CAN总线的PLC通信网络的研究

CAN总线为了适应实际的需要采取了自动化控制系统的方式，通过把多个测量控制仪表统一成连接成为一个网络系统，在依照规范、公开的通信协议在现场测量控制仪表和测量控制设备以及计算机远程控制之间，进行信息交换和数据传输。PLC通信网络可以得益于CAN总线具备的传输距离远、速度快、自动重发功能、解决总线竞争功能、总线仲裁技术、自动检查错误、短帧结构受干扰能力强以及能够优先访问总线的机制等优点建立一个基于CAN总线的PLC通信网络方案。

CAN总线与PLC通信网络的定义

1 CAN总线的定义 (1)基本概念 CAN（Controller Area Network）指的是支持分布式控制系统的串行通信网络，最初研究阶段主要应用于汽车开发方面，具有成本投入少、安全方便、舒适高效的优势，人们逐渐意识到其优势，CAN的应用范围越来越广，在工业设备、工业自动化、医疗设备和船舶等不同领域中均发挥着重要作用。相继研发了大量的电子控制系统，不同系统的可靠性不同，应用的通信中数据类型也有所差异，系统包括多条数据总线，所以存在大量的线束。可靠性、高性能是CAN 最显著的特点，在科学技术发展的同时也获得了极大的进步，被列为目前自动化领域中的一项重点研究课题，可以将其视作自动化领域中的计算机局域网。 (2)优势和特点 现场总线包括控制器局域网CAN，分布式控制系统在CAN总线的支持下发挥重要作用，其优点如下：

第一，使系统具有较强的冗余能力，提高了网络系统中各个节点间数据通信的可靠性和快速性，增强了系统的整体性能。

第二，缩短了开发周期。在通信协议的保障下，CAN接口芯片及控制器芯片的应用更加方便，从而使开发时间更短。

第三，具有国标标准的现场总线，CAN总线已经具有国标标准是因为其通信速率高、简便、性价比高等特点，而且近些年被广泛地应用于各领域，极具竞争力。

第四，CAN 作为目前所有现场总线中的发展前景最为广阔，同时也是工业现场总线中的关键部分，同其他通信总线相比，可靠性、实时性和灵活性是CAN总线突出的特点，凭借其良好的性能和特点，CAN总线的前途越来越宽敞。其特点是完成对通信数据的成帧处理、使网络内的节点个数在理论上不受限制、结构简单以及传输距离和速率。

2 PLC的定义

（1）基本概念 PLC即可编程逻辑控制器，主要应用的是具有可编辑功能的存储器，实现在内部存储中进行相应的算数、顺序控制、计数等一系列的逻辑运算，完成用户发出的命令，实现对不同生产过程、多种机械生产的输出和输入控制，这个过程中主要采取的是模拟形式及数字形式。

（2）功能和特点 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 ①使用方便，编程简单其编程语言的类型主要包括语句表、逻辑图及梯形图等相对简单、清晰的形式，对计算机知识的要求水平不高，所以大大缩短了开发时间，方便进行现场调试工作。 ②功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 ③硬件配套齐全，使用方便，适应性强 PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、规模的系统。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。 ④可靠性高，抗干扰能力强 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。 ⑤系统的设计、安装、调试工作量少 PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间短。 CAN总线的PLC通信网络 1 建立硬件方案使用RS232-CAN适配器，能够对多台联网的PLC实现远程监控和数据通信的方案即每台PLC或者PC都有一个专属的RS-232标准通讯端口，一个RS-232通道和一个CAN-bus通道集成一个网关，能够便捷地将PLC或PC与RS-232端口连接上。PC对PLC网络的集中式监控是由PC和PLC进行数据处理，通过PC网关和PLC网关处理和转发实现的。