咨询电话

ENGLISH0755-88840386
学习专题

咨询电话

0755-88840386
您的位置:首页 > 学习专题 > 专业技术专题 > 工业自动化称重仪表>详情页

称重仪表现场总线的选择

发布时间:2020-12-14 16:08:13 |来源:网络转载

为了上位机能方便的与所有的现场仪表进行通信,可以利用现场总线将所有现场仪表与上位机连接成一个网络。现场总线是对开发互联参考模型的部分或者全部实现,它能实现多节点双向串行的数字通信。目前应用比较广泛的几种工业级现场总线有基金会现场总线、CAN总线、ProfiBus等等。
基金会现场总线(FF)是有现场总线基金会制定的一个国际现场总线标准。FF总线釆用的令牌总线工作方式,即链路活动调动器LAS控制的令牌传递方式,只有获取令牌的节点才有发送数据的权限。通讯介质为双绞线、电缆、光纤、无线等等。最大通讯速率2.5Mbps,最大节点数32个⑶。
ProfiBus总线广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域PLC站点的连接。ProfiBus总线存取协议采取的是混合介质存取方式。即主站之间釆用令牌环的方式,主站与从站之间采用主从的方式。它的通讯介质可以是双绞线、普通电源线、电力电缆线、光纤、无线、红外等等。它的最大通讯速率可以达到12MbpsoProfiBus总线的缺点就是铺设成本高,且结构固定⑶。
CAN总线最初被用与汽车电子中的模块通信,经过多年的发展,它已经在从规模庞大的高速通信网络到成本低廉的低速网络中得到广泛应用。CAN总线的介质访问控制釆用位仲裁的方式,它的最高通讯速率达到1Mbps,最多可以有110个节点。
本设计中,所有的通信都是有上位机主动发起,相应的节点响应上位机的通信请求,因此,这里如果釆用令牌环的方式,会使对上位机的响应在等到令牌环后才可以发出,降低了通信的效率,所以这里不适合采用基金会总线,又由于皮带配料秤系统中通常皮带机的数量不会很多,且不同的生产目标和生产工艺下,皮带机的数量和结构不固定,因此采用成本较高的ProfiBUs总线来组网节点说并不多的配料秤系统也不适合。本文中采用CAN总线来作为上位机与现场仪表直接组网的现场总线。
控制器局域网(CAN)协议是一个具有高鲁棒性的开放式逻辑总线式的异步串行通信协议,它在现场总线通信系统中的应用非常广泛。CAN总线网络将工业生产中复杂多样的信号传输线路以一种标准的、成本较小的方式实现,它具有状态检测和出错恢复的功能,抗干扰能力强,可靠性高,在噪声信号大的工控领域总线通信中非常适用〔成。CAN总线网络是由多个CAN总线通信节点组成,总线节点平均分步。总线上的节点可以动态接入网络或者断开网络的连接而不影响整个网络中其他通信单元的工作,因此它的节点数量可以不固定。这样就很容易对网络进行扩展或者简化,这在增加系统的功能或者替换故障设备时会很简便快捷。CAN总线网络釆用异步通信中常用的“线与”机制,总线状态分为“隐性”状态(Recessivebits,一般对应于逻辑电平中的高电平,也就是数字信号“1”)和“显性"状态(Dominantbits,一般对应于逻辑电平中的低电平,也就是数字信号中的“0”)两种。在这两种状态同时出现在总线上时,“隐性”位会被低电平的“显性”位信号拉低电平变为“隐性”位,因此总线在空闲状态会处于“隐性”位,一旦有某一个通信节点发送了“显性”位信号,整个总线网络就会变成“显性"位。因而,对于实现CAN总线收发的物理设备而言,必须具有发送逻辑高电平和逻辑低电平的能力。CAN总线的传输介质中使用最普遍也最低廉的方法是双绞线,它釆用两条相互绝缘的线路进行通信,此时这两条线路分别被称为“CANH”和“CANL”,它与总线网络始端和末端的端接电阻连接,便可以直接与总线节点或者节点上的连接器相连。由于釆用差分方式传递信号,对于电磁干扰噪声会在两条线路上同步产生而被抵消,因此CAN总线通信几乎不受电磁干扰的影响,同时在双绞线上加上屏蔽层,可以有效降低高速传输时线路产生的电磁辐射对其他设备的影响。在总线的长度不超过40米的情况下,网络通信的速率可以高达IMbit/S,当信号的传输距离超过1000米时,为了避免信号的衰减和信息的丢失,应当在总线上加装专门的信号驱动电路。
CAN总线具有以下一些优点:
(1)多主控节点
CAN总线网络中的所有节点都会对总线进行监听,一旦发现总线空闲(即线路处于“隐性”位)时,便可以作为主控制节点向其他节点发送信息。总线的使用权由最先发送信息的节点取得,对于同一时刻发送消息的多个节点,总线发送权由发送高优先级信息的节点占有。
(2)消息的发送的冲突检测
CAN总线协议对于总线中发送的信息格式有具体的定义,所有节点都按照这一固定的格式发送消息。发送的消息中包含表示消息优先级的ID值,用于在多个节点同时发送消息时的发送权仲裁,仲裁成功的节点可以继续发送消息,而冲裁失败的节点必须停止消息的发送。
(3)系统的可扩展性
CAN总线网络上的传输节点在接入网络时不需要具有类似以太网中主机IP这样的地址信息,因此在对整个通信网络进行扩展时,不需要对其他节点进行改造。
(4)通信速度
由于釆用异步通信的形式进行信息传输,因此在同一网络中通信的节点必须使用相同的波特率进行信息发送,一旦某一节点的发送速率与整个网络不同步,会使所有节点操作误判从而瘫痪整个网络。不同网络之间的通信则可以设置不同的波特率。具体的通信速率设定与网络的规模和传输距离相关。
(5)具有远程数据请求的功能
CAN网络中的任何节点需要获得其他节点的信息时,可以主动发送“请求帧”消息向相应的节点发出请求。
(6)错误检测功能-错误通知功能•错误恢复功能
所有的通信节点都可以检测错误。并具有错误通知的功能,一旦总线上的错误被某一节点检测到,该节点便会向总线上的所有节点广播错误信息。错误被检测出后,正在进行中的消息发送会立即停止,并在间隔一定时间后尝试重新发送。
⑺故障定位
CAN总线网络可以对产生的错误进行分析来判断是可自动恢复的总线错误如外部干扰还是需要人工干预的总线错误如设备故障。通过这一手段,可以在总线上发生错误时定位出是否是设备故障并断开故障设备与总线的连接酒。
(8)连接
CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但在实际应用中若连接的节点过多需要考虑数据传输的延迟和总线的驱动能力。在波特率要求不是很高的场合,可以连接更多的节点,而在要求高速通信的场合,则应该尽量减少节点

 

本文源于网络转载,如有侵权,请联系删除

分享到