你是否曾经遇到过这样的问题:如何将各种 CAN 设备连接到 PROFINet 网络中?远创智控YC-PN-CAN通讯网关或许能为你解决这个难题!
远创智控YC-PN-CAN网关是一款自主研发的通讯网关,具有将从站功能发挥到极致。它能够将各种 CAN 设备轻松接入到 PROfinet 网络中,让你的设备实现更加高效、稳定的通信。此外,该产品还支持根据节点号进行读写,使操作更加简单方便。
2, 远创智控YC-PN-CAN是自主研发的一款 PROFINET 从站功能的通讯网关。该产品主要功能是将各种 CAN 设备接入到 PROFINET 网络中。
远创智控YC-PN-CAN网关连接到 PROFINET 总线中做为从站使用,连接到 CAN 总线中根据节点号进行读写。
1.2.1 PROFINET 技术参数
● 网关做为 PROFINET 网络的 Device 设备(即从站),带 2 个 RJ45 以太网接口,支持 100BASE-TX,MDI/MDIX 自检测,集成以太网交换机,可以组成链式网络,支持环网冗余。
● 适应 PROFINET V2.3 协议,采用实时(RT)通讯功能,符合: GB/T 251052014《工业通信网络现场总线规范类型 10: PROFINET IO 规范》,IEC 61158-510:2007,IDT。
● 支持的数据长度:输入≤1000 字节,输出≤1000 字节,输入+输出≤2000 字节。
1.2.2 CAN 技术参数● 标准 CAN 2.0 A、2.0B 接口可选
● 波特率:5K~1M 可选
● 可以配置多条 CAN 的接收、发送报文
● 网关自带终端电阻
3.2 PROFINET 的电气连接
3, PROFINET 采用标准 4 芯屏蔽电缆。建议用户使用标准 PROFINET 插头及标准 PROFINET 电缆。有关 PROFINET 安装规范请用户参照有关 PROFINET 技术标准。
3.3 CAN 的电气连接
4, CAN 总线物理层使用双绞线传输
最大的总线线路长度:
波特率bit/s | 1M | 500K | 250K | 125K | 62.5K | 20K | 10K |
总线长度m | 30 | 100 | 250 | 500 | 1000 | 2500 | 5000 |
不同电缆和不同总线节点数量 n 的最大总线电缆长度:
电缆类型 | 1 Lmax(ksm=0.2) | 2 Lmax(ksm=0.1) | ||||
n=32 | n=64 | n=100 | n=32 | n=64 | n=100 | |
TM DeviceNet 细电缆或ISO 11898 电缆 | 200m | 170m | 150m | 230m | 200m | 170m |
TM DeviceNet 细电缆 | 800m | 690m | 600m | 940m | 810m | 700m |
2 0.5mm 或AWG 20 | 360m | 310m | 270m | 420m | 360m | 320m |
2 0.75mm 或AWG18 | 550m | 470m | 410m | 640m | 550m | 480m |
关于总线终端和拓扑结构:
为了增强 CAN 通讯的可靠性,CAN 总线网络的两个端点通常要加入终端匹配电阻,终端匹配电阻的大小由传输电缆的特性阻抗所决定。用户应在实际构成网络中加以考虑。
网关已经在产品内置了 RT 为 120 欧姆电阻,用户若需要将 CAN 的总线终端
接入网络中,只需将 CANL 和 RL 短接,CANH 和 RH 短接。
4. 协议及数据转换 4.1 协议转换原理
网关分别从 PROFIBUS 一侧和 CAN 一侧读写数据,存入各自的缓冲区,网关内部将缓冲区的数据进行交换,从而实现两边数据的传输。
4.2 PROFINET 协议介绍
5, PROFINET 由 PROFIBUS 国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
PROFINET 为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如 PROFIBUS)技术,保护现有投资。
PROFINET 网络中的每个模组都有以下的三个位址:
● MAC 位址。
● 设备名称,是在整个网络组态中对模组定义的逻辑名称。
由于 PROFINET 使用 TCP/IP,会用到 MAC 位址及 IP 地址,但若一设备更换为其他设备,其 MAC 地址会变动,而 IP 地址是动态定址下的结果,为了让网络上的某一设备有固定的名称,因此会使用设备名称。
为了分配 IP 地址、子网络遮罩及预设闸道,定义了以下的二种方式:
DCP(协定)(发现和配置协定)。
4.3 CAN 协议介绍控制器局域网总线(CAN,Controller Area Network)是一种用于实时应用的串行通讯协议总线,它可以使用双绞线来传输信号,是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN 协议用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN 协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达 1Mb/s、同时具有 11 位的寻址以及检错能力。
6, CAN 总线使用串行数据传输方式,可以 1Mb/s 的速率在 40m 的双绞线上运行,也可以使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。 [1] CAN 与 I2C 总线的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。当 CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的 11 位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。
当一个站要向其它站发送数据时,该站的 CPU 将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的 CAN 芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。由于 CAN 总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在 CAN 总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。
7, CAN 网络上的节点不分主从,任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息,通信方式灵活,利用这一特点可方便地构成多机备份系统,CAN 只需通过报文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,无需专门的"调度"。 CAN 的直接通信距离最远可达 10km(速率 5kbps 以下);通信速率最高可达 1Mbps(此时通信距离最长为 40m)。 CAN 上的节点数主要决定于总线驱动电路,目前可达 110 个;报文标识符可达 2032 种(CAN2.0A),而扩展标准(CAN2.0B)的报文标识符几乎不受限制。
8, 在 CAN2.0B 的版本协议中有两种不同的帧格式,不同之处为标识符域的长度不同,含有 11 位标识符的帧称之为标准帧,而含有 29 位标识符的帧称为扩展帧。如 CAN1.2 版本协议所描述,两个版本的标准数据帧格式和远程帧格式分别是等效的,而扩展格式是 CAN2.0B 协议新增加的特性。为使控制器设计相对简单,并不要求执行完全的扩展格式,对于新型控制器而言,必须不加任何限制的支持标准格式。
9, 汽车制造中的应用、大型仪器设备中的应用、工业控制中的应用、智能家庭和生活小区管理中的应用以及机器人网络互联中的应用。同时,由于 CAN 总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、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发展。CAN 已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。
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