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CAN总线及其在艾默生CT PLC上的应用

应答场（ACK）包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平（逻辑1），这时正确接收报文的接收站发送主控电平（逻辑0）覆盖它。用这种方法，发送站可以保网络中至少有一个站能正确接收到报文。

报文的尾部由帧结束标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位，如果这时没有站进行总线存取，总线将处于空闲状态。

艾默生CT PLC集成CAN总线功能介绍

ECCT的CAN通信功能支持CAN2.0A协议和CAN2.0B协议，通信波特率设置范围为5-100KBPS，可以通过艾默生CT PLC编程软件CONTROLSTAR FOR ECCT进行设置。具体使用步骤如下：

1）基本设置：在工程管理器里双击“系统块”，在弹出的窗口选择“CAN口设置”，在“CAN口参数设置”里选择“自由协议”，然后单击后面的“自由口设置”按扭。在弹出的窗口选择协议类型“2.0A”或“2.0B”，然后再下拉选择“波特率”最后单击“确定”，把系统块下载到PLC里。

      2）数据发送：使用指令CANXMT，并以CAN2。0A协议为例描绘了它们之间的对应关系。

      3）数据接收：使用CANRCV指令（参数含义如下）或使用CAN接收中断功能。我推荐对初使用者采用中断更方便，具体用法参考下面的例子程序。

CAN总线及其在艾默生CT PLC上的应用

引言

数字电子信息技术的飞速发展对全世界的制造业日益起着巨大的推动作用，使得制造业的各种设备的设计越来越电子化，数字化，网络化，ECCT产品是艾默生CT推出的一款专门应用于纺织行业的具有CAN总线协议的**PLC控制器，它不仅满足了纺织的基本I/O工艺需求，更是把CAN总线协议**地融合进去，使用户很轻易地把系统的各种设备通过CAN协议进行连接，本文介绍了CAN总线功能在艾默生CT PLC上的应用。

CAN总线基础知识简介

CAN总线（CONTROLLER AREA NETWORK，控制器局部网络）由德国BOSCH公司首先提出来的，CAN总线是目前工业界广泛应用的总线。其特点简要归纳如下：

1）CAN控制器工作于多主站方式，网络中的各节点都可根据总线访问**权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。

2）CAN协议废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，其优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制，加入或减少设备都不影响系统的工作。同时可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

3）CAN总线通过CAN控制器接口芯片的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这样就保不会出现类似在RS-485网络中系统有错误时会导致出现多节点同时向总线发送数据而导致总线呈现短路从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。

4）CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了用户系统开发的难度，缩短了开发周期，这些是仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。

5）与其它现场总线比较而言，CAN总线通信较高速率可达1MBPS，传输速率为5KBPS时，采用双绞线，传输距离可达10KM，并且可靠性高；CAN总线是具有通信速、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前 CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。

控制系统( fieldbus control system，fcs)是用开放的现场总线控制通信网络将自动化较底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。

一般而言，现场总线与局域网的区别有以下两点。

①按功能比较

现场总线连接自动化较底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息及控制信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局域区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音及图像等，传输速，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。

②按实现方式比较

现场总线可采用各种通信介质，如双绞线、线、光纤、无线及红外线等，实现。局域网需要**电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。

根据国际**(iec)标准和现场总线基金会(ff)的定义，现场总线是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。现场总线技术将**微处理器置入传统的测量控制仪表，使其都具有数字计算和能力，成为能独立承担某些检测、控制和通信任务的网络节点。通过普通双绞线把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成网络系统，使用公开、规范的通信协议，在位于生产控制现场的多个微机化测控设备之间及现场仪表与用做监控、管理的远程计算机之间，实现与信息共享，形成各种适应实际需要的自动控制系统。

现场总线主要面向过程控制，除传输数字与模拟信号的直接信息外，还可传输控制信息。网络交换的数据单元是帧(frame)。与()相比，现场总线控制系统具有可靠性高及更好的安全性、互换性和互操作性、开放性分散性等优点。

现场总线的特点

①开放性和可互操作性

开放性意味fcs将打破dcs大型厂家的，给中小企业发展带来了平等竞争的机遇。可互操作性实现控制产品的“即插即用”功能，从而使用户对不同厂家产品有更多的选择余地，可以自由选择不同品牌的设备。

所有现场总线产品采用统一的标准，这使用户可以自由选择不同制造商所提供的设备。同时，现场总线采用完全分散的数据库概念。任何同现场总线接口的都可显示有关信息，这样就不会有重复的、不一致的数据库。现场总线只使用一个数据库，即分散于现场仪表中的数据库。人机界面就是从此数据库中获取“定标数据”的，手持终端所查询的也是同一个数据库。

②

衡量一套控制系统的总体成本，不仅要考虑其造价，而且应该考察系统从安装调试到运行维护整个生命周期内的总投入。（//www./版权所有)相对dcs而言，fcs开放的体系结构和oem技术将大大缩短开发周期，降低开发成本，且彻底分散的分布式结构将1对1的模拟信号传输方式变为1对n的数字信号传输方式，节省了模拟信号在传输过程中大量的a/d、d/a转换装置及布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看，fcs的成本大大低于dcs的成本。

由于现场总线的通信是全数字式的，且它的控制功能完全由现场设备去执行，因此不需要输入、输出及其他控制板。现场装置可直接与操作台相连，不再需要用于连接各控制板的“数据高速公路”，上述各部分的冗余在现场总线系统里自然也就不再需要了。现场总线系统只保留集散控制系统(dcs)中的现场设备及操作站，操作站已不再是系统的关键部分。

现场总线设备可以执行多种测量、控制和计算，因此减少了变送器的数量，不再需要单回路调节器和计算元件，从而节省了费用。

③组态简单

由于所有仪表都引入了功能模块，组态变得非常相似或简单，不需要因为自动化设备种类不同或组态方法的不同而进行培训或学习编程语言。所有的生产厂商都使用相同的现场总线功能模块。功能模块是以用户自定义的标识符和标准参数为基础的，用户可以根据标识符来*某一设备，*考虑设备、存储记忆地址和比特编号等。组态可通过计算机编辑，然后下载至现场自动化设备。

④查询更多的信息及诊断状况

数字通信可使用户从控制室中查询所有设备的数据、组态、运行和诊断信息成为现实。而且现场总线的多变量特性为仪表及其他自动化设备的革新提供了更广阔的天地。现场设备的自诊断功能使故障可以及时地被报告，使检修人员在事故发生之前可及时确定潜在事故地点并进行维修。硬件（如、执行器和记忆单元）故障、软件方面（如组态和校准）的问题都能够被及时报告。操作人员*把变送器送去检测就可获得所需信息，从而大大节省了时间和成本。

由于现场仪表是并行连接，端子接头核对的工作量大大减少了，所以接线简单。一条电缆通常可连接20个设备。现场总线设备能够模拟输入值、输出值或状态。这使得操作员在控制室内便能够测试系统对故障及过程状况的反应。现场总线可以存储有用的信息以便于维修，信息不会丢失。大量的有用信息也被存储于自动化设备中。这些既可以从手持终端获取，又可从操作站获取。

在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。

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。

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的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的层控制网络。

现场总线技术将**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。

为什么要用现场总线？我们通过对现场总线在不同情况下不同机构和不同的人公认的对现场总线的本质体现中了解；

1)中现场通信网络

用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。

现场设备互联

依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。

互操作性

用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成fcs。

2)分散功能块

fcs 废弃了的输入/输出单元和控制站, 把dcs 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。

3)通信线供电

通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。

4)开放式互联网络

现场总线为开放式互联网络，既可以与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。

从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是dcs系统的缺点。dcs通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。fcs则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到fcs相对于dcs的巨大进步。

也正是由于fcs的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性：首先由于分散在的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要单独的控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；fcs的接线较为简单，而且一条传输线可以挂接多了设备，大大节约了安装费用；由于现场控制设备往往具有自诊断功能，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，由于用户拥有高度的系统集成自主权，可以通过比较灵活选择合适的厂家产品；整体系统的可靠性和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本，较终达到增加利润的目的。

1、基金会现场总线(foundationfieldbus简称ff)

这是以美国fisher-rousemount公司为首的联合了横河、abb、西门子、英维斯等80家公司制定的isp协议和以honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的worldfip协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。基金会现场总线采用国际标准化组织iso的开放化系统互联osi的简化模型(1，2，7层)，即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。ff分低速h1和高速h2两种通信速率，前者传输速率为31.25kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1mbit/秒和2.5mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号iec1158-2标准。ff的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。