现场总线CAN-bus简介 - 360文档中心

现场总线介绍

Lonworks技术采用的LonTalk 协议被封装在被称为Neuron Chip 的神经元芯片内得以实现，该项技术已广泛应用楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工业过程控制等领域。
（2）现场总线的产生
现场总线是综合自动化的发展需要.. T(time to market); Q(quality) ; C(cost); S(service) ;
要实现整个生产过程的信息集成，实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统。以实现现场自动化智能设备之间的多点数字通信，形成工厂底层网络系统，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。于是，现场总线应运而生。
现场总线介绍
华东理工大学自动化系王学武
主要内容
概念产生现场总线的含义特点和优点几种总线简介现场总线的产生历程现场总线市场分析现场总线产业发展现状现场总线技术的发展趋势国内现场总线发展概况
（1）概念
什么是现场总线？应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。
ARC高级过程自动化分析师Paula Hollywood（研究报告主要作者）说，“最初，现场总线的主要优点被描述为降低布线、设备安装和调试成本……，而最终用户在项目运行成本（OpEx）上实际享受到的好处则更多，因为双向数字通信使通信质量改进以及所链接智能设备能够实现远程诊断使生产过程效率提高。 ARC开展的2006年现场总线最终用户问卷调查也表明，设备维护技术人员和生产现场操作人员效率的提高，是迄今为止现场总线能带来的最大好处。”
市场研究最后得出结论，现场总线最重要的优点在维护和运行中体现出来。该技术本身并不能降低成本；但根据ARC的解释，它充当了“一个能明显降低运行成本且有助于实现运行卓越，使设备管理效率达到新的水平的使能技术。”

比亚迪CAN-BUS系统原理

技术·品质·责任
精诚服务
4
CAN BUS检测
1#CAN短接器舒适组合开关
MCU
G2N
T2G
G2N
G2R
G2X G2X 仪表配电盒
B2D
G2T
多路集成控制模块(MICU)
启动网网关控制器
IK
轴锁
网关
III#CAN短接器（G35A) 动力网
ABS
ECM
TCU
3.1.1 舒适网络：组合仪表、组合开关、MCU（前舱配电盒）、多媒体、窗控系统
3.1.2 启动网络：MICU（仪表配电盒）、转向轴锁、IK控制器 3.1.3 动力网络：TCU、ABS、EMS
技术·品质·责任
精诚服务
3
CAN BUS工作原理
技术·品质·责任
精诚服务
3
CAN BUS工作原理
技术·品质·责任
精诚服务
总线系统相关诊断 1、各模块通过CAN线进行诊断，诊断口3和11脚为CAN-H和CAN-L。 2、各模块都记录有与CAN通讯相关的故障码，判断CAN通讯是否正常。 3、通过诊断仪读出通讯异常时，先检查CAN线是否有故障，如果CAN正常，再检查模块。 4、CAN线是否正常，通过在诊断口测量CAN-H和CAN-L的电阻来判断；在OFF档下测量电阻值在60欧~70欧左右。 ⑤通过测量CAN—H和CAN-L的对地电压；正常情况下，CAN—H的对地电压在2.5V-3.5V之间；正常情况下，CAN—L的对地电压在1.5V-2.5V之间；
技术·品质·责任
精诚服务
硬线保护电路——近光灯
组合开关
CAN-H
CAN-L
多路集成控制模块

CAN-bus现场总线基础教程【第6章】CAN总线应用层协议(CANopen)-CANopen协议简介(22)

文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.第6章 CAN 总线应用层协议——CANopen1.1 CANopen 协议CANopen 协议是在20世纪90年代末，由CiA 组织（CAN-in-Automation ）在CAL （CAN Application Layer ）的基础上发展而来，一经推出便在欧洲得到了广泛的认可与应用。

经过对CANopen 协议规范文本的多次修改，使得CANopen 协议的稳定性、实时性、抗干扰性都得到了进一步的提高。

并且CiA 在各个行业不断推出设备子协议，使CANopen 协议在各个行业得到更快的发展与推广。

目前CANopen 协议已经在运动控制、车辆工业、电机驱动、工程机械、船舶海运等行业得到广泛的应用。

1.1.1 CANopen 协议简介图6.1 CANopen 设备结构图6.1所示为CANopen 设备结构，CANopen 协议通常分为用户应用层、对象字典以及通信三个部分。

其中最为核心的是对象字典，这部分将在本章节中介绍。

CANopen 通信是CANopen 关键部分，其定义了CANopen 协议通信规则以及与CAN 控制器驱动之间对应关系，熟悉这部分对全面掌握CANopen 协议至关重要。

用户应用层是用户根据实际的需求编写的应用对象，这部分本书将不作介绍。

1.1.2 CANopen 对象字典CANopen 对象字典（OD: Object Dictionary ）是CANopen 协议最为核心的概念。

所谓的对象字典就是一个有序的对象组，每个对象采用一个16位的索引值来寻址，这个索引值通常被称为索引，其范围在0x1000到0x9FFF 之间。

为了允许访问数据结构中的单个元素，同时也定义了一个8 位的索引值，这个索引值通常被称为子索引。

每个CANopen 设备都有一个对象字典，对象字典包含了描述这个设备和它的网络行为的所有参数，对象字典通常用电子数据文档（EDS ：Electronic Data Sheet ）来记录这些参数，而不需要把这些参数记录在纸上。

现场总线简介

现场总线简介现场总线的产生【1】随着信息与科学技术的迅猛发展，信息交换方式日新月异，并朝着全球化与数字化的方向发展，自动控制系统作为信息与科学技术发展的融合产物，自19世纪以来的近两百年里也发生了巨大变革。

总的来说，一般可将其划分为5代：（1）气动信号控制系统（PCS ）气动信号控制系统是于19世纪中期出现的基于5-13psi的第一代控制系统（2）电动模拟仪表过程控制系统（ACS）电动模拟过程控制系统出现于20世纪50年代，一出现便很快占据控制领域的主导地位它利用0-10mA或4-20mA的电流模拟信号进行现场级设备信号的采集与控制，是第二代控制系统但由于模拟信号精度较低并易受干扰，所以很快便被新的控制系统取代（3）集中式数字控制系统（CCS）随着数字计算机技术的发展和应用，20世纪70年代左右集中式数字控制系统（CCS）出现并占据主导地位，称为第三代控制系统。

集中式数字控制系统能够根据现场情况进行及时控制和计算判断，并且在控制方式和时机的选择上能进行统一调度和统筹安排。

另外，由于采用单片机等作控制器，数字信号的传输在控制器内部进行，这样不仅克服了ACS系统中模拟信号精度低的缺点，而且也提高了系统的抗干扰能力。

但由于该系统对控制器本身有很高的要求，而当任务增加时，控制器的效率将明显下降，很难保证满足对控制器足够的处理能力和极高的可靠性的要求（4）分散式控制系统（DCS）20世纪80年代初，微处理机的出现和应用促使了第四代控制系统——分散式控制系统（DCS）的产生。

DCS系统采用集中管理、分散控制，即将管理与控制相分离：上位机执行集中监视管理，下位机在现场进行分散控制，它们之间用控制网络相连实现信息传递。

与之前几代控制系统不同，分散式的控制系统降低了系统中对控制器处理能力和可靠性的要求。

（5）现场总线控制系统（FCS）20世纪80年代中后期，随着微电子技术和大规模以及超大规模集成电路的快速发展，顺应以上需求，国际上发展起来一种以微处理器为核心，使用集成电路实现现场设备信息的采集传输处理以及控制等功能的智能信号传输技术——现场总线，并利用这一开放的、具有可互操作性的网络技术将各控制器和现场仪表设备实现互连，构成了现场总线控制系统。

CAN总线培训资料

CAN-BUS BUS的功能
2、CAN-BUS的功能 CAN-BUS的功能（1）、实现电器功能集成控制；实现电器功能集成控制；）、实现电器功能集成控制实现信号测试与故障诊断；（2）、实现信号测试与故障诊断；）、实现信号测试与故障诊断实现在线编程；（3）、实现在线编程；）、实现在线编程（4）、实现各车型配置与生产和销售）、实现各车型配置与生产和销售信息相结合；信息相结合；提高电器系统的抗干扰性、（5）、提高电器系统的抗干扰性、可）、提高电器系统的抗干扰性靠性、灵活性、实时性。靠性、灵活性、实时性。
CAN-BUS的特点的特点
4、CAN-BUS的特点 CAN-BUS的特点通讯介质：双绞线、（1）、通讯介质：双绞线、同轴电光纤；缆、光纤；（2）、通信速率：）、通信速率：通信速率 1Mbps(40m)~5Kbps(10Km)； 1Mbps(40m)~5Kbps(10Km)；（3）、通讯方式：采用串行通讯；）、通讯方式：采用串行通讯；通讯方式数字信号编码方式：（4）、数字信号编码方式：采用曼彻）、数字信号编码方式斯特编码；斯特编码；（5）支持节点数：110个。支持节点数：110个
CAN-BUS的关键技术的关键技术
5、CAN-BUS的关键技术 CAN-BUS的关键技术结构模型：物理层PH CANPH（（1）、结构模型：物理层PH（CAN-H、 CAN- ）、数据联络层DL、网络层N 数据联络层DL CAN-L）、数据联络层DL、网络层N、传输层T 会话层S 表示层P 应用层A 输层T、会话层S、表示层P、应用层A；（2）、ECU：ECU是CAN技术的核心，其）、ECU：ECU是CAN技术的核心， ECU 技术的核心功能包括：CAN控制器 CAN收发器控制器、收发器、功能包括：CAN控制器、CAN收发器、应用层的软件（CPU-SJA1000-CAN）；用层的软件（CPU-SJA1000-CAN）；（3）、网络结构：多节点、多网关）、网络结构：多节点、网络结构见下图）。（见下图）。

CAN总线详细教程精心编制

CAN总线布置、构造和基本特点
考虑到信号旳反复率及产生出旳数据量，CAN总线系统分为三个专门旳系统
• CAN驱动总线（高速），500Kbit/s，可基本满足实时要求。 • CAN舒适总线（低速），100 Kbit/s，用于对时间要求不高旳情况。 • CAN“infotainment”总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要求不高旳情况。
Canbus旳收发器如图所示，使用一种电路进行控制，这么也就是说控制单元在某一时间段只能进行发送或接受一项功能。逻辑“1”：全部控制器旳开关断开；总线电平为5Vor3.5V； Canbus未通讯。逻辑“0”：某一控制器闭合；总线电平为0伏； Canbus进行通
所以总线导线上就会出现两种状态：状态1：截止状态，晶体管截止（开关未接合）无源：总线电平=1，电阻高
◆ 基于CAN旳应用层协议应用较通用旳有两种：DeviceNet（适合于工厂底层自动化）和 CANopen（适合于机械控制旳嵌入式应用）。 ◆ 任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA）获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制旳、真正免费旳开发DeviceNet产品旳授权。 ◆ DeviceNet自2023年被确立为中国国家原则以来，已在冶金、电力、水处理、乳
汽车电子技术发展旳特点：
汽车电子控制技术从单一旳控制逐渐发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。
电子技术从发动机控制扩展到汽车旳各个构成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。技术旳分类：
单独控制系统：由一种电子控制单元（ECU）控制一种工作装置或系统旳电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。
求
总之，使用汽车网络不但能够降低线束，而且能够提升各控制系统旳运营可靠性，降低冗余旳传感器及相应旳软硬件配置，实现各子系统之间旳资源共享，便于集中实现各子系统旳在线故障诊疗。

CAN总线详细讲解1

同步字符
数据数据字符1 字符2
…
数据字数据校验符n-1 字符n 字符
(校验字符)
CAN 总线系统-基础概念
异步通信(Asynchronous Communication) 在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。收、
发端各有一套彼此独立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。
CAN 总线系统-基础概念 3. 循环冗余码校验(CRC)
循环冗余码校验的基本原理是将一个数据块看成一个位数很长的二进制数，然后用一个特定的数去除它，将余数作校验码附在数据块之后一起发送。接收端收到该数据块和校验码后，进行同样的运算来校验传送是否出错。目前CRC已广泛用于数据存储和数据通信中，并在国际上形成规范，市面上已有不少现成的CRC软件算法。
通过CANBUS-技术找到了解决办法和可能性
只是为了必要的数据交换还能以此来实现必要的数据交换吗？原始网络
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CAN 总线-优点
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换—— CAN数据总线
由于CAN总线的特点，得到了Motorola，Intel，Philip，Siemence，NEC等公司的支持，它广泛应用在离散控制领域，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。
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CAN 总线组成-硬件（通信节点）

CAN总线原理

总线总线是连接多个功能部件的符合一定规范要求的
一组公共信号线计算机中各功能部件之间的信息是通过总线传输的输出设备
CPU
存储器
I/O 接口
输入设备
I/O 接口
总线 BUS
地址总线 AB
CPU
存储器
I/O 接口
输入设备
I/O 接口
输出设备数据总线 DB
帧
数据帧遥控帧错误帧过载帧
帧间隔.
CAN 标准数据帧使用位填充的最大帧长度为127 位
循环冗余校验界定符 1位
仲裁场 12 位帧起始远程传输请求标识符扩展位
控制场 6位数据长度代码
数据场
标识位 11 位
R0
数据值 0 － 64 位
CAN控制器SJA1000在系统中的位置
分布模块1
传感器执行元件 MMI 模块控制器
分布模块2
传感器执行元件 MMI 微控制器
CAN控制器 TX RX
SJA1000 TX 82C250 RX
CAN收发器
CAN总线
SJA1000的模块结构
CAN 总线线路
CAN2.0B 核心模块
SJA1000 主控制器发送缓冲区
扩展位
循环冗余校验 15 位
应答场 2位
帧结束 7位
位填充
无位填充
CAN标准数据帧格式
CAN总线错误位错误填充错误
CRC错误
格式错误 ACK错误
CAN错误帧格式
错误种类
错误状态
位时序
BIT TIME

现场总线

基于CAN总线的网络控制系统设计国内红绿灯交通控制系统中红绿灯切换时间广泛采用固定或者分时段变化的时间间隔，或者由交通指挥中心根据交通状况调整时间间隔，不能够根据实际的交通状况进行动态切换，也不能够根据道路状况预先干预，防止交通恶化。

在极端情况下，可能会出现有车的方向红灯禁行，没车的方向绿灯通行的现象。

这种方式低效、严重依赖于交管部门的工作效率，且一般只能在交通恶化后才可能介入，不能提前预防。

为此本文提出了一种基于CAN总线的红绿灯动态调整系统，它能够根据实际交通状况实时调整红绿灯时间，可以降低道路拥堵几率，保障交通畅通。

一、现场总线综述现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。

它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。

它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。

这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。

当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS(FieldbusControl System)系统，已被称为第五代过程控制系统。

而FCS和DCS 的真正区别在于其现场总线技术。

现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。

由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。

CAN-bus现场总线基础教程【第7章】CAN总线应用层协议(DeviceNet)-DeviceNet规范及简介(28)

DeviceNet 是基于CAN 总线技术并符合全球工业标准的开放型通信网络。

虽然定位于工业控制的设备级网络，但是它采用了先进的通信概念和技术，仅通过一根电缆将工业设备接成网络。

网络中不仅有底端的工业设备，还有像变频器、HMI 这样复杂的设备，这样不仅降低了系统的复杂性，还减少了设备通信的电缆硬件接线，提高系统可靠性，降低安装、维护成本，是分布式控制系统的理想解决方案，因而在世界范围内获得了大力推广和广泛应用，并已成为国际标准、欧洲标准和我国的国家标准。

1.1.1 DeviceNet 规范简介DeviceNet 规范定义了一个网络通信标准，以便组成工业控制系统的各个设备之间可以进行数据通信。

DeviceNet 规范除了提供ISO 模型的应用层定义之外，还定义了部分物理层和数据链路层。

规范中不仅对DeviceNet 节点的物理连接也作了规定，连接器、电缆类型、长度以及与通信相关的指示器、开关、相关的室内铭牌都作了详细规定。

DeviceNet 是建立在CAN 协议基础之上，沿用了CAN 协议所规定的物理层和数据链路层，并补充了不同的报文格式、总线访问仲裁规则及故障检测和隔离方法。

DeviceNet 的功能和特点如表7.1所示。

表7.1 DeviceNet 特点DeviceNet 的应用层协议则采用的是通用工业协议（CIP ）。

CIP 是一个在高层面上严格面向对象的协议。

每个CIP 对象具有属性（数据），服务（命令），连接和行为（属性值与服务间的关系），其主要功能有两个：一是面向连接的通信；二是定义了标准的工业应用对象。

下文详细介绍通信部分。

CIP 通信最重要的特点是它用不同的方式传输不同类型的报文，根据报文质量要求将需要发送的报文分为：显式报文和隐式报文。