基于串口PLC的CAN总线协议信息传输的设计与实现.pdf

堡寸串E l P L C ff J C A N 总线协议信息传输的设计与实现 马天宏， 等 基于串口P L C 的C A N 总线协议信息传输的设计与实现 马天宏 ，罗启亮 ，廖伶俐 ， 李小红。 重庆耐德 自动化技术有限公 司 重庆， 4 0 1 1 2 3 重庆工业自动化仪表研究所 重庆， 4 0 1 1 2 3 摘 要介绍 了通过‘ 种转换器c AN 2 3 2 M B， 建立串口PL C与计算机进行C A N总线信息传输的设计与实现 。 关键词C A N 总线 P L C控制器 训‘ 算机 C A N 2 3 2 M B Ab s r t a c t s p a p e r in tr o d u c e dt h r o u a c o n v e r t e r C AN2 3 2 MB． e s t a b l i s h me n t o f s e r i a l P L C a n d c o mp u t e r C A Nb u s d e s i g na n d imp l e me n tat i o n o f me s s a g e t r a n s mi s s i o n ． Ke ywo r d s CANb us ； P I C c o n tr o l l e r； Th ecomp u t e r ； CAN2 3 2 MB 中图分类号T P 3 3 4 ． 4 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 9 2 2 7 2 0 1 2 0 1 0 1 0 8 0 2 0 引言 C A N 总线 C A N b u s C o n t z ’ o l 1 e F A r e a N e t w o r k 口 lJ 控 制器局域 。目前， C AN b U S是应用最广的现场总线同际 标准之 。 CA Nb U S是． 种多土h‘ 式的 行通讯总线 ，可 以实现较高通讯速率、 高抗 电磁 f 扰性 ， 而 日 够检测出 产生的任何错误 ，以保 证实时通讯 的可靠性。P L C P r o g r a m e m a b l e L o g i C C o n t F Ol 1 e r， 全称可编程控制器。 已 发展 多年 ， 稳定、 可靠 ， 其应用范 围可 以覆盖现代工业 的 荇大领域， 满足各类 受控对象 的不同控制要求 。目前控制 器 白带的通讯端 口以串口为主， 由于R S 2 3 2通讯距离短 根据E A T ／ T A I 一 2 3 2 标准， 仅为 1 5 米 ， 而 目 ． ， 只能进行点到 点通讯， 不能直接组多点通讯 络 。 为 了延长R S 2 3 2的通 讯距离，并将 R S 2 3 2节点组成通讯 网络 ，目前广泛使用 R S 2 3 2 ／ R S 4 8 5 信号转换器。 但是，由于R S 4 8 5 通讯本身的局 限性，存实际应用 存存 多小足总线效率低 、系统的 实时件 差、 通讯的可靠性低 、 网络工程调试复杂 、 传输距 离／ 1 理想 、 单总线可挂接 的节 点少 、 应用不 灵活等 ，而通 过 C A N总线 口 丁 以很好的解决这个 问题 。 1 系统设计 设计选用C A N 2 3 2 M B转换器， 来实现R S 2 3 2的多点组嘲 利远程通讯。 C A N 2 3 2 B 转换器内置数据处理微控制器与C A N 摔制器， 能够实现R S 2 3 2 ／ C A N网络的数据智能转换。 图 1 收稿 日期 2 o 1 1 1 0 2 8 作者简介 马天宏 1 9 7 7 一 ， 男， 本科， 主要从事工业自动化项 目的开发与设 计以及 自动化 工程项 目的运作与管理工作。 l 08 图 1由微处理器负责实现通讯协 议， 转换R S 2 3 2 通讯 数据与C A N 通讯数据； 集成C A N 控制器完成C A N 协议的硬件 实现 。 为了提高系统 的抗 F 扰能力， 在C A N数据通道上增 加 了完整的电气 隔离电路 。 隔离 电路采 用光电隔离冗件 ， 自带D C ／ D C电源模块， 无需外接 电源。 C A N 2 3 2 M B转换器具有两路用户接 口。 - 路是C A N ～ b u S 接 口，一 路是R S 一 2 3 2 接 口。 其接口引脚定义如下。 ① 0 0 0 0 0 锶Ⅱ c| 一 毫 e 粤 轧 C a C t i 引脚号 引脚名称 S I 脚含义 1 V i n 电蠹正 2 鲫 电蠢地 0伏 3 C F G 配置引脚 4 G N D 电薰地 5 无连接 6 无连接 7 R e s - c 州 孵壕匹配电阻■一 8 R e s C A N霸络匹配电阻■二 9 al N L C N I L信号媲莲接■ I 1 0 C H c M 信号缝连接■ 图 2 C A N接口的定义如图2 所示。 引脚 1 标 “ V i n” 接外部 9 V ～2 4 V 直流电源， 引脚 2 标示“ 0 V” 是接外部电源 。 引脚3标爪“ C F G” 是转换器的配置引脚。 该脚悬卒时上 电 后 转换 器进 入 正常 转换模 式若 该 引脚 利 引脚 4 标 ， J “ G N D” 相连后 ， 转换器上 电即进入配置模式。 引脚 7标示 “ R e s 一” 和引脚8标示“ Re s” 接C A N网络的终端电阻。 当 C A N 2 3 2 M B 转换器作为C A N b u S 网络终端时， 两引脚间连接 1 2 0 Q的电阻；否则不用安装 1 2 0 Q的电阻。 利用C A N 2 3 2 M B 转换器实现R S 2 3 2 点对点远程通讯。 只 需要将每个用户设备分别连接 一 个C A N 2 3 2 M B转换器， 再通 过双绞线连接两个C A N 2 3 2 M B 转换器的C A N 端口即可。 当通 讯距离较远时， 需要在 C A N网络的两个端点处各安装 1 个 1 2 0 欧姆的电阻， 电阻跨接在C A N H和C A N L上。 在实现通 讯前， 只需要设置C A N 2 3 2 M B 转换器的2 个参 R S 2 3 2 通讯 波特率、 C A N通讯波特率， 其他参数无需进行设置 。 C A N 通 讯波特率可以查找参照数据。 由于C A N 2 3 2 M B 转换器完全支 持C A N 2 ． O A C A N 2 ． O B 协议， 利用C A N 2 3 2 M B实现R S 2 3 2点对 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表2 0 1 2年第 1 期 总第 1 5 9期 点远程通讯，可充分利用 C A N总线的优 点，如传输距离远、 传输速率高、 无损仲裁和错误检测处理等 。 在C A N波特率 为1 0 k b P S时， 数据传输距离可达到 5 k m， 极大地提高 了 R S 2 3 2 数据的传输距离， 同时也能够大大改善 R S 2 3 2 数据传 输的可靠性。如果用户的数据传输距离超过 5 k m距离，则 需要在C A N网络中间安装C A N r e P 中继器。 如图3 所 ， 根据 需要设置相应参数， 町由该端接入C A N总线 网络 。 6 g 引辟号 引脚名称 引 脚含义 1 无毒攘 T c o 藏嚣雀进■ 3 D t譬接收■ 无莲接 a 帅 地垃 e 无连接 7 无莲接 无建接 无连接 图 3 R S 一 2 3 2 端 口是标准的D B 9 孔座，引脚定义符合R S 一 2 3 2 规范 。 这里采用 的是三线连接 ， 该端 町直接与 P L C串口连 接 。 3 数据帧定义 系统通过P L C串口发送以下数据帧 ， 帧 I D 暂设为1 l 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 位标准帧 通过C A N 2 3 2 M B 转换为C A N 报文， 然 后接C A N 转 2 3 2转换器， 计算机通过串口调试助手软件得 到信息帧如 图4所示 。 发 送第 一帧 O I l S I 商 位 } S I 低位 l O 2 I S 2 高 位 l S l 低位 l O 5 { D 发送第 二帧 堡 I l L 1 _ 一 注 1 信号定义 S 1 、 S 2 、 S 3 为模拟量值， D 1 、 D 2 、 D 3 为开关量值 。 2 发送帧 与帧之 时『 U J 问隔为 0 ．1 S 4 4 结束语 本文选用的C A N 2 3 2 MB转换单兀在但针对／ f 同的控制 系统，在硬件和软件上需作相应的改动 。系统通过控制器 上 自带的R S 一 2 3 2 端口通过C A N与上何机实现数据变换。 将 R S 2 3 2通讯 络转换成C A N通讯 络，以更好地解决建立远 程 通讯 网络 的问题 。 参考 文献 [ 1 ] 邬宽口』 J ． C A N 总线原理和应用系统设计[ M l北京 北京航空航人 人学H { 版社， 1 9 9 6 ． 『 2 ]下东威， 顾宏， 洪义半． 基 C A N 总线的安全巡检系统的信息采 集及处珲[ J ] ． 电子产品世界， 2 0 0 2 4 ． [ 3 ]周风余， 鲁守银， 李贻斌等． C A N总线系统智能节点设计 与实现 [ J ] ． 微计算机信息， 1 9 9 9 6 2 5 2 7 ． 上接第1 0 5页 2 液晶显示模块 通过液晶屏将 甲烷浓度信息实时 显 示出来 。 3 串口通信模块 控制检测仪与上位机 的通信 ，以 完成 串行 口的初始 化及其设置 。 4 报警模块 当测量值超过或不足预先设定值进行 声光 报警 。 5 结语 本研 究设计 的红外吸收 型 甲烷 浓度检 测仪体积 小方 便携带 ，操作简单 ，能实时检测 甲烷气体 浓度 ，并通过显 示屏直观地显示出来 。 当前所测浓度超过预先设定的浓度 时蜂 鸣报 警 ， 提醒 作业 工人 。 能 利用计 算机 完成 数据处 理 ， 可 以直观地显示信号数据和波形 ， 实现检测仪参数 的 设定和修改 。 当检测仪脱离计算机使用时 ，可将测得 的浓 度值保存到检测仪中，以供后期测试分析 。 该仪器设计之 初是为了检测 甲烷气体的浓度 ， 若更换 不同频率的红外光 源 ， 更 改控制器 的部分程序 即可检测 其他气体 的浓度 。 参 考文 献 [ 1 ]张剑英， 程 健， 侯玉华等． 煤矿瓦斯浓度预测的A N F I S 办法研究 [ J ] r f 1 同矿业人学学报， 2 0 0 7 ， 7 4 9 4 4 9 8 ． [ 2 ] 冉毅， 乇超， 陈子爱． 农村广 l 用 气服务阙点模式综合分类 探讨 [ J ] ． I { | 国沼气， 2 0 1 0 ， 2 8 5 4 1 4 3 ． [ 3 ] 董红敏． 育肥猪舍 f．『 I 烷排放浓度和排放通最的测试 与分析 [ J ] 农业工程学， 2 0 0 6 ． 2 2 O 1 1 2 3 1 2 7 ． [ 4 ] 陆婉珍， 现代近红外光谱分析技术[ M ] ． 北京 【 { I 同石化出版社， 2 0 00 ． [ 5 ] 曾兀儿． 分析化学[ M ] ． 北京 科学 版社， 2 0 l 0 ． [ 6 ] 胡大可． M S P 4 3 0 系列单片4 J L C 语言程序设计与开发[ M ] ． 北京 北 京航天航空人学 版社， 2 0 0 3 ． [ 7 ] 夏林中， 夺世同， 张春晓等． 3 5 ix m_ } 1 红外光源产生概述 [ J ] ． 科 技信息， 2 O l O ， 0 7 4 6 6 7 8 4 ． [ 8 ] 义玉， 叶 文， 王 彬． 红外探测器[ M ] ． 北京 兵器 I 业出版社， 2 0 05 ． [ 9 ] 寇戈， 蒋 平． 模拟I 乜 路 与数7 电路 第2 版 [ M ] ． 北京 电子 r 业出版社， 2 0 0 8 ． [ 1 0 ] 毛学军． 液晶 示技术 [ M ] ． 北京 电子1 业出版卒 十 ， 2 0 0 8 ． [ 1 1 ] 陈振官． 新颖高效声光报警器D T Y [ M ] ． 北京 国防一 r 业 } H 版社， 20 0 5 ． 1 O 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m