2017-05-23
CAN 总线与以太网：工业自动化的优确点和替代方案
作者：b体育（福州）有限公司官网 点击：2166
CAN 总线与以太网：工业自动化的优确点和替代方案
KVASER拥有超过30年CAN总线技术的研发经验与超过60种各类CAN总线b体育（福州）有限公司官网。高品质，高可靠性与全面的第三方配套支持赢得了众多用户的口碑，为许多公司内部研发提供更好成本效益的方案。
Kvaser CAN
在工业自动化背景下，如制造工厂和装配线，计算系统用于替代在决策过程中对人力参与的需要。例如，但是可乐工厂无需操作员操作机器来向碳酸瓶内填充正确碳酸化的二氧化碳，而机器本身可以编程完成此任务。虽然有些人对有限的人力参与表示可惜，但这种制造方法几个优点，包括：
l 提高生产力：机器能够以人类更高的速度执行任务，
l 提高b体育（福州）有限公司官网质量：编程完善的机械可以避免人为错误、
l 利润更高：机器更快和更高质量生产的结果
l 灵活性更高：生产变更无需培训
l 安全性得到改善：危险性、重型设备工况下人力参与人较少
l 宕机少：系统性能降低前。可检测到中断或性能错误，即主动服务模式。
请记住，这些优点依赖于正常运行的确定性协议（仅允许基于输入数据的限定性功能和结果）。长期以来，传统CAN（控制器局域网）依赖于这种方式。然而 ，以太网对工业环境的适应，提供更高的数据吞吐量和标准通信软件已经开始挑战这一状况。
kvaser CAN 简介
CAN是一种通信硬件，允许在没有中央计算机中价的系统部分之间进行通信。
这个概念类似于今天的物联网，其中像b体育（福州）有限公司官网的智能手机这样的设备可以用于打开b体育（福州）有限公司官网的房间灯，或者打开b体育（福州）有限公司官网的房门，而不用电脑作为中介。在汽车戒严（CAN总线应用最广泛的行业）中，诸如防抱死制动器、发动机或燃料喷射系纺的电子控制单元（ECU)之间互相通信比较容易，从而使车辆的性能最大化。大工业自动化中，该通信过程可用于在机器人臂的各部分之间传递信息以执行制造任务，或者基于线速度的变化而调整机械性能，以及各种各样的其它复杂的自动化制造和生产过程。也可以通过这种内部通信方式来检测和诊断系统中的错误。而且，可以在任何给定的时间内发关多个报文，CAN协议确定每个报文的优先级，从而使得各个部件之间通信流畅。
Kvaser CAN 协议：可靠性
CAN被认为是传送实时数据最可靠的方法之一。该特点被认为是协议最大的优点之一，可以说是确定最适合工业自动化系统时考虑的最重要因素之一。在制造过程中，不可靠的数据通信可以直接影响生产，导致难以完成对时间敏感的计划任务，无法确保的b体育（福州）有限公司官网质量。通信故障也可能是由于错误未被发现，导致较小的维护问题（如手臂松动）变成更大的问题（如b体育（福州）有限公司官网或机械的损坏）。传统CAN的可靠性是通过多种因素实现的，包括不可能发生的报文冲突和非常短暂的错误恢复时间，它保证了生产中不会出现大师延迟或设备损坏。但是，这个协议并不是没有缺陷。
CAN的主要缺点之一是，相对于网络的延伸长度（可以传送信息的距离），协议的比特率范围有限（信息被传送的速度）。传统CAN通信可以在40米的电缆长度上达到每秒1mbps。值得注意的是，可以通过使用高性能CAN驱动器与标准晶体振荡器相结合来扩展电缆长度或比特率--用户只需要了解应用程序可以承受哪些延迟。虽然这个“限制”过去并没有对传送过程造成明显的中断，但它们被工业以太网超强的比特率和网络长度所超越。
ksaer CAN FD 对工业自动化的影响
CAN FD(具有灵活数据速率的CAN）是CAN 的最新版本。CAN FD 的改进是通过提供约8mbps 速率甚至电缆长度在40米以上来解决有限的比特率问题。CAN FD 还可确保在单个报文中传输更大的数据块（最多64个字节），使“实时”数据更加接近瞬时，剴地保持系统的安全性。CAN FD改进了这些位速率功能，CAN FD 通过在报文传输期间的短的和长的位时间之间的交替来改进这些位速率能力，而不是使用通信的标准时间。更为引人注目的事，特别是对那些对工业以太网升级的价格斟酌的用户来说，CAN FD控制器可用于现有使用的CAN系统，这样的工业自动变得简单而且成本较低。虽然在各个行业中尚未得到广泛使用，CAN FD 的改进使其成为工业自动化中非常有吸引力的选择。
kvaser CAN 和以太网融为一体
虽然CAN和工业以业太网通常会被认为是不协调的，但是这两个系统可以适应一起工作。CAN转以太网网关允许两个协议之间进行通信。这些网关将CAN置于在通信核心位置，但它们允许将以太网包含在有用的位置。虽然CAN 转以太网网关以前被认为繁琐而且难以集成，但是该技术的新改进版本开始进入市场。例如，用于定位、拆卸和更换集装箱港口大型集装箱的运输终端起重机，使用Ethercan（一种轻便的CAN转以太网网关）来连接到终端操作系统。这允许操作员可得到高速以太网端口访问实时的CAN所收集的起重机数据，例如轮胎压力、燃料水平和负载重量。监管人员也可以在某个集中位置快速收到此数据，以确保所有运输终端起重机发挥功能。召唤果检测到问题，例如轮胎压力低，可以在问题由小变大解决起来非常耗时之前快速解决。更好的是这个CAN数据可以远程实时访问，因此世界各地对其由兴趣的都可以查看整个集装箱港的信息。
结论
传统CAN和工业以太网都为工业自动化提供了一系列利益。然而，以太网的缺点，如连接安全性较差以及缺乏行业标准，使得该技术难以被认可。现在CAN已证实的可靠性使其成为工业应用的优先选择。CAN FD提升的性能以及将其集成到现有系统中的便利性使其成为工业以太网广泛更换CAN系统的强大挑战者。随着CAN转以太网兼容性更简易的网关的兴起，将这两者的优势结合起来提供更长远的解决方案即将应运而生。