通信网络-CAN-bus现场总线应用方案 RS-485升级到CAN总线
CAN总线现场总线应用方案RS-485升级到CAN
广州周立功单片机发展有限公司
2008年8月12日
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关键词 RS-485、LM3S2016、CAN总线
摘要 CAN总线现场总线应用方案 RS-485升级到CAN https://www.wendangku.net/doc/9c4883415.html,
目录
第1章 RS-485简述 (1)
第2章 CAN总线介绍 (2)
2.1 概述 (2)
2.2 主要特性 (2)
第3章 RS-485总线网络与CAN总线网络的互联 (4)
3.1 CAN485智能CAN转换器简介 (4)
3.2 CAN485智能CAN转换器应用 (4)
第4章 CAN总线网络完全替代RS-485总线网络 (6)
4.1 网络布局 (6)
4.2 CAN节点设计 (7)
4.3 开发工具的选择 (8)
第5章 ZLGCAN系列产品介绍 (11)
第1章RS-485简述
电子工业协会EIA于1983年制订并发布RS-485标准，并经TIA——通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯地称之为RS-485。RS-485是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。因而在当时看来是一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远和宽共模范围的通信平台。
在过去的20年的时间里，建议使用RS-485标准作为一种多点差分数据传输的电气规范，被应用在许多不同的领域，作为数据传输链路。目前，在我国应用的现场总线中，RS-485半双工、全双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在RS-485总线上只能有一个主机的特点，它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。
由于RS-485总线本身存在的许多局限性，随着科技的发展，RS-485的总线效率低、系统的实时性差、通讯的可靠性低、后期维护成本高、网络工程调试复杂、传输距离不理想、单总线可挂接的节点少、应用不灵活等缺点慢慢的暴露出来。虽然许多工程师、生产厂商等提出了改进的方法和建议，但都不能从根本上解决RS-485这些先天性的问题。于是应用RS-485的生产厂商开始寻求一种更好的、更彻底的解决方案。
CAN总线在通信能力、可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势，成为业界最有前途的现场总线之一。
据CIA统计2001年，仅在欧洲就销售了超过1亿个CAN总线节点，几乎淘汰了所有的RS-485系统。但在国内基于历史或者其他的原因，大多数的厂商、工程师在设计产品、工程立项时第一想到的是应用RS-485总线系统，这不能不说是一种遗憾。所以在国内的RS-485总线，仍然会有一段生命周期。
在此，提出RS-485网络升级方案，用以抛砖引玉，期越来越多的工程师、生产厂商加入到更先进CAN总线行业。
解决方案
z RS－485总线网络与CAN总线网络的互联
z CAN总线网络完全替代RS-485总线网络
第2章CAN总线介绍
2.1 概述
CAN总线（Controller Area Network）即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。起先，CAN总线被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载电子控制装置ECU 之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。
CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN总线仍可提供高达5Kbps的数据传输速率。由于CAN串行通讯总线具有这些特性，它很自然地在汽车、制造业以及航空工业中受到广泛应用。
作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN 总线已被广泛应用到各个自动化控制系统中。从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN总线。例如，在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域，CAN 总线都具有不可比拟的优越性。
2.2 主要特性
z低成本的现场总线；
z极高的总线利用率；
z很远的数据传输距离(长达10Km)；
z高速的数据传输速率(高达1Mbps)；
z可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；
z可靠的错误处理和检错机制
z发送的信息遭到破坏后，可自动重发；
z节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；
z报文不包含源地址或目标地址，仅用标志字符来指示功能信息、优先级信息。
项目开发常用的一些CAN总线器件如表2.1所示。
表2.1 CAN总线器件列表
序号型号器件说明
1 LM3S2016(LM3S2000/
8000系列ARM)
集成CAN协议控制器，支持CAN2.0A/B协议的32位高性能ARM
Cortex-M3内核MCU
2 SJA1000 独立CAN控制器，符合CAN2.0规范，兼容并可替代PCA82C200
3 PCA82C250 通用CAN收发器
4 PCA82C251 通用CAN收发器
5 TJA1050 高速CAN收发器，可替代PCA82C250/251
6 TJA1040 高速CAN收发器，可替代PCA82C250/251
7 TJA1041 高速CAN收发器，兼容TJA1040并具有网络监听功能
8 TJA1054 容错的CAN收发器，可完全替代PCA82C252／TJA1053
9 TJA1020 标准LIN收发器，CAN总线的低成本配套网络
10 DC/DC电源模块电气隔离元件
RS-485\CAN总线优缺点比较如表2.2所示。
表2.2 RS-485\CAN总线特性比较
特性RS-485 网络CAN总线网络拓扑结构直线拓扑直线拓扑
传输介质双绞线双绞线
成本低廉稍高，多20-30元/节点总线利用率低高
网络特性单主节点多主节点
数据传输率低高
容错机制无可靠的错误处理和检错机制
通讯失败率高极低节点错误的影响导致整个网络的瘫痪无任何影响通讯距离 <1.5Km 可达10Km（5Kbps）
网络调试困难容易
开发难度简单需要一定的技术基础后期维护成本很高低
通过上表比较可知，RS-485网络除了硬件成本、开发难度比CAN总线网络稍具优势外，其他性能方面都没有可比性。周立功公司具有非常周到的CAN总线技术支持，为客户开发CAN总线提供详细的方案。在产品更新速度特别快的今天，如果将产品的上市时间、产品的后期维护、软件开发难度等计算在一起，RS-485的硬件成本优势也变得不十分明显。因而用CAN总线取代RS-485总线是一种比较彻底的方案。
第3章RS-485总线网络与CAN总线网络的互联
一下子完全放弃RS-485网络系统有困难的，尤其是在已经具有现成的硬件网络中。因此，可以考虑一种折衷的、暂时的方法，就是在保留现有RS-485系统硬件结构的基础上，添加一个CAN总线接口。这里，可以选择CAN485智能转换器，来实现RS-485网络与CAN 网络的互联。
3.1 CAN485智能CAN转换器简介
CAN485智能CAN转换器，用于实现CAN总线接口和RS-485总线接口之间的转换。由于其是一种RS-485接口转换成CAN接口的转换器，此转换器可以很方便的使用在采用RS-485接口的主机或从机(如现场控制单元、智能网络节点等)，这样，不需要改变已有的硬件结构即可使得设备获得CAN的接口，实现基于CAN网的网络数据和命令的传输；也可用于连接CAN网络和RS-485网络，解决了不同网络终端设备的互连问题，适用于原有RS-485网络向CAN网络升级。
性能和技术指标
z支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，符合ISO/ISO 11898规范；
z支持1路CAN控制器，波特率在5Kbps～1Mbps之间可选；
z支持1路RS-485接口，波特率在1200bps～19200bps之间可选；
z使用外接电源（+5V，400mA）；
z CAN总线接口采用光电隔离、DC-DC电源隔离，隔离模块绝缘电压：1000Vrms；
z RS-485接口采用光电隔离、DC-DC电源隔离，隔离模块绝缘电压：1000Vrms；
z CAN总线数据流量最高：300帧/秒；
z体积小巧，使用方便；
z工作温度：0～70℃；
注意：CAN232接口卡的最高帧流量与设置的RS232通讯速率相关，建议工作在19200bps/s下。
典型应用
z CAN总线教学应用、数据分析；
z CAN总线产品应用开发；
z CAN总线网关、网桥；
z智能楼宇控制、数据广播系统等CAN总线应用系统；
z CAN总线工业自动化控制系统。
CAN485的局限性
z由于RS-485的速率限制，CAN总线利用率不高，每秒钟小于300帧；
z单一命令队列，发送新的命令前必须等待上一个命令的应答完成
3.2 CAN485智能CAN转换器应用
如图3.1所示，利用CAN485智能CAN转换器实现了RS-485网络、CAN总线网络的数据互换。但是作为一种过渡性的方案，系统性能受限于RS-485网络，并不能充分体现CAN
总线系统优越的性能。该方案仅仅适合那些在新旧系统并存、性能要求不高、新系统与旧系统有相同运行机制的地方。
图3.1 CAN485智能转换器应用图示
第4章CAN总线网络完全替代RS-485总线网络
对于系统性能、实时性、可靠性要求高的场合可以考虑完全摒弃RS-485系统，来构建一个新的CAN总线系统。
构建CAN总线系统需要考虑网络布局、节点电路的设计、开发工具的选择等。
4.1 网络布局
基于CAN总线与RS-485在电气特性、网络拓扑、传播媒体等有太多相似的地方，所以CAN总线网络替换RS-485网络是非常方便、节省成本的。图4.1和图4.2分别为CAN 总线和RS-485建议的电气连接图。
图4.1 CAN总线建议的电气连接图
图4.2 RS-485典型的2线制网络连接图
从上图比较可知，CAN与RS-485的网络拓扑一般都采用终端匹配的总线型结构，而且也都没有规定总线电缆的机械和材料参数。如果RS-485的传播媒体是光纤，那么原有的网络布局不需要作任何的改动（包括网线），只需要用CAN节点来替换RS-485节点即可；但是如果是应用双绞线（屏蔽或不屏蔽）则CAN网络必须要满足如表4.1所示的物理媒体参
数。如果旧的RS-485网络的双绞线（屏蔽或不屏蔽）不符合表中的参数，为了获得最佳的系统性能，那只有重新铺设网络电缆，并用CAN节点来替换RS-485节点。
实际的RS-485系统中，大多数双绞线的阻抗特性在102Ω至120Ω之间，如果系统中应用的波特率不是很高、传输距离不是很远，则可以保留原有的网络电缆，要注意网络两端的终端电阻值为120Ω左右。
表4.1 符合CAN网络的双线（屏蔽或不屏蔽）的物理媒体参数
参数标志单位最小值标称值最大值条件
Ω 108 120 132 单线之间阻抗 Z
与长度有关的电阻 r mΩ/m 70 －－规定线延迟－ nS/m 0 5 位时间＋接收、发送延迟－
4.2 CAN节点设计
任何CAN节点至少要包括：微控制器（MCU）、CAN协议控制器、CAN收发器三部分。随着CAN技术的普及，CAN器件的种类也越来越丰富，有许多的MCU、DSP中都集成了CAN协议控制器。根据不同的需要可以选择不同的器件。如果有特别的需要在CAN 收发器与总线之间或者是CAN协议控制器与CAN收发器之间加入光电隔离，以提高系统的抗干扰能力。
单路CAN节点设计推荐使用Luminary的LM3S2016。因为LM3S2016中不仅集成了CAN 协议控制器、而且还具有丰富的片上资源，比如有4路10位A/D转换器、4路PWM输出，1路SSI及一路I2C接口，最关键的在于LM3S2016的CAN控制器完全符合工业级标准，支持CAN2.0A/B协议，位速率可高达1Mbps。LM3S2016的CAN模块具有以下特性：z支持CAN2.0 A/B协议；
z位速率可编程（高达1 Mbps）；
z具有32个报文对象；
z每个报文对象都具有自己的标识符屏蔽码；
z包含可屏蔽中断；
z在时间触发的CAN（TTCAN）应用中禁止自动重发送模式；
z自测试操作具有可编程的回环模式；
z具有可编程的FIFO模式；
z数据长度从0到8字节；
z通过 CAN0Tx 和 CAN0Rx 管脚与外部CAN PHY无缝连接。
LM3S2016可以满足大多数的商业级、工业级、汽车级产品的应用。LM3S2016的详细资料请参阅《LM3S2016数据手册》。图4.3描述了LM3S2016在CAN总线节点中的典型应用。
图4.3 典型的LM3S2016 CAN应用
图4.3电路结构为：LM3S2016（集成CAN协议控制器的32位高性能ARM Cortex-M3内核MCU）＋隔离CAN收发器（CTM Module）。如图4.3所示，给出了一个基于LM3S2016的CAN节点电路，对于LM3S2016芯片，最小系统需要两组电源、复位电路、晶振电路。电路中采用了隔离CAN收发器模块，以确保在CAN总线遭受严重干扰时控制器能够正常运行。
4.3 开发工具的选择
为了缩短系统的开发周期，选择好的开发工具可以起到事倍功半的效果。图4.4所示为基于LM3S2000/8000系列ARM的CAN节点开发工具套件组图。
图4.4 基于LM3S2000/8000系列ARM的CAN节点开发工具套件图4.4中介绍了最简单、最经济的CAN节点开发工具，在该系统开发方案中利用了广州周立功单片机发展有限公司开发的USB-CAN分析仪，配合LM3S2000/8000系列ARM实
验板的CAN通信实验源码，可以使用户在无需深入了解CAN底层协议、硬件开发的情况下，快速的实现CAN总线通讯功能（实验板附带光盘中包含Luminary公司提供的基础驱动库，用户只要懂C语言就可以开发CAN通信项目）。当用户用于CAN总线网络调试、整个CAN总线系统调试时，可以选择如图4.5所示的应用方案。
图4.5 应用灵活功能强大的ZLGCAN分析工具应用示例
图4.6列出了部分Luminary单片机的选型参考表，更详细的CAN开发工具选择请参阅《CAN总线基础解决方案-工具篇》。
图4.6 Luminary单片机选型参考
第5章ZLGCAN系列产品介绍
CAN总线快速开发工具
z TKS-591S HOOKS仿真器
z TKS-591B HOOKS仿真器
z DP-51 单片机仿真实验仪
z DP-51H 单片机通讯仿真实验仪
z DP-668 单片机仿真实验仪
CAN总线接口产品
z PCI-5110 单路智能CAN接口卡
z PCI-5121 双路智能CAN接口卡
z PCI-9810 单路非智能CAN接口卡
z PCI-9820 双路非智能CAN接口卡
z USBCAN-I 单路智能CAN接口卡
z USBCAN-II 双路智能CAN接口卡
z CANlite 便携式CAN接口卡
z CANmini 微型CAN接口卡
z CAN232 智能CAN接口卡
z CAN485 智能CAN转换器
z CANrep-A 智能全隔离CAN中继器
z CANrep-B 隔离CAN中继器
z CAN总线通用测试软件
CAN总线分析工具
z CANalyst 分析软件
z CANalyst-I 单路CAN分析仪
z CANalyst-II 双路CAN分析仪
CAN总线现场总路线基础方案
略
CAN总线现场总路线应用方案
略
更多的器件资料、开发工具、解决方案，请留意：https://www.wendangku.net/doc/9c4883415.html,
现场总线技术的特点及发展趋势
现场总线技术的特点及发展趋势 摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。 关键词现场总线数字通讯集散系统 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90 年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。现场总线不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。 人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。作为新一代控制系统，它一方面突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现有较强实力和影响的现场总线技术有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。 一、现场总线的技术特点 1、具有良好的系统开放性。现场总线技术通信协议公开，相关标准的一致，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。用户可按自己需要的大小把来自不同供应商的产品随意组成不同的系统。 2、系统结构的高度分散性。因为自控技术的飞速发展，现场设备本身已经具备自动控制的基本功能，所以现场总线技术采用了全分布式控制系统的体系结构。这种体系结构从根本上改变了现有DCS的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统可靠性。 3、互可操作性与互用性。现场总线技术可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。互用性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 4、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、流量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
现场总线技术及控制系
现场总线技术及控制系统 摘要：文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程，分析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线，简要介绍了各自的技术特色，指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词：现场总线，集散控制系统，分布式控制，FCS，DCS，开放式互连系统 一、前言 七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（INFRANET）。80年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于1984年开始制订现场总线规范，在欧洲有德国的PROFIBUS和法国的FIP等，各种现场总线规范陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线FF（Foundation Fieldbus）、控制局域网络CAN（Controller Area Network）、局部操作网络LonWorks（Local Operating Network）、过程现场总线PROFIBUS（Process Field Bus）和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是，总线规范的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化规范工作进展缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线规范是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线FF 基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国Fisher－Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的World
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。
CAN总线概述和MVB总线
CAN总线概述 1. CAN总线的产生与发展 控制器局部网（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。 随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。 分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将5C技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。 典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。控制器局部网 CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。 由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范（VERSION ）。该技术规范包括A和B两部分。给出了曾在CAN技术规范版本中定义的CAN报文格式，而给出了标准的和扩展的两种报文格式。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具--数字信息交换
现场总线论文
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器 学生：梁梓鸣 指导教师：李珍 完成日期2014年12月
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Field-bus Summary Report 总计：毕业设计（论文）11 页 表格：0 个 插图： 10 幅
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Fieldbus Summary Report 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：梁梓鸣 学号：1302314011 指导教师（职称）：李珍（高级工程师） 评阅教师： 完成日期：2014年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology
现场总线总结报告 测控技术与仪器梁梓鸣 [摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。 ［关键词］现场总线；网络；通讯 Fieldbus Summary Report Measurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－ming Abstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used. Key words:Fieldbus;network;communication
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： +++ 班级：电气112 班 学号： 11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年 11 月 17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点 ,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制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。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以
控制网络与现场总线
控制网络与现场总线 第一章绪论 现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统，也称为开放式、全数字化、多点通信的底层控制网络CAN 总线是一种现场总线，它在工业控制领域中占有重要的地位，并已经广泛应用于汽车制造、自动化监控、三表系统及楼宇自控系统等领域。而以太网具有结构简单，工作可靠，传输速率高等特点，目前以它作企业的为上层管理网络能够很好的发挥信息交换及共享的需求。这样就形成了以CAN 为低层控制网络，由以太网组成上层管理网络的局面。然而企业生产需要下层与上层的信息交换，而异构网络是不能直接进行信息交换的，如何有效的实现这种信息交换，成为目前的一个热点问题。 1.1 研究背景及意义 1.1.1 现场总线控制系统 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点和双向通信的数据总线。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的出现正符合了现代工业生产领域中的测控系统的需求，即通过测控仪器或系统从生产现场获得各种参数，通过自控手段，使生产各环节得到优化。 1.1.2 以太网技术 近年来，以太网在工业控制领域的应用逐渐的广泛起来，它具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了一定程度的应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。但是由于普通以太网所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如
CAN总线实例介绍
CAN总线读书笔记 CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准。CAN总线解决方案为嵌入式设计提供通信与连接，使其进入崭新阶段。CAN串行总线协议是一款高速可靠的通信协议，创建最初用于汽车应用，如今已广泛用于需要达到1 Mbps比特率的稳健通信应用。在产品设计中集成CAN协议将是在恶劣电气环境下实现高度实时通信功能的低成本的可靠途径。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状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，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。近年来广泛应用于汽车控制系统和工业控制系统领域。下面我们可以看到CAN-BUS总线技术应用的具体案例。 案例1：电动汽车充电站换电站充电桩CAN总线管理系统方案背景介绍：电动汽车充电站是电动汽车发展和普及的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。 现在通常的通电方式有3类，适用于不同的应用场合。充电站通常主要提供快速充电服务，辅以用于慢速充电的充电桩；充电桩则只能提供慢速充电；换电站则提供为电动汽车更换电池的服务。 而这三类的充电方式都会同样使用到计算机作为管理核心，并且通过以太网来连接站内的各个功能部分，如计费和打印等计算机和系统。所以以太网是作为管理网络存在于系统当中。对于直接的充电的指示和监控则是由可靠性和实时性更好的CAN总线来管理的，所以BMS和充电桩都是CAN接口的。
现场总线 考点总结
现场总线考点总结 地址，存放在网卡的站地址寄存器（PROM）中。MAC 地址是一个48 位地址，前24位是IEEE统一分配的网卡制造厂家标识号，后24 位是生产厂家分配的网卡序列号，如 00-0F-B0-37-A4-E5；工作过程：当网卡收到一个目的地址为非本机的帧或有差错的帧时，它就丢弃该帧，并不通知它所在的计算机；当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给上一层。当计算机要发送高层交下来的数据时，就由协议栈向下交给网卡，组装成帧后，发送到局域网。介质访问方法：通过对介质访问的控制可以解决在同一时间上多个设备同时争用传输介质。在随机访问方式中常用的争用总线技术为CSMA/CD;在控制访问方式中常采用令牌总线、令牌环方式。CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)：需要发送数据时，首先需监听总线，以判断总线上是否存在其他站发送的信号。如果介质是空闲的，则可以发送；否则以某种算法等待一定时间间隔后重试。三种CSMA/CD坚持退避算法：不坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则等待一段随机时间再重复检测；1-坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则继续监听，直到介质空闲为止；p-坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则以概率p发送或以(1-p)概率延迟一段时间后重新检测。令牌访问控制方式：按一定顺序在各站点之间传递令牌，谁得到令牌谁有权发送数据。令牌环方式、令牌总线方式
（特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网；应用：工厂自动化和过程控制 (适合总线状的装配线，并具有可预测的时延，能满足实时处理要求)）介质访问方法比较：CSMA/CD 优点：协议简单、安装容易、总线可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议给用户提供均等的访问权，在轻负载情况下，CSMA/CD有良好的延迟特性和吞吐能力。缺点：必须进行冲突检测，而且对最小帧长度有一定限制，因而对短报文存在带宽浪费现象。CSMA/CD随负载的增加，冲突增加，性能迅速下降。由于随机竞争发送和延迟等待，无法预知数据传输的最大延迟，又没有优先级，因此不适用于实时系统。令牌环优点：可使用多种传输介质，可采用全数字技术，支持优先级，支持短帧；将令牌环网做成星形环可自动检测和隔离电缆故障；在高负载下可以获得很高的传输效率。缺点：在低负载下时延较大；由于采用集中式控制，对监控站的可靠性要求较高。令牌总线优点：具有极好的吞吐能力，而且其吞吐量随数据传输速率增加而增加，并随介质饱和而稳定下降。它不需冲突检测，可以调节对介质的访问权，既可以公平地访问，又可以提供优先级，而且可以预知数据在网中的最大延迟，适用于实时系统。缺点：要进行逻辑环的维护，而且物理层规范复杂，在轻负载情况下可能要等待许多无用的令牌帧传递，从而减少了对信道的利用率。结论在很重的负载下IEEE802、3局域网彻底不能用，而基于令牌的局域网则可达到接近于100％的效率。若负载范围是从轻到中等，则三种局域网都能胜任。从市场情况
现场总线技术论文
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
现场总线控制技术实验报告.
课程名称：现场总线实验任课教师：廉迎战 学院：自动化 专业班级： 学号： 学生姓名：
2015 年6月16日 实验一频移键控法仿真实验 一．实验目的 初步掌握通信原理基础知识中频移键控法的基本原理。 能用MATLAB仿真软件，编写并调试简单的仿真程序。 二．实验主要仪器设备和材料 1. 实验用计算机 2. MATLAB仿真软件 三．实验内容 四．实验步骤及结果测试 1．安装部署MATLAB仿真环境，同时根据频移键控法要求，设置仿真环境。 2.在MATLAB环境下，输入频移键控法原理图。 原理图如下：
方法一 方法二 Repeating sequence stair:F3数字信号sine wave ：100Hz信号 Sine wave1 ：50Hz信号 Scope1：示波器
方法一：Switch1:选通开关//方法二：用乘法器product代替 3.在MATLAB中产生F1=50Hz和F2=100Hz的交流信号，以及需要 发送的数字信号，数字信号为：F3=01101001方波波形。 4.加载输入信号，观察仿真原理图输出信号波形，同时记录并分析。 如下图： 五．思考题 1.数字信号01101001的频移键控法输出波形表示形式如下： 输出的数字信号为10110101时，其频移键控波形如下的OUT：
1~6行输出信号分别为：1.数字信号10110101的输入信号；2. 50Hz 频率sine；3.100Hz频率sine；4. Product输出；5.product1输出； 6.add输出 2.如何实现幅移键控法的信号通讯技术？ 通过信号幅值的高低映射到数字信号的1和0从而达到载波传输信号，可利用 现成的电信网，电话网等设施构成信道。
CAN总线心得总结(不可多得)
CAN总线学习心得：zlg关于can帖子汇总 SJA1000的常用标准波特率设置，为什么基本上都是单次采样？即使是低速的时候也是这样的，既然TSEG1的设置周期都很大，比如都大于10了，为什么不让他采样三次呢？答：是不好理解，但那是CiA推荐的值。 用51系列芯片和两个SJA1000接口还要外扩一个RAM,请问51的ALE能否同时与三个芯片的ALE管脚相连(地址不同)? 有哪位高手做过双SJA1000冗余的请指教!!!! 答：能同时连接。 请问CAN总线在想传输1000m的情况下,最快的速度能到多少呢? 答：50kbps = 1300m。 如果一个网络中只有2个节点,其中一个处于监听模式,另一个节点发送报文会使处于监听模式的节点进入中断吗? 答：能进入接收中断，你自己的试验也可以证明。 想组建一个简单的CAN网络,已经有两个节点,我想问CAN总线如何组建,终端电阻安装在哪里?小弟还没有入门,大虾们指点一下。 答1：直接将节点CANH和CANL连到总线上，终端电阻接在总线两端，大约120欧。答2：推荐北航出版《现场总线CAN原理与应用技术》，研读一下。 请问各位老师：我是一名can总线的新手，我正在做can总线的开发，控制器用sja1000t(我自己两个控制板互通),但我在发送数据后将出现总线关闭，我看到发送错误计数器在不断 增加，直到0xff,最后恢复到0x7f,谢谢各位老师帮我解答这个问题。或者对我给与启发 答1；首先调通单个节点。 答2：这是单节点发送没有成功(或者由于网络中其他节点没有收到帧并在响应场响应)；建议参考网站CAN应用方案。 我想请教各位can远程贞有何作用？如何应用？在什么情况下才需要用到远程贞？谢谢了！答：远程幀的用与不用完全取决你自己的协议，can有远程幀的功能，是可用可不用的！ 用网站提供的计算波特率的工具算出的数，12k以上的都正确，无论是自接收还是两个节点通讯都没有任何问题。但是12k以下的数据一个都不能用，两个节点通讯没有成功的，自接收有10k的几个数据成功。我们的项目要求必须在10k以下，最好是5k，但是不成功，
现场总线大作业
南京工程学院 现场总线大作业 课程名称基于CANopen总线的温度测量节点的设计 院（系、部、中心）自动化学院 专业自动化 班级、姓名数控133 吴雅雯 起止日期 2016/11/4 -2016/12/14 3 7
目录 一、设计任务 3 二、总体方案 3 三、硬件设计 4 四、软件设计 6 五、设计总结 8 六、参考文献 8
一、设计任务 1．系统整体方案设计，包括 （1）课题分析，方案选择； （2）主控制器和通信控制器的选择； （3）温度传感器的选择 （4）系统总体结构框图及各模块功能。 2．系统硬件设计，包括： 2.1测量对象的数据采集 （1）测量电路的设计； （2）数据采集电路的设计； 2.2 CAN通信最小系统的设计 （ 1）主控制器最小系统电路 （2）根据主控制器的类型（是否集成CAN控制器功能）设计CAN通信接口与驱动电路； 3．CANopen通信节点的软件设计； （1）数据采集模块程序流程； （2）主程序流程设计； （3）底层CAN通信程序流程设计，及各功能模块子程序设计，包括：初始化程序设计、接收报文程序设计、发送 报文程序设计； （4）应用层的CANopen协议程序设计； （5）CANopen对象字典部分的程序设计，依据DS301和DS401对CANopen 对象字典进行配置； 二、总体方案
CAN是 Contro l erAreaNetwork的缩写, 即控制器局部网,通常称为CANbus(CAN总线),是一种支持分布式控制的串行通信协议。CAN最初出现在汽车工业中,是20世纪80年代德国 Bosch 公司为汽车的监控、控制系统而设计的,主要是解决汽车中的电子控制装置之间的通信,减少不断增加的信号线。CAN总线的直接通信距离最远可以达到10 km, 此时通信速率为 5 kbps以下;而通信速率最高可达1 Mbps, 此时通信距离长为 40 m。同时 CAN总线的通信媒介采用双绞线或光纤,选择灵活,其结构较简单,总线接口芯片支持8位、16位的CPU。 由于CAN总线采用短帧结构,在标准格式中,短帧的字节数为8个,因此传输时间短,受干扰的概率低,重新发数据帧的时间短,并且每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,这样可以保证极低的数据出错率。CAN总线上的节点在错误严重时,可以自动关闭总线的功能,使总线上的其它操作不受到影响。由于CAN总线的数据通信具有卓越的特性及极高的可靠性,因而非常适合工业过程监控设备互连,也是最有前途的现场总线之一[2]。由于CAN 总线的特点,使得其广泛地应用于电力、航空航天、治金、交通工具、机器人、医疗设备、环境监控和家用电器等众多领域。本文提出基于CAN总线的温度测量节点的设计。 1系统总体结构设计 图1分布式温度测量节点结构框图