船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置,船用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)裝置
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中人教儀廠 CBK-25 船舶CAN-BUS工控互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)裝置
注：按照船舶AMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)
CAN是Controller Area Network的縮寫（以下稱為CAN），是ISO*1國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。 在當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)安全性、舒適性、便利性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被研發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)值類型及對(duì)可靠性的要求不盡相同，由多條總線包括的現(xiàn)象很多，線束的數(shù)量也隨之多加。為適應(yīng)"減少線束的數(shù)量"、"經(jīng)過多個(gè)LAN，實(shí)行大量數(shù)值的高速通信"的需要，1986年德國電氣商博世公司研發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議。此后，CAN經(jīng)過ISO11898及ISO11519實(shí)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
現(xiàn)在，CAN的高功能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用來工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。
CAN控制器按照兩根線上的電位差來判別總線電平。總線電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方經(jīng)過使總線電平發(fā)生改變，將消息發(fā)送給接收方。
CAN連接圖
CAN的特別點(diǎn)
CAN協(xié)議設(shè)定有以下特別點(diǎn)。
(1)多主控制
在總線空閑時(shí)，全部的單元全部可開始發(fā)送消息（多主控制）。
最先訪問總線的單元可獲取發(fā)送權(quán)（CSMA/CA方法*1）。
多個(gè)單元同時(shí)開始發(fā)送時(shí)，發(fā)送高優(yōu)先級(jí)ID消息的單元可獲取發(fā)送權(quán)。
(2) 消息的發(fā)送
在CAN協(xié)議中，全部的消息全部以固定的格式發(fā)送?？偩€空閑時(shí)，全部與總線相連的單元全部可以開始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，按照標(biāo)識(shí)符（Identifier 以下稱為 ID）決定優(yōu)先級(jí)。ID并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，對(duì)各消息ID的每個(gè)位實(shí)行逐個(gè)仲裁對(duì)比。仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級(jí)最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元?jiǎng)t立刻停止發(fā)送而實(shí)行接收作業(yè)。
(3) 系統(tǒng)的柔軟性
與總線相連的單元沒有類似于"地址"的信息。因此在總線上多加單元時(shí)，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層全部不需要改變。
(4) 通信速度
按照整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模，可設(shè)定適合的通信速度。 在同一互聯(lián)網(wǎng)中，全部單元必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣，此單元也會(huì)輸出錯(cuò)誤信號(hào)，妨礙整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的通信。不一樣互聯(lián)網(wǎng)間則可以有不一樣的通信速度。
(5) 遠(yuǎn)程數(shù)值請(qǐng)求
可經(jīng)過發(fā)送"遙控幀" 請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)值。
(6) 錯(cuò)誤檢驗(yàn)測(cè)試功能
錯(cuò)誤通知功能·錯(cuò)誤恢復(fù)功能 全部的單元全部可以檢驗(yàn)測(cè)試錯(cuò)誤（錯(cuò)誤檢驗(yàn)測(cè)試功能）。 檢驗(yàn)測(cè)試出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他全部單元（錯(cuò)誤通知功能）。 正在發(fā)送消息的單元一旦檢驗(yàn)測(cè)試出錯(cuò)誤，會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止（錯(cuò)誤恢復(fù)功能）。
(7) 故障封閉
CAN可以判別出錯(cuò)誤的類型是總線上暫時(shí)的數(shù)值錯(cuò)誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)值錯(cuò)誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動(dòng)器故障、斷線等）。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)值錯(cuò)誤時(shí)，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。
(8) 連接
CAN總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線?？蛇B接的單元總數(shù)課程理論上是沒有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接的單元數(shù)多加；提升通信速度，則可連接的單元數(shù)減少。
PCB說明
1、基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
電子回路板（除通信電子回路板之外）應(yīng)用核心板+地板的設(shè)計(jì)思路，核心板設(shè)計(jì)完全相同，只需要按照不一樣的底層基板焊接不一樣的功能模型塊。底層基板的電源部分及通信連接口部分設(shè)計(jì)是完全相同的，其他部分電子回路完成具體的功能。
電子回路板分為：核心板、DO（數(shù)字量輸出）底層基板、DIN（數(shù)字量寫入）底層基板、RO（繼電器輸出）底層基板、AIN（模仿量寫入）底層基板、AO（模仿量輸出）底層基板和通信板構(gòu)成。
2、核心板
圖74：核心板概況
核心板資源簡(jiǎn)介：
圖75：核心板資源
1、CPU及最小單元。
2、4位八段數(shù)碼管2個(gè)，用來指示當(dāng)前板子名稱：如 CanbusdO，CanbusrO，CanbusdI, CanbusAO，CanbusAI分別代表數(shù)字量輸出、繼電器輸出、數(shù)字量寫入、模仿量輸出、模仿量寫入電子回路板。
3、調(diào)節(jié)測(cè)試及復(fù)位連接口。
4、底層基板連接口。
5、底層基板連接口。
6、底層基板連接口。
7、底層基板連接口。
8、DA單元。
9、AD單元。
10、AD單元。
11、模仿量電源單元。
12、USB轉(zhuǎn)TTL連接口單元。
13、CAN連接口單元。
14、RS485連接口單元。
15、RS232連接口單元。
16、狀態(tài)指示燈：針對(duì)輸出（DO/RO/AO）類型的電子回路板，如果該區(qū)域指示燈有紅色顯露，代表系統(tǒng)控制輸出功能，如果顯露藍(lán)色，代表硬件（其他寫入電子回路板）控制器輸出通道。
17、功能選用開關(guān)。（固定設(shè)定，絕對(duì)不能更改。）
18、掉電數(shù)值存儲(chǔ)芯片。
19、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)單元。
20、DA單元。
21、運(yùn)行指示。（電子回路板運(yùn)行指示燈，以1hz的頻率閃爍。）
3、底層基板共性資源簡(jiǎn)介：
圖76：電子回路板共性資源
1、電源寫入連接口，控制電子回路和數(shù)字量驅(qū)動(dòng)電子回路建議分別單獨(dú)供電，也可以共用一路電源。針對(duì)DI/DO/RO三塊電子回路板，因?yàn)槿可婕暗酵獠繑?shù)字量的驅(qū)動(dòng)，全部應(yīng)用光電隔離的形式，因此需要兩路電源同時(shí)供給，對(duì)于AI/AO可以只提供控制電子回路24V。從上往下連接口定義：控制電源24V+,控制電源24V-,IO電源24V+,IO電源24V-。
下面兩個(gè)船型開關(guān)是電源開關(guān)，控制電源和IO電源分別控制，上面控制的是控制電源24V,下面控制IO電源24V。
2、控制電源處置整理單元。
3、內(nèi)部寫入/輸出，外部寫入/輸出變換開關(guān)，有的電子回路板模型塊可以同時(shí)對(duì)內(nèi)對(duì)外輸出，比如RO/DO模型塊，這樣的模型塊不需要變換開關(guān)，其他的全部需要該開關(guān)來變換內(nèi)外信號(hào)源及目標(biāo)。在該開關(guān)附近全部有IN<--->OUT字樣的絲印，撥碼開關(guān)朝向IN所指示的方向，代表使用內(nèi)部的信號(hào)源或輸出給電子回路內(nèi)部，朝向OUT所示的方向，對(duì)標(biāo)使用外部的信號(hào)源或者輸出給外部電子回路。
4、外部接線端子。
5、CANBUS連接口。
6、RS485連接口。
7、RS232連接口。
8、控制位置選用開關(guān)，對(duì)于輸出性質(zhì)的電子回路板，可以選用系統(tǒng)控制或者硬件控制。在該開關(guān)附近有BD Ctrl和SF Ctrl的絲印，開關(guān)撥到BD Ctrl方向代表受硬件控制，對(duì)應(yīng)核心板的狀態(tài)指示燈顯露藍(lán)色；撥到SF Ctrl方向代表受系統(tǒng)控制，對(duì)應(yīng)核心板的狀態(tài)指示燈顯露紅色。
9、核心板接入?yún)^(qū)域。
以上9個(gè)功能區(qū)域?qū)?yīng)的功能每塊電子回路板全部一樣，不再贅述。
4、數(shù)字量寫入電子回路板
圖77：DIN電子回路板
1、光電隔離單元。
2、光電隔離單元。
3、電壓（V）轉(zhuǎn)化單元。5V轉(zhuǎn)為3.3V寫入到CPU對(duì)應(yīng)的GPIO通道。
4、寫入船型開關(guān)。
在硬件控制模式下，改電子回路板的1-10通道控制DO通道的1-10；11-20通道控制RO通道的1-10。
5、數(shù)字量輸出電子回路板
圖78：DIN電子回路板
1、P-MOS管單元。
2、光電隔離單元。
3、指示單元，雙色LED指示，輸出通道激活顯露綠色，輸出通道不激活顯露紅色。
4、CPU電源轉(zhuǎn)化單元。
5、PTC，1A自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
(輸出極性請(qǐng)參考電子回路板絲印，以圖78視角來看為左正右負(fù))
在硬件控制模式下，改電子回路板受電子回路板第1-10路寫入信號(hào)控制。
6、繼電器輸出電子回路板
圖79：RO電子回路板
1、P-MOS單元。
2、光電隔離單元。
3、繼電器單元。
4、指示單元。繼電器激活時(shí)顯露綠色，繼電器沒激活顯露紅色。
5、CPU電壓（V）變換單元。
（輸出接線端子排布見電子回路板絲印，按照?qǐng)D79視角所示，下面一排從左向右分別是 NC/COM/NO.）
在硬件控制模式下，改電子回路板受DI電子回路板第11-20路寫入信號(hào)控制。
7、模仿量寫入電子回路板
圖80：AI電子回路板
1、電壓（V）表指示單元，指示0-25.00界限，內(nèi)應(yīng)的寫入電壓（V）為0-2.5V，對(duì)應(yīng)的外部寫入電流（A）為0-25mA。
2、電位計(jì)單元。
3、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)單元。
（端子接線定義具體按照電子回路板絲印來確定，按照?qǐng)D中視角，下方從左到右依次是：電流（A）寫入+/電流（A）寫入-/24V電源+/24V電源-， 該24V電源是電子回路板對(duì)外提供的，用來給外部傳感器供電的，可以分別接入2/3/4線制的4-20mA電流（A）輸出傳感器）
在硬件控制模式下，該寫入信號(hào)控制模仿量輸出對(duì)應(yīng)的通道輸出。
8、模仿量輸出電子回路板
圖81：AO電子回路板
1、輸出電流（A）顯露，對(duì)應(yīng)顯露00.00-25.00，對(duì)應(yīng)輸出0-25mA電流（A）。
2、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電子回路。
（端子接線定義具體按照電子回路板絲印來確定，按照?qǐng)D中視角，下方從左到右依次是：電流（A）輸出+/電流（A）輸出-/24V電源+/24V電源-， 該24V電源是電子回路板對(duì)外提供的，用來給外部執(zhí)行部位件供電，可以分別驅(qū)動(dòng)2/3/4線制的4-20mA電流（A）寫入執(zhí)行器）
在硬件控制模式下，該輸出信號(hào)受AI電子回路板對(duì)應(yīng)通道控制。
9、通信電子回路板
圖82：通信電子回路板
1、CPU及最小系統(tǒng)單元。
2、Can連接口芯片單元。
3、RS485連接口芯片單元。
4、USB供電處置整理單元。
5、指示單元。
6、掉電數(shù)值存檔單元。
7、RS232單元。
8、調(diào)節(jié)測(cè)試單元。
9、USB連接口芯片單元。
10、功能選用開關(guān)。
11、電源保護(hù)單元。
12、USB連接口。
13、Can總線連接口。
14、RS232連接口。
15、RS485連接口。
10、總結(jié)
該系統(tǒng)主要針對(duì)Canbus通信原理及通信應(yīng)用實(shí)行演示，系統(tǒng)全部控制數(shù)值及反饋數(shù)值全部經(jīng)過Canbus總線實(shí)行交叉?zhèn)鬏?。每一塊電子回路板存儲(chǔ)著在網(wǎng)全部數(shù)值，對(duì)兩兩之間的Can總線通信狀態(tài)全部有就地實(shí)時(shí)的記錄，并而且該記錄也經(jīng)過Canbus傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，數(shù)值在DI/DO/RO/AO/AI之間就地實(shí)時(shí)的周期性的交換（交換周期大約0.7s），通信電子回路板的作用是將Canbus互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)值經(jīng)過USB-TTL路由到PC上，給PC系統(tǒng)提供數(shù)值源，同時(shí)經(jīng)過USB-TTL 接受PC系統(tǒng)的指令，并同步到Canbus互聯(lián)網(wǎng)上，完成系統(tǒng)的控制，因此通信電子回路板不僅僅默默地監(jiān)視著Canbus互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)值，同時(shí)還要下發(fā)命令，與其他全部電子回路板產(chǎn)生交互，其在網(wǎng)狀態(tài)也要受到監(jiān)控，于是這6塊電子回路板形成了兩兩交叉的Can數(shù)值交互模型。在系統(tǒng)中可以監(jiān)視每兩塊電子回路板之間的Canbus聯(lián)通現(xiàn)象。
常見問題：
1、如果我要購買船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置,船用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)裝置，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置,船用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)裝置是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級(jí)到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置,船用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)裝置的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的船舶CAN-BUS工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置,船用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)裝置都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專利與著作權(quán)。
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