西门子6ES7223-1BL22-0XA8厂家供应

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can是controller areanetwork的缩写（以下简称can），是iso化的串行通信协议，can总线是基于osi模型的。本文简介can总线的结构、优点和应用，帮助大家对can总线技术有个初步的了解。

在当前的qiche产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个lan，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国商博世公司开发出面向qiche的can通信协议。此后，can通过is011898及is011519进行了标准化，can现在在欧洲已是qiche网络的标准协议。

1、can总线的结构

can总线的物理层是将ecu(electronic controlunit-电子控制单元，又称“行车”、“车载电脑”等)连接至总线的驱动电路。ecu的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/jiema、位定时和同步的实施标准。

理论上,can总线上的节点数几乎不受限制，可达到2000个，实际上受电气特性的限制，多只能接100多个节点。

can的数据链路层是其核心内容，其中逻辑链路控制(loagie bbbbcontrol，llc)完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制(medium accesscontrol，mac)子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。这些功能都是围绕信息帧传送过程展开的。

2、can总线的优点

①can为多主方式工作，网络上任一节点均可在任一时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。

②在报文标识符上，can上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时需要，优先级高的数据多可在134μs内得到传输。

③can采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息发生冲突时，优先级较低的节点会主动退出发送，而高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下，也不会出现网络瘫痪的情况(以太网则可能)。

④can节点只需要通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。

⑤can的直接通信距离远可达10km(速率5kbps以下)通信速率高可达1mbps(此时通信距离长为40m)。

⑥can上的节点数取决于总线驱动电路，目前可达110个。标准帧报文标识符有11位、扩展帧的报文标识符(29位)的个数几乎不受限制。

⑦报文采用短帧结构、传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低。

⑧can的每帧信息都有crc校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。

⑨can通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。

⑩can节点在错误严重的情况下可自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。

3、can总线的应用

现在can的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面，是当今自动化领域技术发展的热点之一、被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的提供了强有力的技术支持。

can总线连接线

以上是对现场总线技术之一的can的介绍，这部分内容不是很详尽，毕竟我们不是开发者，了解它的使用和特点就已经足够了。下一章昌晖仪表将介绍控制系统的核心部分，计算机技术。写这部分内容的目的是帮助我们掌握计算机技术的基础知识，当然了，这里所说的基础知识不是点点鼠标，换个桌面之类的操作、我们需要了解计算机和控制系统之间的关系，计算机是如何实现的，是如何控制设备运行的。

很多初次接触profinet通讯网络项目组态编程的用户，往往会有这样的困惑：为什么一定要给profinet设备，起一个设备名称呢？而且看起来这个名称还很重要，因为如果事先没有向profinet设备分配并下载名称，那么就算是向其上位机profinet控制器下载了全部项目的硬件组态信息并运行，还是无法与该设备进行正常的profinet通讯，为什么会这样呢？为什么感觉和其它协议的产品用起来有点不一样呢？

想要回答以上这些疑问，我们就必须对profinet协议自身的通讯启动机制有比较清晰与深入的认识，当然事先要掌握一些以太网协议的知识，例如dns、dcp、arp等等。但是如果要做到让普通用户也能马上听懂这种启动的工作机制，怎么办？为此，我想了一个通俗易懂的解释方案，如下所示。

角色扮演：新生入学报到上课

新生，扮演者：profinet设备（例如一些刚出厂的io模块产品）

班主任，扮演者：profinet控制器（例如、机器人控制器产品）

招生办，扮演者：profinet编程者（例如项目工程师、规划等等）

角色扮演开始了，各位看官，回想一下我们小时候上学报到的景象吧。

场景一：设备名称分配与网络规划

招生办汇总出本届新生的信息登记表，主要关键词就是每个新生的姓名（所以每个profinet设备都必须先保存有一个名称）。当然，招生办手头还有班主任信息表，主要关键词也是教师的姓名（所以profinet控制器也必须有设备名称）。然后招生办开始规划分班：每个班级内的学生，名字不得重复，由一名班主任管理。为了便于管理，招生办还为每个新生分配了一个学号（相当于设备ip地址），不过新生刚报到，由于环境陌生一开始还不知道这些事情。为了便于管理学校员工，班主任当然也要有学号工号，这里就不必赘述了。

场景二：网络安装与网络组态下载

招生办将分班信息通知每一名新生，安排新生找到各自的班级教室并入座（这就相当于profinet设备的网络安装）。与此同时，招生办将每个班级的花名册交给班主任，花名册里包含了该班级学生的姓名学号等信息（这就相当于将profinet网络组态信息下载进上位机控制器）。班主任熟读了这本花名册，等到所有新人都落座后，就准备开始与自己班级的学生互动啦（准备开始建立profinet网络通讯）。

场景三：profinet网络启动流程

现在我们就可以开始正常的开班上课了。班主任在开始正式讲课之前，先要点名以确认新同学都到齐没有（这就相当于识别设备名称）。在座的新生听到班主任喊自己的名字后，会举手回应，说到（这就相当于回应识别成功）。班主任看了看这名新生，表示欢迎并告知该学生的学号是xxx（这就相当于设置设备ip地址）。新生表示他已经记住了（这就相当于确认设置设备ip成功）。然后班主任表示感觉不错，进一步和新同学聊了几句了解相互间的状态，并且要求这名新生去拿新课本准备上课（这就相当于建立连接并确认ok）。新生领完新课本并表示状态良好准备上课（这就相当于写入数据并确认ok）。此时班主任说先别急，我来再说说校规班规吧，新生听完后表示完全遵守（这就相当于参数化并确认ok）。后班主任非常满意说，下面我们就开始正式上课吧，学生们说老师好（这就相当于开始通讯应用并确认准备好）。至此，上课就正式开始了（这就相当于profinet网络开始正常工作）。

end

由此可见，老外当初开发profinet通讯协议的时候，也是来源于生活高于生活的。解开层层枯燥的各种术语和复杂的表面现象，核心的理念，其实真的很朴素、很纯真。

作为工业自动化系统中后一段通讯的桥梁，越来越多的和执行机构都集成了can总线之类的通讯接口，但其固化的几个通讯数据格式，面对当前众多复杂的大系统，时常会给设计者带来底层数据冲突的困扰，如何完美解决这一难题，至关重要。

一、问题描述

大家都知道，一个can网络中不同节点发出的报文的id也应是不同的，否则当id冲突的两个节点同时上传数据时会产生错误。但是我们时常会发现某些can接口的传感器或者控制器的报文id是固定的，不具备硬件地址区分。以下图为例，某电机控制器有三条标准帧功能报文，id分别为0x0001、0x0002、0x0003。那么如何在同一个can网络中使用多个同样的电机控制器既可以防止id冲突又可以识别硬件地址呢?

二、解决方案

针对这一问题，可以将致远的can网桥canbridge+加装在各个设备与总线之间，利用其id映射功能，将每台设备的功能id映射为一个带地址字段的新id。这样既可以防止设备上传的报文产生id冲突错误，又可以通过添加的地址字段区分不同的设备。如下图所示，将标准帧id的高8位定义为地址字段，这样就可以通过id区分不同设备的上行下行报文。

图 1 相同canid设备组网

图 2 使用can网桥实现相同canid设备组网

三、设置流程

1、 波特率设置

使用通讯线连接canbridge+和pc机，打开cancfg软件，在基本信息选项卡里点击can1、can2波特率的下拉菜单，均选择所接can设备的对应波特率。

图 3 canbridge+的波特率设置

2、 帧映射设置

在帧映射选项卡里点击使能帧映射，假定网桥的can1端口连接can设备，网桥的can2端口连接can网络。添加如下图所示的映射关系，即可将1号设备的所有功能id关联上硬件地址。同样对其他设备连接的can网桥做类似的设置，即可实现相同canid设备的组网。

图 4 canbridge+的帧映射设置