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《基于can系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、基于CAN系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是指開放式、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、相互交換操作的雙向傳送、連接智能儀表和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這是一項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，是信息化帶動(dòng)工業(yè)化和工業(yè)化推動(dòng)信息化的適用技術(shù)，是能應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的工業(yè)總線，因現(xiàn)場(chǎng)總線潛在著巨大的商機(jī)，世界范圍內(nèi)的各大公司投入相當(dāng)大的人力、物力、財(cái)力來進(jìn)行開發(fā)研究[1]。當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一直是國(guó)
2、際上各大公司激烈競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域，由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷創(chuàng)新，過程控制系統(tǒng)由第四代的DCS發(fā)展至今的FCS(FieldbusControlSystem)系統(tǒng)，已被稱為第五代過程控制系統(tǒng)[2]。而FCS和DCS的真正區(qū)別在于其現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?，F(xiàn)總線技術(shù)以數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，在3C(Computer計(jì)算機(jī)、Control控、Commcenication通信)技術(shù)的基礎(chǔ)上，大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。由于國(guó)際上各大公司在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，仍未形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)都是遵守OSI參考模型[3]。由于現(xiàn)場(chǎng)總線
3、以計(jì)算機(jī)、微電子、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，這一技術(shù)正在從根本上改變控制系統(tǒng)的理念和方法，將極大地推動(dòng)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的影響將是積極和深遠(yuǎn)的?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)代工業(yè)數(shù)字通信的前沿技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的集成，也是信息技術(shù)、測(cè)量技術(shù)在信息時(shí)代的體現(xiàn)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)經(jīng)過10年的研發(fā)、試驗(yàn)和局部應(yīng)用階段，現(xiàn)已開始大量地在中小系統(tǒng)中應(yīng)用，并開始在超大規(guī)模的自動(dòng)化系統(tǒng)工程中應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是工業(yè)數(shù)字通信時(shí)代的先驅(qū)，它的出現(xiàn)正在引起工業(yè)控領(lǐng)域的一次前所未有的技術(shù)革命?，F(xiàn)場(chǎng)總線不僅僅是分散于最底層的控制系統(tǒng)，而且是建立于整個(gè)工業(yè)體系的通信系統(tǒng)，它的通信
4、協(xié)議建立在控制策略之上，標(biāo)準(zhǔn)的編程語言(DDL)和強(qiáng)大的通信功能，使現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)成為貫徹操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是工業(yè)控制發(fā)展的必然趨勢(shì)，將逐步取代傳統(tǒng)的控制方法。CAN總線(ControlAreaNetwork，控制局域網(wǎng)絡(luò))最初是由德國(guó)Bosch公司為汽車內(nèi)部的監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ,BMW，PORSCHE，ROLLS-ROYCE等都己采用CAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信[6]。CAN是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層協(xié)
5、議。CAN總線專用接口芯片中以固件形式集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能：可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括：位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等多項(xiàng)工作。CAN總線各節(jié)點(diǎn)之間依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問，以廣播的形式進(jìn)行通信CAN總線產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活方便、可靠性強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到工業(yè)界青睞。據(jù)1992年成立的國(guó)際CAN用戶和制造商非營(yíng)利組織CiA(CANinAutomation)統(tǒng)計(jì)，在1998年銷售了9700萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中80%安裝于歐洲。CAN節(jié)點(diǎn)的80%應(yīng)用于車輛，其余應(yīng)用于嵌入式網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制系統(tǒng)，如工廠控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
6、、機(jī)床控制系統(tǒng)等。在歐洲高能物理項(xiàng)目CERN中也采用了CAN總線，由于CAN總線本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍已不再局限于汽車行業(yè)，而向機(jī)械工業(yè)、數(shù)控機(jī)床及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，因此對(duì)其通信格式的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。1991年9月PhilipsSemiconductors制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(Version2.0)。該技術(shù)規(guī)范包括了A和B兩部分。2.0A給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，而2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)輸上數(shù)據(jù)信息交換一高速通信控制器局域網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898[12]，為控制器局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化鋪平了道路
7、。CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于其采用了許多新技術(shù)及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，因而一些世界著名的汽車廠商如BENZ，BMW，ROLLS-ROYCE等都采用CAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。其特點(diǎn)可概括如下：1.CAN為多主方式工作，也就是說網(wǎng)絡(luò)上的任何一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式比較靈活，而不用站點(diǎn)地址等節(jié)點(diǎn)信息。2.CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)
