Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp - Chương 6, Phần 3: Profibus - Hoàng Minh Sơn
Hệ thống
thông tin công nghiệp
6.3 CAN
4/15/2006
6.3 CAN
1. Giới thiệu chung
2. Kiến trúc giao thức
3. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
4. Cơ chế giao tiếp
5. Cấu trúc bức ₫iện
6. Bảo toàn dữ liệu
7. Các hệ thống dựa trên CAN
2
6.3 CAN
© 2006 - HMS
1. Giới thiệu chung
CAN (Controller Area Network) xuất phát là một
phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel
Lúc ₫ầu ₫ược sử dụng trong công nghiệp ôtô
Công nghệ này cũng ₫ã thâm nhập ₫ược vào một
số lĩnh ghiệp.
Chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898
3
6.3 CAN
© 2006 - HMS
2. Kiến trúc giao thức
Phần chính của lớp vật lý:
— truyền tín hiệu, phương thức ₫ịnh thời, tạo nhịp bit (bit
timing), phương pháp mã hóa bit và ₫ồng bộ hóa.
— không qui ₫ịnh các ₫ặc tính của các bộ thu phát, với
mục ₫ích cho phép lựa chọn môi trường truyền cũng
như c ứng dụng.
Lớp liên kết dữ liệu:
trường, xác nhận thông báo và kiểm soát lỗi.
— Lớp ₫iều khiển liên kết logic (LLC) ₫ề cập tới các dịch vụ
gửi dữ liệu và yêu cầu dữ liệu từ xa, thanh lọc thông
báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng thái.
4
6.3 CAN
© 2006 - HMS
CAL, DeviceNet, SDS
Líp øng dông
Líp 3-6
(Kh«ng thÓ hiÖn)
LLC - §iÒu khiÓn
liªn kÕt logic
kÕt
d÷ liÖu
MAC - §iÒu khiÓn truy
CAN
nhËp m«i tr−êng
M· hãa bit,
T¹o nhÞp/®ång bé nhÞp
Líp vËt lý
(Bé thu ph¸t)
M«i tr−êng truyÒn dÉn
5
6.3 CAN
© 2006 - HMS
3. Cấu trúc mạng & KT truyền dẫn
CAN không qui ₫ịnh cụ thể về chuẩn truyền dẫn
cũng như môi trường truyền thông
Cáp ₫ôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 ₫ược
sử dụng rộng rãi nhất (cấu trúc mạng thích hợp
nhất là ường trụ/ờnnán, u dài
₫ường nhánh < 0.3m)
50kbit/s ở khoảng cách 1000m.
Hai trạrội
(dominant) và mức lặn (recessive)
Nhồi bit (bit 0 sau 5 bit 1) + NRZ
6
6.3 CAN
© 2006 - HMS
4. Cơ chế giao tiếp
Truy nhập bus: CSMA/CA
Đặc trưng của CAN là phương pháp ₫ịnh ₫ịa chỉ và
giao tiếp hướng ₫ối tượng
Tự do, linh hoạt theo kiểu yêu cầu-₫áp ứng
Một trạFRAME
mã căn cước với khung yêu cầu
7
6.3 CAN
© 2006 - HMS
5. Cấu trúc bức ₫iện
Mỗi thông báo ₫ược coi là một ₫ối tượng, có một
căn cước riêng biệt (IDENTIFIER, 11/29 bit)
4 kiểu bức ₫iện:
— Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm
gửi tớ
— Khung yêu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) ₫ược gửi từ
một trạm yêu cầu truyền khung dữ liệu.
phát hiện lỗi bus.
— Khung quá tải (OVERLOAD FRAME) tạo một khoảng
cách u hoặc yêu
cầu dữ liệu trong trường hợp một trạm bị quá tải.
Giữa hai khung ít nhất 3 bit lặn (INTERSPACE)
8
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu
Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 khung hoÆc
khung qu¸ t¶i
(Interframe Space / Overload Frame)
Sè bit
1
1
1
1 12 hoÆc 32 6
0...64
15
7
Khëi ®Çu khung
(Start of Frame)
KÕt thóc khung
(End of Frame)
Ph©n xö
(Arbitration Field)
1 bit ACK delimiter)
KiÓm so¸t lçi CRC
(15 bit CRC sequence,
1 bit CRC delimiter)
D÷ liÖu
(Data Field)
§iÒu khiÓn
(Control Field)
9
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu
Khởi ₫ầu khung là một bit trội, sử dụng cho ₫ồng
bộ hóa.
Ô phân xử là mức ưu tiên của bức ₫iện, chiều dài
12 bit (khung chuẩn) và 32 bit (khung mở rộng):
— mã căn cước dài 11 hoặc 29 bit.
— bit RTR (taiu), phân biệt giữa
Ô dữ liệu có chiều dài từ 0..8 byte, trong ₫ó mỗi
byte ₫ược truyền ₫i theo thứ tự từ bit có giá trị cao
nhất (MSB) ₫ến bit có giá trị thấp nhất (LSB).
10
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung dữ liệu/yêu cầu dữ liệu
Ô kiểm soát lỗi: 15 bit CRC và 1 bit lặn phân
cách. Đa thức phát
G = X15 + X14 + X10 + X8 + X7 + X4 + X3 + 1
Ô xác nhận ACK (Acknowlegment) 2 bit lặn. Mỗi
trạm nhận ₫ược bức ₫iện phải kiểm tra mã CRC,
nếu ₫úng sẽ phát chồng một bit trội trong thời
(một bit phân cách CRC và một bit phân cách
ACK).
Kết thúc khung ₫ược ₫ánh dấu bằng 7 bit lặn.
11
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung báo lỗi
Kho¶ng trèng gi÷a 2 khung hoÆc
khung qu¸ t¶i
(Interframe Space / Overload Frame)
Cê lçi
(Error Flag)
Sè bit
6
0...6
8
Ph©n c¸ch lçi
Error delimiter
XÕp chång cê lçi
møc lÆn
møc tréi
Tr¹ng
(tr−êng hîp lçi chñ ®éng)
12
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung báo lỗi
Cờ lỗi (Error Flag):
— Lỗi chủ ₫ộng (Active Error): Dạng cờ lỗi chủ ₫ộng bao
gồm sáu bit trội liền nhau.
— Lỗi bị ₫ộng (Passive Error): Dạng cờ lỗi bị ₫ộng bao gồm
sáu bit lặn liền nhau, trừ trường hợp nó bị ghi ₫è lên bởi
các b
13
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khung báo quá tải
Kho¶ng trèng gi÷a 2 khung hoÆc
khung qu¸ t¶i
(Interframe Space/Overload Frame)
Cê qu¸ t¶i
(Overload Flag)
Sè bit
Ph©n c¸ch qu¸ t¶i
(Overload delimiter)
XÕp chång cê qu¸ t¶i
møc lÆn
møc tréi
Tr¹ng th¸i logic cña tÝn hiÖu trªn bus
14
6.3 CAN
© 2006 - HMS
6. Bảo toàn dữ liệu
Theo dõi mức tín hiệu của mỗi bit truyền ₫i và so
sánh với với tín hiệu nhận ₫ược trên bus
Kiểm soát qua mã CRC
Thực hiện nhồi bit (nhồi một bit nghịch ₫ảo sau
năm bit giống nhau)
Kiểm soát khung thông báo.
15
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Khả năng phát hiện lỗi
Phát hiện ₫ược tất cả các lỗi toàn cục
Phát hiện ₫ược tất cả các lỗi cục bộ tại bộ phát
Phát hiện ₫ược tới 5 bit lỗi phân bố ngẫu nhiên
trong một bức ₫iện
Phát hidài nhỏ
hơn 15 bit trong một thông báo
không phát hiện) nhỏ hơn 4.7*10-11 .
16
6.3 CAN
© 2006 - HMS
7. Các hệ thống dựa trên CAN
CANopen: “CAN-Bus của châu Âu”
— CAN in Automation phát triển dựa trên CAN, sử dụng lớp
vật lý theo chuẩn ISO 11898 (gần ₫ồng nhất với RS-485).
— Lớp ứng dụng của CANopen ₫ược ₫ịnh nghĩa trên cơ sở
của CAL (CAN Application Layer).
— Các lting ₫iều
khiển chuyển ₫ộng, các dây chuyền lắp ráp và xử lý
nguyên liệu.
mã vạch, cơ cấu truyền ₫ộng và giao diện vận hành.
17
6.3 CAN
© 2006 - HMS
Ưu ₫iểm của CANOpen:
— Độ tin cậy cao nhờ các biện pháp bảo toàn dữ liệu tốt
— Hiệu suất sử dụng ₫ường truyền lớn
— Thích hợp với ₫iều khiển chuyển ₫ộng tốc ₫ộ cao và ₫iều
khiển mạch vòng kín hơn so với các hệ thống mạng khác
dựa t
18
6.3 CAN
© 2006 - HMS
SDS (Smart Distributed System)
Cơ sở hạ tầng truyền thông trong một số hệ thống
₫iều khiển phân tán (DCS) của Honeywell.
Đặc tính tiêu biểu là tính năng thời gian thực,
phù hợp với cả các hệ thống ₫iều khiển có cấu
trúc tập tung ũg hư hâtán
SDS hoạt ₫ộng chủ yếu theo cơ chế hướng sự
Ứng dụng tiêu biểu trong các dây chuyền lắp ráp,
xử lý nsản
phẩm.
19
6.3 CAN
© 2006 - HMS
DeviceNet
Hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN,
dùng nối mạng cho các thiết bị ₫ơn giản ở cấp chấp hành.
Nay ₫ược hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor
Association) quản lý và ₫ược dự thảo chuẩn hóa IEC 62026-
3.
Bổ sung ưa ra các
phương thức giao tiếp kiểu tay ₫ôi (Peer-to-Peer) hoặc
chủ/tớ (Master/Slave).
dài ₫ường nhánh hạn chế dưới 6 m.
Ba tốc ₫ộ truyền ₫ược qui ₫ịnh là 125 kbit/s, 250 kbit/s và
500 kbitủa ₫ường
trục là 500 m, 250 m và 100 m.
20
6.3 CAN
© 2006 - HMS
20 trang
12/05/2022
1520
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp - Chương 6, Phần 3: Profibus - Hoàng Minh Sơn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_he_thong_thong_tin_cong_nghiep_chuong_6_phan_3_pro.pdf
