CAN 是控制器局域網(Controller Area Network) 的簡稱, Zui早由德國BOSCH 公司提出,用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線規范現已被ISO guojibiaozhun組織制定為guojibiaozhun, 得到了摩托羅拉(Motorola)、英特爾(Intel)、飛利浦(Philips)、Siemens、NEC 等公司的支持, 已廣泛應用在離散控制領域。
CAN 協議也是建立在guojibiaozhun組織的開放系統互連模型基礎上的, 不過, 其模型結構只有3 層, 只取OSI 的物理層、數據鏈路層和應用層。CAN 的信號傳輸介質為雙絞線, 傳輸速率Zui高可達1Mbit/ s/40 m;直接傳輸距離Zui遠可達10 km/5 kbit/ s, 掛接設備Zui多可達110 個。
CAN 的信號傳輸采用短幀結構, 每一幀的有效字節數為8 個, 因而傳輸時間短, 受干擾的概率低。當節點嚴重錯誤時, 其具有的自動關閉功能可以自動切斷該節點與總線的聯系, 使總線上的其他節點及其通信不受影響, 因此具有較強的抗干擾能力。
CAN 支持多主方式工作, 網絡上任何節點均可在任意時刻主動向其他節點發送信息,支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/ 發送數據。它采用總線仲裁技術, 當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時, 優先級高的節點可繼續傳輸數據, 而優先級低的節點則主動停止發送, 從而避免了總線沖突。
已有多家公司開發生產了符合CAN 協議的通信芯片, 如Intel 公司的82527, Motorola 公司的MC68HC908AZ60Z, Philips 公司的SJA1000 等。還有插在PC 上的CAN 總線適配器,其具有接口簡單、編程方便、開發系統價格便宜等優點。
DeviceNet
DeviceNet 是一種低成本的通信連接, 它將工業設備連接到網絡, 從而免去了昂貴的硬接線。DeviceNet 又是一種簡單的網絡解決方案, 在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時, 減少了配線和安裝工業自動化設備的成本和時間。DeviceNet 的直接互連性不僅改善了設備間的通信, 而且同時提供了相當重要的設備級診斷功能, 這是通過硬接線———I/ O 接口很難實現的。
DeviceNet 是一個開放式網絡標準, 規范和協議都是開放的, 廠商將設備連接到系統時,無需購買硬件、軟件或許可權。任何人都能以少量的復制成本從開放式DeviceNet 供貨商協會(Open DeviceNet Vendor Association, ODVA) 獲得DeviceNet 規范。任何制造DeviceNet產品的公司都可以加入ODVA, 并參與對DeviceNet 規范進行增補的技術工作。
DeviceNet 規范的購買者將得到一份不受限制的、真正免費的開發DeviceNet 產品的許可。尋求開發幫助的公司可以通過任何渠道購買使其工作簡易化的樣本源代碼、開發工具包和各種開發服務。關鍵的硬件可以從世界上Zui大的半導體供貨商那里獲得。
在現代的控制系統中,不僅要求現場設備完成本地的控制、監視、診斷等任務, 還要能通過網絡與其他控制設備及PLC 進行對等通信,因此現場設備多設計成內置智能式。基于這樣的現狀,美國Rockwell Automation 公司于1994 年推出了DeviceNet 網絡,實現了低成本、高性能的工業設備的網絡互連。DeviceNet 具有如下特點:
1) DeviceNet 基于CAN 總線技術, 它可連接開關、光電傳感器、閥組、電動機起動器、過程傳感器、變頻調速設備、固態過載保護裝置、條形碼閱讀器、I/O 和人機界面等。其傳輸速率為125~500kbit/s,每個網絡的Zui大節點數是64 個,干線長度為100 ~500m。
2) DeviceNet 使用的通信模式是生產者/客戶(Producer/ Consumer)。該模式允許網絡上的所有節點同時存取同一源數據, 網絡通信效率更高;采用多信道廣播信息發送方式, 各個客戶可在同一時間接收到生產者所發送的數據, 網絡利用率更高。“生產者/ 客戶” 模式與傳統的“源/ 目的” 通信模式相比, 前者采用多信道廣播式, 網絡節點同步化, 網絡效率高;后者采用應答式, 如果要向多個設備傳送信息, 則需要對這些設備分別進行“呼”、“應” 通信, 即使是同一信息, 也需要制造多個信息包, 這樣不僅增加了網絡的通信量, 而且網絡響應速度也受到了限制, 難以滿足高速的、對時間苛求的實時控制。
3) 設備可互換性。各個銷售商所生產的符合DeviceNet 網絡和行規標準的簡單裝置(如按鈕、電動機起動器、光電傳感器、限位開關等) 都可以互換, 為用戶提供靈活性和可選擇性。
4) DeviceNet 網絡上的設備可以隨時連接或斷開, 但不會影響網上其他設備的運行, 方便維護和減少維修費用, 也便于系統的擴充和改造。
5) DeviceNet 網絡上的設備安裝比傳統的I/ O 布線更加節省費用, 尤其是當設備分布在幾百米范圍內時, 更有利于降低布線安裝成本。
6) 利用RS Network for DeviceNet 軟件可方便地對網絡上的設備進行配置、測試和管理。網絡上的設備以圖形方式顯示工作狀態, 一目了然。
現場總線技術具有網絡化、系統化、開放性的特點, 需要多個企業相互支持、相互補充來構成整個網絡系統。為便于技術發展和企業之間的協調, 統一宣傳推廣技術和產品, 通常每一種現場總線都有一個組織來統一協調。DeviceNet 總線的組織機構ODVA。它是一個獨立組織, 管理DeviceNet 技術規范, 促進DeviceNet 在全球的推廣與應用。
ODVA 實行會員制, 會員分供貨商會員(Vendor Member)和分銷商會員(Distributor Member)。ODVA 現有供貨商會員中包括ABB、Rockwell、Phoenix Contact、Omron、Hitachi、Cutler?Hammer 等幾乎所有世界zhuming的電器和自動化元件生產商。ODVA 的作用是幫助供貨商會員向DeviceNet 產品開發者提供技術培訓、產品一致性試驗工具和試驗, 支持成員單位對DeviceNet 協議規范進行改進;出版符合DeviceNet 協議規范的產品目錄, 組織研討會和其他推廣活動, 幫助用戶了解掌握DeviceNet 技術;幫助分銷商開展DeviceNet 用戶培訓和DeviceNet 專家認證培訓, 提供設計工具, 解決DeviceNet 系統問題。
DeviceNet 是一個比較年輕的, 也是較晚進入中國的現場總線。但DeviceNet 價格低、效率高, 特別適用于制造業、工業控制、電力系統等行業的自動化, 適合于制造系統的信息化。
2000 年2 月, 上海電器科學研究所與ODVA 簽署合作協議, 共同籌建ODVA China, 目的是把DeviceNet 這一先進技術引入中國, 促進我國自動化和現場總線技術的發展。2002 年10 月8 日, DeviceNet 現場總線被批準為國家標準。DeviceNet 中國國家標準編號為GB/ T 18858. 3—2002, 名稱為《低壓開關設備和控制設備控制器———設備接口(CDI)第3 部分:DeviceNet》。該標準于2003 年4 月1 日開始實施。
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