【正文】 ducer的縮寫,最早由Rosemount公司開發(fā)?其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信,屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品?其通信模型采用物理層?數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層,支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式?由于它采用模擬數(shù)字信號(hào)混和,難以開發(fā)通用的通信接口芯片?HART能利用總線供電,可滿足本質(zhì)安全防爆的要求,并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)?CCLink是Controlamp。 CAN bus目 錄摘 要 IAbstract II第一章 引 言 1 研究背景 1 2 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀 2 主流現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 3 CAN總線的簡(jiǎn)介 6 CAN總線與其他通信方式的比較 7第二章 燒結(jié)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 高爐控制系統(tǒng) 8 8 系統(tǒng)工作方式 9 系統(tǒng)各部分功能 10 操作站的功能 10 稱重皮帶秤及控制儀表功能 10 計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分 11 變頻控制部分 12 現(xiàn)場(chǎng)操作箱 12 系統(tǒng)的過程控制實(shí)現(xiàn) 12第三章 CAN總線的概述 14 CAN總線的概念 14 CAN總線的結(jié)構(gòu) 14 CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 15 CAN總線的主要特點(diǎn) 15 CAN總線的位數(shù)值表示 16 CAN總線的通信距離 16 CAN總線的分層結(jié)構(gòu) 16 CAN報(bào)文的幀結(jié)構(gòu) 17 CAN報(bào)文的幀類型 17 CAN報(bào)文的幀格式 20 CAN總線的擴(kuò)展應(yīng)用及其協(xié)議介紹 22 概述 22 DeviceNet 23 CANOpen 24 CAN總線協(xié)議的內(nèi)容 25 CAN軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 25 CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn) 25 報(bào)文發(fā)送 27 報(bào)文接收 28第四章 CAN通信應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計(jì) 29 配料控制器的協(xié)議 29 配料控制器發(fā)送的信息 30 配料控制器接收的信息 31 主控制器的協(xié)議 33 主控制器發(fā)送的信息 33 34 小結(jié) 35總 結(jié) 36參 考 文 獻(xiàn) 37附錄 A 38附錄 B 41致 謝 44第一章 引 言 研究背景控制器局部網(wǎng)(CANCONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng),由于其卓越性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化?多種控制設(shè)備?交通工具?醫(yī)療儀器以及建筑?環(huán)境控制等眾多部門?控制器局部網(wǎng)將在我國(guó)迅速普及推廣?隨著計(jì)算機(jī)硬件?軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支,并取得了巨大進(jìn)步?由于對(duì)系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求,工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)為:控制面向多元化,系統(tǒng)面向分散化,即負(fù)載分散?功能分散?危險(xiǎn)分散和地域分散?分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的?這類系統(tǒng)是以微型機(jī)為核心,將 5C技術(shù)COMPUTER(計(jì)算機(jī)技術(shù))?CONTROL(自動(dòng)控制技術(shù))?COMMUNICATION(通信技術(shù))?CRT(顯示技術(shù))和 CHANGE(轉(zhuǎn)換技術(shù))緊密結(jié)合的產(chǎn)物?它在適應(yīng)范圍?可擴(kuò)展性?可維護(hù)性以及抗故障能力等方面,較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性?典型的分散式控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?接口與計(jì)算設(shè)備以及通信設(shè)備組成?現(xiàn)場(chǎng)總線(FIELDBUS)能同時(shí)滿足過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需要,因而現(xiàn)場(chǎng)總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個(gè)領(lǐng)域?現(xiàn)場(chǎng)總線的研究與應(yīng)用已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域的熱點(diǎn)?盡管目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的研究尚未能提出一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)場(chǎng)總線的高性能價(jià)格比將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用?同時(shí),正由于現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,也使得現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮,并將為現(xiàn)場(chǎng)總線的完善提供更加豐富的依據(jù)?控制器局部網(wǎng) CAN(CONTROLLER AERANETWORK)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的?由于CAN為愈來愈多不同領(lǐng)域采用和推廣,導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)化?為此,1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(VERSION )?該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分?,?此后,1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具數(shù)字信息交換高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898),為控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化?規(guī)范化推廣鋪平了道路? 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀 由于各個(gè)國(guó)家各個(gè)公司的利益之爭(zhēng),雖然早在1984年國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(IEC/ISA)就著手開始制定現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn),至今統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)仍未完成?很多公司也推出其各自的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一?目前現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)有著以下的特點(diǎn): 目前世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場(chǎng)總線,如法國(guó)的FIP,英國(guó)的ERA,德國(guó)西門子公司Siemens的ProfiBus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGarazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的Pnet,PeterHans公司的FMux,以及ASI(ActraturSensorInterface),MODBus,SDS,Aret,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國(guó)的DeviceNet與ControlNet等等?這些現(xiàn)場(chǎng)總線大都用于過程自動(dòng)化?醫(yī)藥領(lǐng)域?加工制造?交通運(yùn)輸?國(guó)防?航天?農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域,大概不到十種的總線占有80%左右的市場(chǎng)? 每種總線大都有其應(yīng)用的領(lǐng)域,比如FF?PROFIBUSPA適用于石油?化工?醫(yī)藥?冶金等行業(yè)的過程控制領(lǐng)域。CAN總線Sintering blast furnace system based on AT90CAN128 singlechip microputer——CAN Bus CommunicationAbstractWith the development of puter network technology and chip technology, the Controller chip has been significantly improved in the performance, continually Reduced in costs. Network almost has gone deep into every corner of our lives, and control network represented by a field bus is also playing an important role in the industrial and other control systems. Since the 9039。汽車電子在我國(guó)正方興未艾,作為其主要組成部分的CAN總線也得到了廣泛的使用,并且CAN在工業(yè)控制?小區(qū)智能監(jiān)控等熱點(diǎn)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。使得CAN總線成為教學(xué)和科研方面極好的范例和基礎(chǔ)課程課題?關(guān)鍵詞:控制芯片。s of 20th century, automatic control system has changed from the distributed control system (DCS) to the field bus control system (FCS). In the 21st century, field bus control system will bee the mainstream of control area.CAN bus with the advantages of high reliability, low cost, easy availability holds a larger share in field bus of the actual engineering application. As motor electronic is still flourishing, the CAN bus as part of its main ponents has been used widely. And CAN in hot fields such as industrial control, intelligent monitoring of housing estate has a wide range of applications. And all these have made CAN bus making an excellent example and infrastructure issues in teaching and scientific research programs.Key words: Controller chip。LonWrks?PROFIBUSFMS?DevieceNet適用于樓宇?交通運(yùn)輸?農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的縮寫,在1996年11月,由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出,其增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛,在亞洲占有較大份額?在其系統(tǒng)中,可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò),具有性能卓越?使用簡(jiǎn)單?應(yīng)用廣泛?節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)?其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配線復(fù)雜的問題,同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性?CCLink是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò),同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層?2005年7月CCLink被中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件?WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后,WorldFIP的歐洲部分仍保持獨(dú)立,總部設(shè)在法國(guó)?其在歐洲市場(chǎng)占有重要地位,特別是在法國(guó)占有率大約為60%?WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求,而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋,用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接?WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”,并對(duì)FF的H1進(jìn)行了技術(shù)拓展,如速率等?在與IEC61158第一類型的連接方面,WorldFIP做得最好,走在世界前列? INTERBUS是德國(guó)Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場(chǎng)總線,2000年2月成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158?INTERBUS采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡(jiǎn)化模型(1,2,7層),即物理層?數(shù)據(jù)鏈路層?應(yīng)用層,具有強(qiáng)大的可靠性?可診斷性和易維護(hù)性?其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信,具有低速度?高效率的特點(diǎn),并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛浴９ぷ鞣绞接卸N:第一種是儀表自動(dòng)給料,即通過稱重控制儀表鍵盤,任意給定所需給料量,并通過給料量大小變化自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率(電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度)。V(t)的乘積不變,就可以保證物料流量的恒定?即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運(yùn)行速度做出相應(yīng)的調(diào)整,就可以保證物料流量的恒定?在本系統(tǒng)中圓盤給料機(jī)的速度是恒定不可調(diào)的,所以控制流量的恒定只能調(diào)節(jié)皮帶上物料重量,而重量的改變又只能通過改變變頻器的頻率,以改變皮帶秤的速度?,每一個(gè)稱重控制都是一個(gè)“小閉環(huán)”控制系統(tǒng)?稱重儀表檢測(cè)并運(yùn)算q(t)3)顯示各臺(tái)秤的給定流量?實(shí)際流量?下料累計(jì)量,顯示各種原料的瞬間下料量?總流量及總累計(jì)量。4)根據(jù)工藝要求,可隨時(shí)?方便的選定?修改?更換配比和配料總流量。3)具有各料倉(cāng)手動(dòng)配料時(shí)間和配料量的統(tǒng)計(jì)功能?1)當(dāng)系統(tǒng)各測(cè)量單元出現(xiàn)故障時(shí),工藝流程主畫面將以警示色提醒用戶,按下相關(guān)鍵后,可由顯示屏顯示故障代碼。第6位(RTR)表示幀的類型,RTR=0表示為數(shù)據(jù)幀,RTR=1表示為遠(yuǎn)程幀。CAN 只提供了非確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)等?CAN的技術(shù)特點(diǎn)允許各廠商在CAN 協(xié)議的基礎(chǔ)上自行開發(fā)自己的高層應(yīng)用協(xié)議, 給用戶提供了一個(gè)面向應(yīng)用的清晰接口?目前, 許多廠商都根據(jù)自己的意圖并結(jié)合其優(yōu)勢(shì)紛紛推出基于CAN 的總線產(chǎn)品, 如DeviceNet (設(shè)備網(wǎng)) , CANopen , CAN Kingdom , SDS 等?它們都得到CiA (CAN in Automation) 的支持, 符合ISO11898 標(biāo)準(zhǔn), 同時(shí)又各具特色? DeviceNetDeviceNet 最初由Rock well 旗下Allen Bradly 公司研制開發(fā), 為PLC 和智能傳感器設(shè)計(jì)?憑借該公司在可編程控制器和變頻器等方面的優(yōu)勢(shì), DeviceNet在PLC 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用?DeviceNet 可以說是最好的CAN 協(xié)議工業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 得到CiA 的支持, 并由ODVA (開放設(shè)備網(wǎng)供貨商協(xié)會(huì))負(fù)責(zé)它的進(jìn)一步發(fā)展?據(jù)世界著名的市場(chǎng)調(diào)查公司VDC的“工業(yè)分布式遠(yuǎn)程I/ O 的全球市場(chǎng)和用戶需求”研究報(bào)告稱, 1999 年的市場(chǎng)份額位居世界第二,到2003 年仍將占第三位?DeviceNet 在CAN 協(xié)議的基礎(chǔ)上加入了自己的應(yīng)用層協(xié)議, 結(jié)合了CAN 總線的優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)也滿足了更為復(fù)雜的要求?涉及的標(biāo)準(zhǔn)有CAN 技術(shù)規(guī)范210A/B?ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)和DeviceNet ?DeviceNet 采用了CAN 物理層協(xié)議中的幾種網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速率125kbps ( 500m) ?250kbps ( 250m) ?500kbps(100m) , 最多支持64 個(gè)節(jié)點(diǎn)?DeviceNet 的數(shù)據(jù)鏈路層完全遵循CAN 規(guī)范的定義, 并通過CAN 控制器芯片實(shí)現(xiàn)?DeviceNet 使用數(shù)據(jù)幀傳送數(shù)據(jù), 遠(yuǎn)程幀沒有被使用, 超載幀和出錯(cuò)幀則用于例外情況的處理? 應(yīng)用層協(xié)議功能 DeviceNet 定義了兩種不同類型的報(bào)文, 稱作I/ O報(bào)文和顯式報(bào)文?I/ O 報(bào)文適用于實(shí)時(shí)性要求較高的I/ O 端子的信號(hào)輸出?I/ O 報(bào)文通常使用優(yōu)先級(jí)高的連接標(biāo)識(shí)符, 通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或廣播