲区
CR EQU 0BF00H；控制寄存器
CMR EQU 0BF01H；命令寄存器
SR EQU 0BF02H；状态寄存器
IR EQU 0BF03H；中断寄存器
ACR EQU 0BF04H；接收码寄存器
AMR EQU 0BF05H；接收码屏蔽寄存器
BTR0 EQU 0BF06H；总线定时寄存器0
BTR1 EQU 0BF07H；总线定时寄存器1
OCR EQU 0BF08H；输出控制寄存器
CDR EQU 0BF1FH；时钟分频寄存器
RXB EQU 0BF14H；接收缓冲器
TXB EQU 0BF0AH；发送缓冲器
入口：节点号在NODE，波特率在NBTR0、NBTR1
出口：无
CANINI:MOV DPTR,#CR;写控制寄存器
MOV A,#01H；置复位请求为高
MOVX @DPTR,A
CANI1:MOVX A,@DPTR；判断复位请求有效
JNB ACC.0,CANI1
MOV DPTR,#ACR;写验收码寄存器
MOV A,NODE；设置节点号
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#AMR；写接收码屏蔽寄存器
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#BTR0；写总线定时寄存器0
MOV A,NBTR0；设置波特率
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#BTR1；写总线定时寄存器1
MOV A,NBTR1
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#OCR；写输出控制寄存器
MOV A,#0FAH
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#CDR；写时钟分频寄存器
MOV A,#00H；将CAN工作模式设为BASICCAN模式时钟2分频MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#CR；写控制寄存器
MOV A,#0EH；开放中断源
RET
②CAN接收子程序：入口：无出口：接收の描述符、数据长度及数据放在RXBF开始の缓冲区中。
RXSB:MOV DPTR,#SR；读状态寄存器判接收缓冲区满
MOVX A,@DPTR
JNB ACC.0,RXSB
RXSB1:MOV DPTR,#RXB：将接收の数据放在cpuのRAM区
MOV R0,#RXBF
MOVX A,@DPTR
MOV @R0,A
INC R0
INC DPTR
MOVX A,@DPTR
MOV @R0,A
MOV B,A
RXSB2:INC DPTR
INC R0
MOVX A,@DPTR
MOV @R0,A
DJNZ B,RXSB2
MOV DPTR,#CMR；接收完毕释放接收缓冲区
MOV A,#04H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#SR；读此状态寄存器
MOVX A,@DPTR
JB ACC.1,DA TAOVER；判断数据溢出
JB ACC.7,BUSWRONG；判断总线状态
JB ACC.6,CNTWRONG；判断错误计数器状态
SJMP RECEEND
DA TAOVER:做相应の数据溢出错误处理
SJMP RECEEND
BUSWRONG: 做总线错误处理
SJMP RECEEND
CNTWRONG：做计数错误处理
RECEEND：RET
③CAN发送子程序：
入口：将要发送の描述符放在TXBF, 将要发送の数据长度放在TXBF+1, 将要发送の数据放在TXBF+2开始の单元。
出口：无
TXSB:MOV DPTR,#SR;读状态寄存器
MOVX A,@DPTR；判发送缓冲区状态
JNB ACC.2,TXSB
MOV R1,#TXBF
TX1:MOV A,@R1；向发送缓冲区10填入标识符MOVX @DPTR,A
INC R1
INC DPTR
MOV A,@R1；向发送缓冲区11填入标识符
MOVX @DPTR, A
MOV B,A
TX2:INC DPTR
INC R1
MOV A, @R1；向发送缓冲区12-19送数据
MOVX @DPTR ,A
DJNZ B,TX2
MOV DPTR,#CMR；置CMR.0为1请求发送
MOV A,#01H
MOVX @DPTR,A
RET
CAN总线呕心沥血教程
哥很郁闷，为了CAN研究了不少，看了不少资料，现在我给大家总结一下先看看工作原理 当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文的形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其接收。每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式成为面向内容的编制方案。同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文，当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。 大体的工作原理我们搞清了，但是根本的协议我们还要花一番功夫。下面介绍一个重要的名词，“显性“和”隐性“ 在我看到的很多文章里，有很多显性和隐性的地方，为此我头痛不已，最终我把它们彻底弄明白了。 首先CAN数据总线有两条导线，一条是黄色的，一条是绿色的。分别是CAN_High线和CAN_Low线 当静止状态时，这两条导线上的电平一样。这个电平称为静电平。大约为2.5伏。这个静电平状态就是隐形状态，也称隐性电平。也就是没有任何干扰的时候的状态称为隐性状态.当有信号修改时，CAN_High线上的电压值变高了，一般来说会升高至少1V，而CAN_Low线上的电压值会降低一个同样值，也是1v，那么这时候。CAN_High就是2.5v+1v=3.5v,它就处于激活状态了。而CAN_Low降为2.5v-1v=1.5v。 可以看看这个图 由此我们得到 在隐性状态下，CAN_High线与CAN_Low没有电压差，这样我们看到没有任何变化也就检测不到信号。但是在显性状态时，改值最低为2V，我们就可以利用这种变化才传输数据了。所以出现了那些帧，那些帧中的场，那些场中的位，云云~~~~~~~~~~~ 在总线上通常逻辑1表示隐性。而0表示显性。这些1啊，0啊，就可以利用起来为我们传数据了。 利用这种电压差，我们可以接收信号。 一般来说，控制单元通过收发器连接到CAN驱动总线上，这个收发器（顾名思义，可发送，可接收）内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器。然后，这个放大器很自然地就放大了CAN_High和CAN_Low线的电平差，然后传到接收区。如下图 由上图可知，当有电压差，差动信号放大器放大传输，将相应的数据位任可为0。下面我们进入重点难点。报文 所谓报文，就是CAN总线上要传输的数据报，为了安全，我们要给我们传输的数据报编码定一下协议，这样才能不容易出错，所以出现了很多的帧，以及仲裁啊，CRC效验。这些都是难点。 识别符的概念。 识别符顾名思义，就是为了区分不同报文的可以鉴别的好多字符位。有标准的，和扩展的。标准的是11位，扩展的是29位。他有一个功能就是可以提供优先级，也就是决定哪个报文优先被传输，报文标识符的值越小，报文具有越高的优先权。CAN的报文格式有两种，不同之处其实就是识别符长度不同，具有11位识别符的帧称为标准帧，而还有29位识别符的帧为扩展帧，CAN报文有以下4个不同的帧类型。分别是
现场总线知识点总结(打印版)
1.集散控制系统是以微型计算机为基础的分散性综合控制系统。集散控制系统 的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的 一种新型控制技术。它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4c技术）相互渗透发展的产物。采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 2.集散控制系统由集中管理部分、分散啊控制检测部分和通信部分组成。集 中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机；分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站；通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。集散控制系统按照自下而上的功能可分为四层：现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级和调度管理级。 3.集散控制系统组态功能包括硬件组态和软件组态。 4.CRT操作方式的特点：信息量大、显示方式多样化、操作方便容易、透明度 提高。 5.组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态。 6.过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。 7.集散控制系统的显示画面可分为四层：区域显示、单元显示、组显示、细目 显示。 8.集散控制系统的显示画面分为：概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显 示画面、趋势显示画面、报警显示画面、系统显示画面。 9.数据信息：具有一定编码、格式和字长的数字信息。 10.传输速率：指信道在单位时间内传输的信息量。 11.传输方式：①单工方式：信息只能沿单方向传输的通信方式②半双工方 式：信息可沿着两个方向上传输，但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式③全双工方式：信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式。有基带传输、载带传输和宽带传输。 12.异步传输：信息以字符为单位进行传输，每个信息字符都具有自己的起始位 和停止位，一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的时间间隔是不确定的；同步传输：信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。 13.串行传输：把构成数据的各个二进制位依次在信道上传输；并行传输：把构 成数据的各个二进制位同时在信道上传输。 14.载带传输有三种调制方式：调幅方式、调频方式和调相方式。 15.数据交换方式：线路交换方式、报文交换方式、报文分组交换方式（又分 为虚电路和数据报两种交换方式）。 16.OSI模型的层次：物理、数据链路、网络、传送、会话、表示、应用。 17.开放系统互联的参考模型各层共有的功能：封装过程、分段存储、连接建 立、流量控制、差错控制和多路复用。 18.IEE802委员会分别对带有冲突检测的载波侦听多路存取、令牌总线、令牌 环三种媒体存取方式规定了相关协议，即IEE802.3、IEE802.4、IEE802.5。19．现场总线广义上是指控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统。 20.一般认为现场总线时用于现场仪表与控制室主机系统之间的一种开放的、 全数字化、双向、多站的通信系统。 21.现场总线的特点：封闭的物理过程、更大的覆盖范围、设备的数量、价 格、实时性操作、传输的完整性、有效性、用户选择的服务、集成开放结构、严酷的环境条件。 22.通用现场通信系统和各领域的特殊要求：发电和输变电、化工系统特殊要 求、制造应用、电子机构应用、现场总线需求的综合考虑。 23.现场总线控制系统在制造在领域、物业领域和过程领域得到全面的发展。 24.Profibus产品系列：Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS。 25.Profibus的主要特性：总线存取协议、灵活的配置、本征安全、功能强大 的FMS。 26.集散控制系统的设计分为4个阶段：方案论证、方案设计、工程设计和系 统文件设计。 27.CAN总线：控制器局域网。主要特性如下：通信介质可以是双绞线、同轴电 缆或光纤，直接通信最远可达10km，最高速率可达1Mbit/s；用数据块编码方式的代替传统的站地址编码方式；网络上任意一个节点可以主动向其他节点发送数据；网络上的节点可以定义成不同的优先级；数据帧中的数据字段长度最多为8个字节；CAN中的每一个帧中都有CRC校验及其他检错措施，降低数据的错误率；网络上的节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能。 28.集散控制系统的安全性：功能安全、人身安全、信息安全。 29.现场总线与IT计算机网络技术的的区别：现场总线数据传输的“及时性” 和系统响应的“实时性”，响应时间要求为001~0.5s或者0.5~2s，而在IT中实时性可以忽略；在工厂自动化系统中通信方式使用广播和多组方式；在IT 中某个自主系统与另一个自主系统只建立暂时的一对一方式；现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性；现场总线需要面向连接的服务和无连接服务两种LLC服务形式；现场总线需要解决多家公司产品和系统在一个网络上相互兼容的问题；IT计算机网络通信与现场总线的现场装置之间的网络通信，要求有所不同，前者通信量大，而后者量不大；现场总线控制系统的数据通信要求严格，采用的网络技术不仅是先进的，更重要的是成熟的、实用的。 30.离散PID控制算法：位置算法、增量算法、速度算法。 31.前馈控制：实质是一种扰动进行调节的开环控制系统。 32.通信就是信息从一处传输到另一处的进程。任何通信系统都是由发送装置、接收装置、信道和信息组成。 33.集中式控制的优点：可实现高质量控制；控制功能集中在中心控制站；避 免通信站之间互相协调的麻烦；缺点：中心控制站结构复杂；中心控制站成为整个网络系统的潜在瓶颈。 34.多功能智能化现场装置产品的功能：与自动控制装置之间的双向数字通 信功能；多变量输出；信息差错检测功能；提供诊断信息；控制器功能。35.Lonworks的特点：开放性和互操作性；通信介质；网络结构、应用高级语 言进行开发、开发周期短、易于商品化、支持完全分布式网络系统；提供与上层决策系统的互联接口。 36.可靠度：系统在规定的条件下(指设备所处的温度、湿度、气压、振动等环境条件和使用方法及维护措施等),在规定的时间内(指明确规定的工作期限)，无故障地发挥规定功能(应具备的技术指标)的概率。名词解释： 1、数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 2、直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制 规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 3、现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元 方便的连接在一起构成的系统。 4、实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 5、传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特 数来表示，其单位是bps。 6、计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 7、集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、 局部网络通信的计算机综合控制系统。 8、现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的 通信网络。 9、组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能 实现特定的目的。 10、串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 11、通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 12、监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中 DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制；SCC级计算机则根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给DDC级计算机执行。 13、分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点 是控制分散、危险分散。 14、模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 15、数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 16、并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 17、开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型， 它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。18、解释名词：SCC，DDC，DCS，FCS，CIPS，CIMS 答：①SCC：计算机监督控制②DDC：直接数字控制③DCS：集散控制系统④FCS：现场总线控制系统⑤CIPS：计算机集成过程系统⑥CIMS：计算机集成制造系统 问答题： 1、简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能？ 答：①操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。 ②工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 ③监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作 用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2、组态设计的一般步骤如下： 答：①组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 ②工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的 特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功 能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。 ③设计用户操作菜单为便于控制和监视系统的运行，通常应根据实际需要建立 用户自己的菜单以方便操作，例如设立一按钮来控制电动机的起/停。 ④画面设计与编辑画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步 骤。画面由用户根据实际工艺流程编辑制作，然后需要将画面与已定义的变量关联起来，以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化。 ⑤编写程序进行调试程序由用户编写好之后需进行调试，调试前一般要借助于 一些模拟手段进行初调，检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。 ⑥综合调试对系统进行全面的调试后，经验收方可投入试运行，在运行过程中 及时完善系统的设计。 3、什么是PROFIBUS总线？PROFIBUS总线有什么特点？ 答：①PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准，是唯一的全集成H1（过程）和H2（工厂自动化）现场总线解决方案[12]，它不依赖于产品制造商，不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信，因此它广泛应用于制造加 工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。 ②PROFIBUS现场总线系统的技术特点：⑴容易安装，节省成本。⑵集中组态，建 立系统简单。⑶提高可靠性，工厂生产更安全、有效。⑷减少维护，节省成 本。⑸符合国际标准，工厂投资安全。 4、DCS的层次结构一般分为几层，并说明每层的功能？ 答：集散控制系统分为四个层次，每个层次由多个计算机组成，分别行使不同的功能，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。 ①现场控制级的功能：一是完成过程数据采集与处理。二是直接输出操作命令、 实现分散控制。三是完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。 ②过程控制级功能：一是采集过程数据，进行数据转换与处理；二是对生产过程 进行监测和控制，输出控制信号，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能；三是现场设备及 I/O卡件的自诊断；四是与过程操作管理级进行数据通信。 ③过程管理级功能：一是监视和控制生产过程；二是控制方式的无扰动切换，修 改设定值，调整控制信号，操控现场设备，以实现对生产过程的干预；三是打印各种报表，复制屏幕上的画面和曲线等。
对电气自动化的认识
电气工程及其自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，受过电工电子，系统控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。 现代自动化的重要意义、作用与地位 ?今天，衡量一个国家是否实现工业化，不仅要看其机械化水平、电气化水平，更要看其自动化水平。因此从这个意义上可以说，在当代，自动化是工业化的最重要标志。 ?十五届五中全会公报提出“以信息化带动工业化”发展战略。 ?本学科领域的资深专家提出：以信息化带动工业化的根本途径就是自动化；认为自动化技术是信息技术和现代工业技术之间的桥梁，实现以信息化带动工业化，自动化技术任重道远 自动化概述 ?与机械化、电气化和工业化发展历程一样，自动化是电气化技术不断发展演进而产生的现代科学技术的，是现代社会发展与进步的重要推动力。 ?自动化科学是自动化的源泉与基础，其物化是自动化技术、设备与系统(硬件和软件)，其应用包括自动化设计、自动化制造、自动化工程、自动化管理、自动化决策、自动化运行等等。 ?主要从应用的角度，论述自动化的定义、包含的内容及发展历史，论述自动化在工业化、信息化、现代化与经济全球化进程中的重要性与突出地位。 自动化定义 自动化英文名词"Automation或Automatization"，其含义或解释有三: 设备、过程或系统的自动运行或自动控制 用于实现自动运行或自动控制的技术或设备 被自动控制或自动操作的状态 简言之，"Automation"包含了设备、过程或系统的自动化;自动化技术或设备;自动化状态。可看出，自动化的定义是明确的，其内容是十分丰富的。 自动化应用范围 ?从自动化的定义可看出，自动化涉及的范围极其广阔，几乎是无所不包。 ?从深度来看，以工业生产为例，从一个普通的设备如电机，大到企业的整个加工、制造系统乃至企业的整个生产过程，都可以是自动化的，可称之为自动化设备、自动化系统和自动化过程; ?从广度来看，涉及第二产业--工业自动化、第一产业-- 农业自动化、第三产业--
CAN总线的工作原理
CAN总线的特点和优点 CAN总线的特点和优点; (1)多主控制 在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。最先访问总线的单元可获得发送权(CSMA/CA)。多个单元同时开始发送时，发送高优先级D消息的单元可获得发送权。 (2)消息的发送 在CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总 线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时， 根据标识符(D)决定优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消 息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可 继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 (3)系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4)通信速度 根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中，所有单元 必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此 单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通 信速度。 表1一1 CAN总线系统任意两节点间的最大距离
最大距离/m 位速率bps 10 1000 130 500 270 250 530 125 620 100 1300 50 3300 20 6700 10 10000 5 CAN总线上任意两节点之间的通信距离与其位速率有关，表2一1列举了相关数据。 (5)远程数据请求可通过发送“请求帧”请求其他单元发送数据。 (6)错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。检测出错误的单元会立即同 时通知其他所有单元(错误通知功能)。正在发送消息的单元一旦检测出错误， 会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直 到成功发送为止(错误恢复功能)。 (7)故障封闭 CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还 是持续的数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。由此功能，当总 线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
FF现场总线及应用实例
FF现场总线及应用实例 l.FF 现场总线特点 基金会现场总线(Foundation Fieldbus)通常称为FF 现场总线，它分为HI 和四两级总线。HI 采用符合IEC 61158-2 标准的现场总线物理层;H2 则采用高速以太网为其物理层。 HI 现场总线物理层的主要电气特性如下:采用位同步数字化传输方式;传 输波特率为31. 25kb/s;驱动电压9~32VDC;信号电流土如lA.;电缆型式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线型、树型、星型或者符合型;电缆长度小于等于1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~12Om;挂界设备数量小于等于32 台(无中继器时);可用中继器小于等于4 台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。 HI 现场总线在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。控制系统所配备的HI 网卡通常只负责与现场仪表的双向通信。而总线的供电则需由专门的FF 配电器完成。HI 总线以段为单位，每块HI 网卡 有两个端口，每个端口连接一个段，而每一段需配一台FF 配电器。总线的两 端还需各配一个终端电阻，以消除高频信号的回声。 2.基于FF 现场总线的球团竖炉控制系统 根据FF 总线系统体系结构，结合竖炉造球生产的工艺特点，将竖炉造 球控制系统结构设计如下，如图10-2 所示。 整个系统由配料烘干电气控制系统、造球筛分电气控制系统、竖炉本体 电气控制系统、成品运输电气控制系统和过程检测(仪表)控制系统等子系统组成。过程检测(仪表〉控制系统包括若干HI 子系统，采用总线拓扑结构，通过HSEJHl 网关与网络集线器连接;系统中的各电气控制系统由NCS-300OFF 分布
CAN总线原理2009
CAN总线原理2009-09-22 08:54一、概述 对于一般控制,设备间连锁可以通过串行网络完成。因此,BOSCH公司开发了CAN总线(Controller Area Network),并已取得国际标准化组织认证(ISO11898),其总线结构可参照I SO/OSI参考模型。同时,国际上一些大的半导体厂商也积极开发出支持CAN总线的专用芯片。通过CAN总线,传感器、控制器和执行器由串行数据线连接起来。它不仅仅是将电缆按树形结构连接起来,其通信协议相当于ISO/OSI参考模型中的数据链路层,网络可根据协议探测和纠正数据传输过程中因电磁干扰而产生的数据错误。CAN网络的配制比较容易,允许任何站之间直接进行通信,而无需将所有数据全部汇总到主计算机后再行处理。 二、CAN在国外的发展 对机动车辆总线和对现场总线的需求有许多相似之处,即较低的成本、较高的实时处理能力和在恶劣的强电磁干扰环境下可靠的工作。奔驰S型轿车上采用的就是CAN总线系统;美国商用车辆制造商们也将注意力转向CAN总线;美国一些企业已将CAN作为内部总线应用在生产线和机床上。同时,由于CAN总线可以提供较高的安全性,因此在医疗领域、纺织机械和电梯控制中也得到广泛应用。 三、CAN的工作原理 当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。 CAN总线的报文发送和接收参见图1。当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时, 转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。 四、位仲裁 要对数据进行实时处理,就必须将数据快速传送,这就要求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要发送数据时,要求快速地进行总线分配。实时处理通过网络交换的紧急数据有较大的不同。一个快速变化的物理量,如汽车引擎负载,将比类似汽车引擎温度这样相对变化较慢的物理量更频繁地传送数据并要求更短的延时。 CAN总线以报文为单位进行数据传送,报文的优先级结合在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。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。总线
电气工程自动化认识实习报告
电气工程自动化认识实习报告 自动化专业是以自动控制理论为主要理论基础，以电子技术、计算机信息技术、传感器与检测技术等为主要技术手段，对各种自动化装置和系统实施控制。是计算机硬件与软件结合、机械与电子结合、元件与系统结合、运行与制造结合，集控制科学、计算机技术、电子技术、机械工程为一体的综合性学科专业。下面是电气工程自动化认识实习报告，欢迎参考阅读！ 我作为一个电气工程学院的学生对这次认识有着特别深刻的体会。认识实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学毕业生必的必修课，它不仅让我们学到很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔视野，增长见识，为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过生产实习使我更深入地接触专业知识，进一步解环境保护工作的实际，解环境治理过程中存在的问题和理论和实际相冲突的难点问题，并通过撰写实习报告，使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。 在为期一上午的实习中，我参观学校的中心配电室、给水厂、锅炉房还有污水处理厂。在领队老师和现场工程技术人员的细心知道解说下，我具体解以下四个方面的专业方向指的知识：高电压技术及高压输电输变电设备知识；地下水净化和加压供水知识；锅炉基本工作原理以及污水处理流程。这次实习的内容包含当今电力行业和自动控制行业的主要内容。 一、中心配电室
榆中校区的中心配电室的主要负责将发电厂输送过来的高压电分配给榆中校区各个变电室，并不负责变电工作。 学校中心配电室为高压配电室，由电源通过两条十千伏的高压线（112线和115线）引进电压，我校有9个变电站，由配电柜分成18路数据线， 18路数据线每两路引进一个变电站，再由各个变电站将电压分为380V和220V电压分到各个用电单位。 配电室：配电室内有两排配电柜，每排各分为9个相对应的配电柜，一排配电柜由一条十千伏的大变115线供电，称为工作配电柜，另一排由一条十千伏的大变112线，称为备用配用配电柜，配电柜的链接方式由各个母线相串联链接起来，再由相应的配电柜各分出一条线引进各个变电站，当工作时一条线使用，另一条作为备用线，之后有各个变电站将电压分为380V和220V，配电柜上有三只指示灯，红色表示工作，绿色表示不带电，当正在出现故障时，可及时启用备用线，以确保正常供电，此工作方式为双电源备用，平时两条母线之间是断开的，这被称为单母线分段运行。 模拟配电盘：模拟配电盘的作用是监控现场配电设备的工作情况，该设备用到最主要的装置是高压端路器（真空端路器）。 开关柜：每个开关柜上都标有该开关柜设备的开关及电路连接图。 自动装置分为远控和就地，当开关打到就地为直接操作，开关打到远控卫远程操作，操作人员则可坐在控制室内通过电脑发送指令进行操作，110KV以下的变电站基本上要求达到无人值守，所有的操
Lonworks总线及其应用
Lonworks 总线及其应用
2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.360docs.net/doc/a012086609.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通
现场总线在国内推广应用的再思
现场总线在国内推广应用的再思 作者：彭瑜 摘要： 现场总线的设想和概念是上世纪70年代在欧洲开始形成的。从概念走向开发、制定标准、验证，到形成系列产品和实际投入使用，几乎用了20年的时间。现场总线技术被介绍到国内大约是在80年代中期，之后一直是对概念的理解和在制定国际标准过程中处于旁听的地位，局限在业界的极小范围内，没有引起全行业足够的重视。进入90年代后开始受到较多的关注，不过等到现场总线产品和系统引进到国内，在较大范围内大规模的应用，到今天几乎也用了20年的时间。我们今天能说它的技术和应用已经成熟了吗？也许谁也不敢作出肯定的回答。 可是仅仅比这种技术早不了几年的一些自动化技术，譬如PLC，或者是同期开始发展的技术，譬如DCS，我们今天完全可以说它们是成熟的技术。当然，它们还在继续地发展。为什么？我认为这个问题值得思考！ 现场总线技术在我国的应用取得很大的成绩 据英国敏思管理咨询公司（IMS）对工业通信中国市场的调查报告看，截至2008年在我国已安装现场总线和工业以太网的节点估计为1166.75万个，其数量可以说是够庞大的。其中按通信协议来分：Profibus占24.2%（282.7万个）、CC-Link占11.16%（130.31万个）、DeviceNet占9.75%（113.83万个）、FF占1.67%（19.58万个）。显而易见，工厂自动化用现场总线的任一个协议（如Profibus、CC-Link、DeviceNet等），它们已安装的节点数要比过程控制用现场总线（如FF）高整整一个数量级。 从以上的数据看，我国现场总线的应用近些年来有长足的、全方位的发展。随着其应用面的扩大，暴露出一些深层次的问题，如现场总线系统运行的亚健康问题，呼唤发展现场总线的在线诊断技术，特别是物理层的高级诊断技术，让通信故障变得透明可视、可掌控、可快速处置的问题；再如不同现场总线协议的现场设备在系统层面上的互操作问题，即设备集成的问题，尚待规范的出台和推广；特别是对现场总线技术的价值取向的全面正确的认识问题，更关系到它的可持续发展，这有待于自动化全行业进行再认识。 用于工厂自动化的现场总线的应用，在我国发展基本上是健康的，争论也较少，我们不做讨论。这里仅关注用于流程工业的现场总线，主要是FF的发展。 表1给出了国内迄今最大三个FF应用工程上海赛科、南海中海油壳牌和福建炼油乙烯
台达CANopen现场总线产品通讯整合应用实例
前言：近年来，各种现场总线技术在愈来愈多的工业现场得到良好的应用，国外多家知名自动化厂商相继推出了现场总线类产品，为了适应工业自动化产品技术发展的需要，满足众多客户现场总线应用需求，台达也推出了CANopen总线产品，支持台达全系列自动化产品，同时支持自定义设备，可以支持其他厂商产品接入CANopen现场总线。 本项目就是利用台达CANopen总线和台达其他自动化产品整合应用，基于CANopen现场总线通讯协议，达到高速通讯响应的控制要求。
控制系统技术方案配置：详见下表 序号 元件名称 型号规格 数量（台） 备注 1 人机界面 DOP-AE10THTD 1 10.4”
2 PLC主机 DVP28SV11R 1 16K Step 3 CANopen主站DVPCOPM-SL 1 SV左侧高速扩展 4 CANopen从站 IFD9503 5 CANopen/Modbus 5 变频器 VFD007B21A
750W，单相220V 6 变频器 VFD007M21A 3 750W，单相220V 7 变频器 VFD004S21A 1 400W，单相220V
上述表格仅列举出技术方案主要元器件，此外还包括121Ω终端电阻以及其他通讯连接电缆等辅助器件，此处均不予赘述。 控制系统原理框图简要介绍： 采用CANopen现场总线作为通讯介质，主要为了实现多从站大量数据高速通信响应和提高通讯稳定性，和传统Modbus通讯协议比较，CANopen总线通讯协议有质的飞跃，数据通讯不再受到Modbus轮
询方式的制约，大大提高了主从站之间的大量数据通讯响应速度和稳定性。 人机界面通过RS485和主站28SV PLC连接，28SV左侧高速并行接口连接CANopen总线主站模块DVPCOPM-SL，5台CANopen 总线从站模块IFD9503分别连接5台台达变频器，系统实现人机输入频率和启停命令，实时显示变频器输出频率、电流、电压等参数数
我对楼宇自动化的认识
我对楼宇自动化的认识 摘要随着人类社会的不断发展，建筑物在人类生活与工作中越来越重要。 人们不只要求遮阳避雨防风愈寒，更多的要求安全舒适便捷高效，于是 人们在多年的经验积累上总结出了一套几乎完整的方案——实现楼 宇自动化，然而在现代社会实现楼宇自动化已经成为可能。一方面它可 以充分有效地发挥设备优势，和潜力提高系统的整体性能，降低设备运 行能耗和系统运行维护费用，实现建筑物设备自动控制的自动化系统。 一、楼宇自动化的含义： 楼宇自动化系统(BAS)对整个建筑的所有公用机电设备,包括建筑的中央空 调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率，减少维护及营运成本。 设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段,对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务，使投资能得到一个良好的回报。楼宇机电设备监控系统，作为智能建筑楼宇自动化系统非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中检测和控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。 楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统(Building Automation System简称BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。 楼宇自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系
现场总线综述及应用实例.
现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
一文看懂汽车CAN总线技术原理
一文看懂汽车CAN总线技术原理 随着现代汽车技术的不断发展，CAN总线逐渐成为现代汽车上不可缺少的技术，并大大推动了汽车技术的高速发展。本文将对汽车CAN 总线技术的工作原理、特点及优点，CAN总线在汽车制造中的应用及发展趋势做了简单介绍，具体的跟随小编一起来了解一下。 CAN总线的由来由于现代汽车的技术水平大幅提高，要求能对更多的汽车运行参数进行控制，因而汽车控制器的数量在不断的上升，从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加，使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此德国BOSCH 公司（和inter 公司共同）开发了一种设计先进的解决方案-CAN 数据总线，提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。 CAN 是ControllerAreaNetwork 的缩写，称为控制单元的局域网，它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。 CAN总线技术简介CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网（Controller Area Network）”，意思是区域网络控制器，它将各个单一的控制单元以某种形式（多为星形）连接起来，形成一个完整的系统。在该系统中，各控制单元都以相同的规则进行数据传输交换和共享，称为数据传输协议。CAN总线最早是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块（ECU）之间的数据交换而开发的一种串行通讯协议。 在工程实际中CAN总线是对汽车中标准的串行数据传输系统的习惯叫法。随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，使汽车电子系统形成一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。另外，随着近年来智能运输系统（ITS）的发展，以3G（GPS、GIS和GSM）为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求。CAN 总线正是为满足这些要求而设计的。 CAN总线主要有四部分组成：导线、控制器、收发器和终端电阻。其中导线为由两根普通铜导线绞在一起的双绞线。控制器的作用是对收到和发送的信号进行翻译。收发器负责
CAN总线中循环冗余校验码的原理及其电路实现
摘要：在can网络中传输摄文时，噪声干扰或传输中断等因素往往使接收端收到的报文出现错码。为了及时可靠地把报文传输给对方并有效地检测错误，需要采用差错控制。详细介绍了can总线中循环冗余校验码的差错控制原理及其实现方法。关键词：循环冗余校验差错控制报文在can系统中为保证报文传输的正确性，需要对通信过程进行差错控制。目前常用的方法是反馈重发，即一旦收到接收端发出的出错信息，发送端便自动重发，此时的差错控制只需要检错功能。常用的检错码两类：奇偶校验码和循环冗余校验码。奇偶校验码是一种最常见的检错码，其实现方法简单，但检错能力较差；循环冗余校验码的编码也很简单且误判率低，所以在通信系统中获得了广泛的应用。下面介绍can网络中循环冗余校验码（即crc码）的原理和实现方法。 1 crc码检错的工作原理crc码检错是将被处理报文的比特序列当作一个二进制多项式a（x）的系数，该系数除以发送方和接收方预先约定好的生成多项式g(x)后，将求得的余数p(x)作为crc校验码附加到原始的报文上，并一起发给接收方。接收方用同样的g(x)去除收到的报文b(x)，如果余数等于p(x)，则传输无误（此时a（x）和b(x)相同）；否则传输过程中出错，由发送端重发，重新开始crc校验，直到无误为止。上述校验过程中有几点需注意：①在进行crc计算时，采用二进制（模2）运算法，即加法不进位，减法不借位，其本质就是两个操作数进行逻辑异或运算；②在进行crc计算前先将发送报文所表示的多项式a(x)乘以xn，其中n为生成多项式g(x)的最高幂值。对二进制乘法来讲，a(x)·xn就是将a(x)左移n 位，用来存放余数p（x），所以实际发送的报文就变为a（x）·xn+p(x)；③生成多项式g(x)的首位和最后一位的系数必须为1。图1为crc校验的工作过程。目前已经有多种生成多项式被列入国际标准中，如：crc-4、crc-12、crc-16、ccitt-16、crc-32等。can总线中采用的生成多项式为g(x)=x15+x14+x10+x8+x7+x4+x3+1。可以看出，canu叫线中的crc校验采用的多项式能够校验七级，比一般crc校验（crc-4、crc-12、crc-16等）的级数（二～五级）要高许多，因而它的检错能力很强，误判率极低，成为提高数据传输质量的有效检错手段。图 2 产生crc校验码的硬件电路 2 crc码的电路实现2.1 硬件电路的特点在can总线中为了产生crc码，硬件电路除了具有复位和时钟信号以外，还需要以下两个控制信号的参与：①填充位解除信号destuff，它的有效逻辑值是1；②crc检验的使能信号enable，有效逻辑也为1。该硬件电路的特点是采用选择器和反相器代替传统设计中用的异或门，既实现了比较功能，又降低了生产成本，同时也为工程师们提供了一种新的设计思路。2.2 硬件电路图图2即为实现crc码的硬件电路图。图中需要说明的几点如下：①使能信号和填充位解除信号省略；②crcnxt代表的逻辑值为输入报文序列和crc寄存器的最高位异或的结果；③标号0～14所指示的为15位crc寄存器，上升沿触发；④标号1～6所指示的为选择器和反相器的组合逻辑，实现异或功能，该选择器的逻辑功能为y=ab+ac，具体结构如图3所示。2. 3 电路工作过程从以上分析可知：①当enable=0时，crc清0；②当enable=1、destuff=1时，进行正常crc计算；③当enable=1而destuff=0时，正在解除填充时，数据暂停传送。在各个控制信号均有效时，输入报文的每一位都是和crc寄存器的最高位相异和后移入最低位，同时寄存器的第13、9、7、6、3、2位均和其最高位异或，结果分别左移一位；其它未进行异或操作的寄存器位值也分别左移一位，直到报文的每一位都移入crc寄存器为止，此时寄存器中的值取为计算得到的crc码。如果报文的比特序列长度为16，则需要左移16次才能对报文的每一位均进行处理。如果以ck表示crc寄存器的第k位位值、ck'表示移位后的第k位位值（k=0,1,2,3……15），则移位规律见表1。 表 1 移位规律表c14'=c13^crcnxtc13'=12c12'=c11c11'=c10c10'=c9^crcnxtc9'=c8c8'=c7^crcnxtc7'=c6^cr cnxtc6'=c5c5'=c4c4'=c3^crcnxtc3'=c2^crcnxtc2'=c1c1'=c0c0'=crcnxt^datain 3 crc校