CAN总线协议及CAN在工业控制中的应用.docx

CAN总线协议 及CAN在工业控制中的应用 xxcw4=r? LyiriH业n 4- n^^rvw 集散控制与现场总线技术 指导老师：秦刚 授课学生：梁涛、刘斌、马超、杨宏 CAN总线 x两个部分: X第一部分: X第二部分: CAN总线的基本概念 CAN总线的应用 引* G I 口 X现场总线简述 X 为了适应越来越多的异种计算机系统间互联的 “开放式”系统的需要，人们建立了开放系统互联 (OSI, Open System Interconnection)的基本参考模 式，并于1983年制定了该参考模式的国际标准 (ISO7498) o从此奠定了系统互联标准开放的基础, 对数据通信系统产品的发展起到了重要的促进作用。 ISO7498定义了OSI的7层体系结构。其中，每个层次 都在信息交换的任务中担当相对独立的角色、具有 特定的功能。 由于微处理器的嵌入式应用，导致工业测控 领域中各种仪器仪表、自动化装置和设备的智能化 逐步下移。此变革适应了建立分布式测控系统的需 要和实现工业过程控制系统“危险彻底分散”的要 求，逐步发展为现场总线控制系统(FCS, Fieldbus Control System) . FCS米用全分散式的体系结构， 现场智能仪器仪表和智能化装置具有高度的自治性。 即使局部出现问题，系统中的其他问题仍然可以按 既定的控制规律继续运行，从而大大提高了整个系 统的可靠性。FCS的信号传输实现了全数字化，执行 测控任务的节点将采集到的数据和所执行的操作等 信息转化为数字信号向网上发送，执行管理 任务的节点以数字形式向网上发送命令。由于通信 电缆（双绞线）是所有节点之间的惟一连接，避免 了模拟信号传输过程中的干扰，降低了对环境、接 地等的要求，并保证数据的一致性。由于FCS在体系 结构、价格、安全性和开放性等方面的优势，从21 世纪起将取代DCS成为过程控制系统的主流。 现场总线是一种全数字的双向多站点通讯系统, 按IS07498标准（OSI）提供网络互联，具有可靠性 高、稳定性好、抗干扰能力强、通讯速率高、造价 低和维护成本低等特点。传统的4?20mA控制回路通 常只能传输代表过程变量的一个信号，而现场总线 能够在传送多个过程变量的同时一并传送仪表的标 识符和简单的诊断信息等。由于现场总线是双向的， 因此，能够从 中心控制室对现场智能仪器仪表进行控制，使远程调 整、诊断和维护成为可能，甚至能够在故障发生前预 测。符合开放式标准的兼容性可以使用户选择不同厂 家的产品来构成FCS系统，用户的权益得到了很好的 维护。 在过去的十几年内，现场总线技术得到了迅速 的发展，现场总线仪表已成为智能仪器的重要分支和 发展方向之一。但现场总线至今未能形成统一的国际 标准，造成了多种现场总线共存的局面。一方面由于 现场总线是应用于现场过程控制的通讯网络，涉及许 多底层设备的不同行业标准和用户习惯的继承，以及 不同类型网络互联协议的制定；另一方面，各厂家都 希望自己的技术标 准占有更大份额，以便使国际标准给自己带来更大 利益。目前，世界上较为流行的现场总线有： LONGWORKS, CAN, PROFIBUS, HART, FF等。鉴于 CAN (Control Area Network)总线技术成熟、在 智能仪器和其他现场智能设备中应用广泛，在计 算机测控系统发展的初期，由于计算机技术尚不发 达，计算机价格昂贵，所以人们企图用一台计算机 取代控制室内的所有仪表，因此出现了集中式数字 测控系统。但这种测控系统可靠性差，一旦计算机 出现故障，就会造成整个系统瘫痪。随着计算机可 靠性的提高和价格的大幅度下降，出现了集中、分 散相结合的集散控制系统(DCS)。在DCS中，由测 量传感器，变送器向 计算机传送的信号为模拟信号，下位机和上位 机之间传递的信号为数字信号，所以它是一种 模拟、数字混合系统。 r，制控4以控程蜴所线还Z ,总得力场使少能现性 )期 无)输噂或的a传胡备新衰向用设设度小双场架情人 %嚏 辇扭完 二几人住—^ wrfe怪一 〃强号信。M构易到一 段很信字鬲咻吉容接一 ?有扰数更茬 以JL-八千板2对维行 .吕号他口5非一一〃开 似信其信可丁种低需 以字及养勒这用只 签性)。费， H而噪的确以Z裳 H，的里准―信安仪。 全统场统的个扬缆 系现系制短现电 1 2 ）可控状态：操作员在控制室既可以了解现杨设备 或现场仪表的工作辑况，也能对其进行参裴调塞， 还可预测或寻找故障。整个系统始终处于操作员的 远程监视和控制之中，从而提高了系统的可噎性、 可推性和可维护性。 6)）互换性：用户可以选择不同制造商叫提供的性价 比曩优的现场设备，并将不同品牌的仪装互联。即 俅某金仪泰发生故厘，“换上其他菸牌的同类仪