6GK7243-1GX00-0XE0售后

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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总线协议的机电设备 PLC控制器，它不仅满足了纺织的基本I/O工艺需求，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、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，并且性高；CAN总线是具有通信速、容易实现、且等诸多特点的一种已形成标准的现场总线。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。

CAN总线系统结构：CAN总线每个节点需要带有CAN协议控制芯片及适当的接口电路，节点之间通过双绞屏蔽线进行总线式连接，尾节点需要接120R的匹配电阻，通信速率可达1MBPS，传输速率越低，传输距离越远。

CAN协议的报文格式：CAN协议支持两种报文格式CAN2.0A和CAN2.0B; CAN2.0A为标准格式,CAN2.0B为扩展格式;

标准格式和扩展格式的不同是标识符(ID)长度不同,标准格式为11位(ID10-ID0),扩展格式为29位(ID10-ID0,EID17-EID0)。

在标准格式和扩展格式中,报文的起始位称为帧起始(SOF),帧起始标志数据帧或远程帧的起始，由一个单的“显性”位（0）组成。由控制芯片自动完成，不需要用户在程序中体现。

然后是由11位标识符（ID10-ID0）（扩展格式为29位(ID10-ID0,EID17-EID0)）和远程发送请求位 (RTR)组成的仲裁场。RTR位标明是数据帧还是请求帧,在请求帧中没有数据字节。

控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一个保留位 (RBO),为将来扩展使用。它的后四个位用来指明数据场中数据的长度(大小就是由DLC3-DLC0组成的2进制数据)。数据场范围为0～8个字节（DATA FIELD）,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查(CRC)。

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”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。我对初使用者采用中断方便，

其中要注意的是：1）CANXMT为上升沿执行指令,M1000为指令执行条件，当其出现OFF—>ON的变化时,执行CANXMT指令;2)使用CANXMT指令前先把该赋值的地址写好;3) 发送数据只取D元件的低8位； 4)网络上没有CANID、数据相同的CAN帧同时出现;5)ID保留0。6）CAN程序的校验部分全部由硬件自动完成，用户程序不需要参与。

3．数据接收部分:此部分以使用中断方式接收数据为例,分2部分步骤:

1)先在主程序中设置CAN中断使能.

2)设置中断程序属性,把其中断事件选为48(即CAN接收中断),然后编写程序把接收到的数据传递到需要的地址.注意ID地址为双字结构,SD282-290依次为数据的高低字节,把他们传递到相应的数据寄存器然后合并就可以得到完整的数据了。

总结：由于CAN协议格式比较简单，并且相当部分工作由CAN控制芯片硬件完成，所以编写程序比较简单，实现起来很容易，此纺织系统采用CAN通信方式后，速度大大提高并且系统加稳定，受到用户的肯定。

线性变化作为一个可变电阻分压器连接到LED的驱动程序(作为电磁PWM驱动器操作)DIM输入，数字电位器的行为。该电路驱动直流电磁铁范围从6V到40V直流注册，只用电磁铁的6V至40V直流电源。

比例控制液压系统中发现一些工业电磁铁通常是驱动微控制器或可编程逻辑控制器(PLC)。这种复杂的驱动程序通常需要几个不同的逻辑和控制电源电压。 (该比例控制的目的是将电磁阀柱塞到任意位置并离开那里。)一套和拉倒电磁驱动，但是，应该不需要昂贵的PLC或一个微控制器的处理能力。理想的情况下，它应该工作在电磁自己的电源电压。

电路是否符合这些要求，同时只占用一个小型表面贴装足迹。 U2是350mA的驱动器，带有内置模拟和PWM调光控制(MAX16804可)，通常用于驱动高亮度发光二管。在此应用中，它的开漏输出(OUT)和电流检测端子(CS)的直接连接到电磁铁终端。电磁阀大电流由R6设置。该电路驱动直流电磁铁范围从6V到40V直流注册，只用电磁铁的6V至40V直流电源。这是测试使用的是LEDex 24V的拉线圈，额定电流高达二百九十毫安。

U1的(MAX5474)是一个32抽头，非易失，线性变化数字电位器。作为一个可变电阻连接，其内部形成一个100kΩ的可变电阻与R5分压器产生一个在U2的DIM输入为0V至3.17V模拟电压。后通过抑制SW1的电位器和设置使用SW2的变动的方向(打开了，为下关闭)，你可以增加此与各SW3的切换(SW1的关闭)电压。三个步骤可用，因此32压和释放的SW3的循环遍历范围从0V至3.17V。公式1给出了在滑动端的位置上在点心(的VDIM)近似电压：

VDIM ≈ 5V((N - 1)3225.8Ω)/((N - 1)3225.8Ω + R5)(Eq. 1)

其中R5的=56.2kΩ，N是N个抽头步骤(0≤n时≤32)。 R3中，R4和C2的反跳的SW3的脉冲递增/递减。再次，使按SW1的变化，按SW2(或不)控制的方向。 U2乐队在200Hz电磁开关，可变的PWM占空比在其DIM引脚电压而定。

U2是由电磁阀的电源供应器(在这种情况下24V的)。 U1的是由U2的V5的针，5V电源，可高达2mA的电流源。电容C1，C4和C5的旁路在各自的IC引脚的电源电压。可选的大容量含率电容(C3)可能需要如果电路是从直流源的距离。

为了适应行动U2的PWM应用，续流二管D1允许电流通过电磁线圈流通每次的电源开关关闭(每秒200次)。 U2提供了间接的短路和热保护，以防止其对过流和短路损坏的线圈或附加条件导致短路输出。通过连接跳线器JU1控制的EN输入(引脚19)的VIN(启用)或GND(禁用)U2。

电磁驱动电压和电流脉冲产生电路时在26%占空比工作。这代表了电磁占空比电压和电流要求32.4mARMS电磁线圈通电拉在电磁柱塞的0.0312in距离。

电磁驱动电压和电流脉冲产生电路时在76%的工作周期运行。这代表了电磁占空比电压和电流要求211mARMS电磁线圈通电拉在电磁柱塞的0.312in的距离。

引言：PLC是智能电网通信的选择，在实现PLC的各种调制方式中，窄带单载波方案已有成熟应用，OFDM因为出色的抗干扰特性及宽带通信能力，将成为PLC技术的发展趋势。

“自知者智”，实现电网智能化，要建立在对电网自身以及终端用户情况充分了解的基础之上，这就需要电网具备双向通信功能。在实现智能电网通信的各种技术中，因利用现有电力线网络而重新布线，以及不存在微波传输固有的视距限制和其他无线传输方式受建筑物阻碍所带来的传输距离有限等问题，加之电力线本身就属于电力公司管辖，电力线载波(PLC)成为实现智能电网通信的技术。

目前在实现各种PLC的调制方式中，正交频分复用技术(OFDM)受关注，而FSK等单载波方式在实际应用中已有大规模使用案例。具体选择何种技术实现智能电网PLC应用，需要衡量各种方案的成本、抗干扰能力、整体方案成熟度等各个方面。

智能电网通信及PLC的基本结构

下面以应用广泛的远程抄表(AMR)为例说明。总体而言，智能电网通信可以分成以下三部分：广域网(WAN)、邻域网(NAN)和个域网(HAN)。广域网负责从电力公司的控制到下中器之间的长距离连接，这部分的通信可以由现有的蜂窝网络比如GPRS或者3G无线通信来满足，PLC也可成功用于WAN的中压部分。邻域网解决广域网和个域网之间的通信，在邻域网中，数据从多个个域网节点被采集，然后通过低压线路传到集中器，集中器再进一步把这些累积起来的数据传给电力公司控制。个域网提供安装在普通消费者家中或商业用户处的终端间的通信，这两部分通信可以采用PLC实现。三个部分间通过不同形式的网关连接，举例来说，WAN和NAN之间有集中器，NAN和HAN之间有电子式电表或采集器。集中器汇总电表数据并且将这些信息传给电力公司，电表收集家庭和企业的用电量并实现和采集器之间的通信或者本身就担任采集器的角色。

PLC分为三层，分别为物理层(PHY)、网络层和应用层。除了这三层，PLC中还需要一个耦合电路把PLC收发器和高压电力线连接起来。对于具体应用，主要的功能由应用层执行，比如智能电网应用，应用层负责收集用电信息并执行通/断控制，同时它也参与PLC通信传输数据给网络协议层。网络协议层将从应用层的数据转换成PLC网络可以理解的数据，它管理和控制通信的网络功能，比如寻址、确认以及数据包丢失情况下的数据重传等。

在采用FSK调制方式的PLC系统中，来自网络协议层的数据包被物理层调制解调器调制成FSK信号，随后该信号被放大并通过耦合电路传送到电力线上。

噪声、阻抗匹配、耦合是PLC面临的三大挑战

PLC的传输介质电力线对通信来说并不理想，其阻抗、干扰是实时变化的，这是因为电力线载波信道有各种不同的负载，这些负载具有以下特性：a. 负载的接入和断开随时间不断变化；b. 负载阻抗是频率的函数；c. 电器本身在用电过程中产生各种干扰，包括脉冲干扰、连续干扰、宽带干扰及窄带干扰，尤其在500kHz以下的频段。这些负载特性的综合效应，再加上电力线本身对信号的衰减，以及终端阻抗不匹配产生的信号反射，使得低压电力线载波信道呈现不平坦的频率响应特性，且随时间而变化，同时受频率选择性、时变性干扰。此外，由于用电负载及负荷的不同，在不同的地区、不同的地点，这种频率响应特性及干扰特性也会不同。深圳力合微电子有限公司的刘鲲总经理举例道：“观察典型办公室环境下实测的电力线信道噪声与干扰如方波信号为50Hz交流整流后的波形，可以看到在交流50Hz峰值附近，该环境出现很强的周期性干扰，这些干扰一般由节能灯产生。”实际上，调光器、开关电源、电力线内部通话设备、通用串联线圈电动机如豆浆机这样的食物处理设备，都是电力线通信的噪声源。赛普拉斯公司一位PLC领域的表示：“这些噪声可以被归为两类，一类是脉冲噪声，另一类是持续性噪声。这两种噪声都会使PLC信号失真并导致丢包。”

噪声客观存在，因此当PLC信号到达时，信号的信噪比足够大才能够被正确解调。然而正如安森美半导体公司应用工程经理刘耀辉所言：“电磁兼容规范限制了PLC信号的发射电平，使得不能通过单纯提高发射信号强度来提升通信效果。”那么该如何克服噪声的影响呢？赛普拉斯的表示，有多种技术可以克服脉冲噪声的影响，比如具有确认机制的双向通信，包括错误侦测和数据重传等。具体来说，如果由于脉冲噪声的影响而没有收到确认信息，会重传数据包直到知道成功收到确认信息为止。“如果在PLC系统的频率范围内有大幅度持续的噪声，的隔离方法是将他们从PLC中移出，或者在噪声产生设备的电源上加上电感模块，使噪声频率的信噪比。”他道。当然，采用不同的调制方式会对抗干扰性能产生关键性的影响，留待稍后笔者对比不同调制方式的优劣时再加以分析。

和噪声干扰同时存在的还有阻抗匹配问题，终端阻抗不匹配产生的信号反射也是一种干扰。当不同的用电设备插入插座时，电力线的阻抗就会产生变化。赛普拉斯的认为，阻抗的动态变化是PLC需要解决的老问题。PLC和需要设计为可以预先感知这些电力线上的阻抗变化，以保证信号传输的性能。他指出：“使和电力线阻抗匹配对保证信号在电力线上的大化传输有利，高阻抗则可以确保接收的信号损失小。”损耗是衡量PLC的重要指标，噪声和阻抗匹配问题解决得越好，损耗就越少。

将调制解调器出来的信号恰当地耦合到电力线上非常重要，采用适当的方法以使耦合损耗小。美信公司PLC通信事业部总经理Michael Navid表示：“虽然业界尤其是中国的电力通信行业对耦合方法并不陌生，但恰当耦合所需的知识对于优化性能确实非常重要。”耦合需要变压器帮忙，把PLC信号从一个相位耦合到另外一个相位上。两种常用的耦合方法是电容耦合和无线耦合，电容耦合技术需要给变压器连接一个能够跨越这两个相位的电容，系统允许PLC信号通过；无线耦合则使用射频通信技术，在发射时把PLC信号从一个相位移到另外一个相位，无线耦合对原有系统的改变少，因此也是优的选择。

窄带单载波已有成熟应用，OFDM是未来发展趋势

上文提到的噪声抑制问题，采用不同的调制方式会对噪声抑制产生根本性的影响。刘鲲表示：“单载波窄带调制技术的大缺陷是对于时变频率选择性衰落及干扰不具备自适应能力，因而在通信性上呈现很大的局限性。多载波调制技术由于将数据信息调制到多个载波上，当某个频点深度衰落或被干扰时，其他频点可能仍处在较好的传输条件下，因而通过纠错后编码完整的数据信息仍然可以被正确接收。单载波窄带调制技术主要包括FSK、BPSK、跳频、直接序列扩频等，多载波调制技术的代表有力合微电子正交四载波、ECHELON智能双频等。”美信的PLC方案也采用OFDM多载波调制技术。

窄带单载波在已有成熟的部署，赛普拉斯的表示：“FSK历史悠久并且依然是常用的方式，这主要归因于该方式廉且易于开发，例如意大利就部署了一个非常大的FSK调制方式抄表系统。”如果站在系统的角度看，对于PLC应用，成熟的网络协议是的。刘耀辉就指出：“目前的窄带方案大多依托一套完备的网络协议，比如安森美半导体PLC方案依托IEC 61334标准，采用该方案的抄表系统在欧洲工业现场已有过8年的运行。”而窄带FSK调制方式也可以在一定程度上实现多载波的抗干扰效果，如安森美的PLC Modem AMIS-49587采用S-FSK和ASK自动切换的方式来应对常见的窄带干扰，一般情况下，PLC Modem工作在所谓S-FSK调制方式，两个载频分开得较远(>10kHz)，如果有窄带干扰影响了某一个载频，调制解调器还可以利用另一个载频通信，此时调制解调器工作在ASK调制方式。

窄带单载波方案在成本上也具备一定的优势。传统意义上使用OFDM技术尤其是宽带OFDM技术会带来成本的提升，这是因为基于OFDM技术的PLC方案通常采用多达几十组的载波频率，由于载波的冗余使其对窄带干扰具有较好的抑制能力，通讯速率可以相应提高，信道带宽的利用率也较高，但以目前的技术水平，相对通常基于MCU的窄带方案，OFDM调制解调需要复杂得多的算法和很高的精度。安森美和赛普拉斯的的都认为，OFDM一般使用DSP进行处理，这在成本和功耗上需要增加许多。当然，如果只是窄带的OFDM，MCU也可胜任，比如力合和美信的OFDM多载波方案都是基于MCU来实现的。

在窄带单载波领域，如上面提到的，目前安森美提供的是S-FSK/ASK双模的解决方案，安森美半导体AMIS-30585在AMR领域已有多年成功应用。AMIS-49587是与其引脚兼容的新一代PLC Modem，采用S-FSK/ASK模式，通讯速率达到2,400bps，同样依托于IEC 61334规范，采用到的智能自适应中继方案。而赛普拉斯可以提供基于FSK调制的单载波PLC解决方案，该方案是从PHY调制解调器、网络层协议到完整的耦合电路参考设计的全套解决方案，它包括三个器件：CY8PLC10、CY8CPLC20和CY8CLED16P01，其中，CY8CPLC20是一个可编程的SoC，它集成了PHY调制解调器和网络协议。赛普拉斯在业内个真正实现了可编程的PLC解决方案，CY8CPLC20既具备可编程SoC可编程特性和灵活特性，同时又具备PLC所需的性能。

虽然窄带单载波方案已有成熟的应用，但OFDM多载波调制因其出色的抗窄带噪声性能，以及在提供宽带PLC上所具备的潜力，代表了未来的技术发展方向，尤其是在中国这样电网质量较差的国家是如此。Navid就表示：“OFDM代替单载波调制方式是PLC领域的发展趋势。OFDM的带宽宽，可以传递多数据，这意味着传感器上的测量数据可以被频繁地来回传递，数据可以做加密，多的终端可以被寻址，从而增加了数据容量，且可以采用的数据重传技术以提高性。”另外，OFDM具备的纠错技术如Vitirbi和Reed Solomon可以被用于恢复错误的码元，从而提高传输的成功率。

而美信采用OFDM方式的MAX2990是一颗SoC芯片，基于美信16位MAXQ MCU内核，芯片包含了PHY和。这样的架构保证该方案能够以非常低的成本实现复杂的OFDM技术。此外，美信还新推出了PLC模拟MAX2991。美信还将在2011年推出支持G3标准的OFDM PLC解决方案MAX2992，该芯片进一步发展了MAX2990芯片的技术。安森美在提供目前成熟的PLC方案的同时，也在研制多载波、高速率的PLC产品，以及OFDM的PLC调制解调器。

OFDM两大主流标准对比

在OFDM PLC领域，一些公司已经实验了多种技术，的两种竞争技术是Prime和G3 标准。这两个标准都使用OFDM技术，只是实现的方法不同。两者之间还有许多共同点，比如都是开放的标准，都被很多欧洲大的公共事业公司支持，都有很多半导体公司能够提供相应方案，也都有很多大的表厂支持，颇有些势均力敌的味道。但据Navid介绍，G3采用了一些有的技术来提高数据速率性和易用性，比如自适应的色调映射(tone mapping)，这些技术监视不同子信道并且在的信道上安排多的传输，因此了在差道上的尝试，能够提高数据速率。G3还有强壮的运行模式，确保在噪声较大信道上的高性传输。G3还具备多的纠错技术，它使用两层纠错技术去恢复由于突发噪声带来的错误码元。