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為了上位機能方便的與所有的現(xiàn)場儀表進行通信，可以利用現(xiàn)場總線將所有現(xiàn)場儀表與上位機連接成一個網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線是對開發(fā)互聯(lián)參考模型的部分或者全部實現(xiàn)，它能實現(xiàn)多節(jié)點雙向串行的數(shù)字通信。目前應(yīng)用比較廣泛的幾種工業(yè)級現(xiàn)場總線有基金會現(xiàn)場總線、CAN總線、ProfiBus等等。
基金會現(xiàn)場總線(FF)是有現(xiàn)場總線基金會制定的一個國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。FF總線釆用的令牌總線工作方式，即鏈路活動調(diào)動器LAS控制的令牌傳遞方式，只有獲取令牌的節(jié)點才有發(fā)送數(shù)據(jù)的權(quán)限。通訊介質(zhì)為雙絞線、電纜、光纖、無線等等。最大通訊速率2.5Mbps,最大節(jié)點數(shù)32個⑶。
ProfiBus總線廣泛應(yīng)用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域PLC站點的連接。ProfiBus總線存取協(xié)議采取的是混合介質(zhì)存取方式。即主站之間釆用令牌環(huán)的方式，主站與從站之間采用主從的方式。它的通訊介質(zhì)可以是雙絞線、普通電源線、電力電纜線、光纖、無線、紅外等等。它的最大通訊速率可以達到12MbpsoProfiBus總線的缺點就是鋪設(shè)成本高，且結(jié)構(gòu)固定⑶。
CAN總線最初被用與汽車電子中的模塊通信，經(jīng)過多年的發(fā)展，它已經(jīng)在從規(guī)模龐大的高速通信網(wǎng)絡(luò)到成本低廉的低速網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。CAN總線的介質(zhì)訪問控制釆用位仲裁的方式，它的最高通訊速率達到1Mbps,最多可以有110個節(jié)點。
本設(shè)計中，所有的通信都是有上位機主動發(fā)起，相應(yīng)的節(jié)點響應(yīng)上位機的通信請求，因此，這里如果釆用令牌環(huán)的方式，會使對上位機的響應(yīng)在等到令牌環(huán)后才可以發(fā)出，降低了通信的效率，所以這里不適合采用基金會總線，又由于皮帶配料秤系統(tǒng)中通常皮帶機的數(shù)量不會很多，且不同的生產(chǎn)目標(biāo)和生產(chǎn)工藝下，皮帶機的數(shù)量和結(jié)構(gòu)不固定，因此采用成本較高的ProfiBUs總線來組網(wǎng)節(jié)點說并不多的配料秤系統(tǒng)也不適合。本文中采用CAN總線來作為上位機與現(xiàn)場儀表直接組網(wǎng)的現(xiàn)場總線。
控制器局域網(wǎng)（CAN）協(xié)議是一個具有高魯棒性的開放式邏輯總線式的異步串行通信協(xié)議，它在現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。CAN總線網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜多樣的信號傳輸線路以一種標(biāo)準(zhǔn)的、成本較小的方式實現(xiàn)，它具有狀態(tài)檢測和出錯恢復(fù)的功能，抗干擾能力強，可靠性高，在噪聲信號大的工控領(lǐng)域總線通信中非常適用〔成。CAN總線網(wǎng)絡(luò)是由多個CAN總線通信節(jié)點組成，總線節(jié)點平均分步。總線上的節(jié)點可以動態(tài)接入網(wǎng)絡(luò)或者斷開網(wǎng)絡(luò)的連接而不影響整個網(wǎng)絡(luò)中其他通信單元的工作，因此它的節(jié)點數(shù)量可以不固定。這樣就很容易對網(wǎng)絡(luò)進行擴展或者簡化，這在增加系統(tǒng)的功能或者替換故障設(shè)備時會很簡便快捷。CAN總線網(wǎng)絡(luò)釆用異步通信中常用的“線與”機制，總線狀態(tài)分為“隱性”狀態(tài)（Recessivebits,一般對應(yīng)于邏輯電平中的高電平，也就是數(shù)字信號“1”）和“顯性"狀態(tài)（Dominantbits,一般對應(yīng)于邏輯電平中的低電平，也就是數(shù)字信號中的“0”）兩種。在這兩種狀態(tài)同時出現(xiàn)在總線上時，“隱性”位會被低電平的“顯性”位信號拉低電平變?yōu)?ldquo;隱性”位，因此總線在空閑狀態(tài)會處于“隱性”位，一旦有某一個通信節(jié)點發(fā)送了“顯性”位信號，整個總線網(wǎng)絡(luò)就會變成“顯性"位。因而，對于實現(xiàn)CAN總線收發(fā)的物理設(shè)備而言，必須具有發(fā)送邏輯高電平和邏輯低電平的能力。CAN總線的傳輸介質(zhì)中使用最普遍也最低廉的方法是雙絞線，它釆用兩條相互絕緣的線路進行通信，此時這兩條線路分別被稱為“CANH”和“CANL”，它與總線網(wǎng)絡(luò)始端和末端的端接電阻連接，便可以直接與總線節(jié)點或者節(jié)點上的連接器相連。由于釆用差分方式傳遞信號，對于電磁干擾噪聲會在兩條線路上同步產(chǎn)生而被抵消，因此CAN總線通信幾乎不受電磁干擾的影響，同時在雙絞線上加上屏蔽層，可以有效降低高速傳輸時線路產(chǎn)生的電磁輻射對其他設(shè)備的影響。在總線的長度不超過40米的情況下，網(wǎng)絡(luò)通信的速率可以高達IMbit/S,當(dāng)信號的傳輸距離超過1000米時，為了避免信號的衰減和信息的丟失，應(yīng)當(dāng)在總線上加裝專門的信號驅(qū)動電路。
CAN總線具有以下一些優(yōu)點：
(1)多主控節(jié)點
CAN總線網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都會對總線進行監(jiān)聽，一旦發(fā)現(xiàn)總線空閑(即線路處于“隱性”位)時，便可以作為主控制節(jié)點向其他節(jié)點發(fā)送信息?？偩€的使用權(quán)由最先發(fā)送信息的節(jié)點取得，對于同一時刻發(fā)送消息的多個節(jié)點，總線發(fā)送權(quán)由發(fā)送高優(yōu)先級信息的節(jié)點占有。
(2)消息的發(fā)送的沖突檢測
CAN總線協(xié)議對于總線中發(fā)送的信息格式有具體的定義，所有節(jié)點都按照這一固定的格式發(fā)送消息。發(fā)送的消息中包含表示消息優(yōu)先級的ID值，用于在多個節(jié)點同時發(fā)送消息時的發(fā)送權(quán)仲裁，仲裁成功的節(jié)點可以繼續(xù)發(fā)送消息，而沖裁失敗的節(jié)點必須停止消息的發(fā)送。
(3)系統(tǒng)的可擴展性
CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的傳輸節(jié)點在接入網(wǎng)絡(luò)時不需要具有類似以太網(wǎng)中主機IP這樣的地址信息，因此在對整個通信網(wǎng)絡(luò)進行擴展時，不需要對其他節(jié)點進行改造。
(4)通信速度
由于釆用異步通信的形式進行信息傳輸，因此在同一網(wǎng)絡(luò)中通信的節(jié)點必須使用相同的波特率進行信息發(fā)送，一旦某一節(jié)點的發(fā)送速率與整個網(wǎng)絡(luò)不同步，會使所有節(jié)點操作誤判從而癱瘓整個網(wǎng)絡(luò)。不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信則可以設(shè)置不同的波特率。具體的通信速率設(shè)定與網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和傳輸距離相關(guān)。
(5)具有遠程數(shù)據(jù)請求的功能
CAN網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點需要獲得其他節(jié)點的信息時，可以主動發(fā)送“請求幀”消息向相應(yīng)的節(jié)點發(fā)出請求。
(6)錯誤檢測功能-錯誤通知功能•錯誤恢復(fù)功能
所有的通信節(jié)點都可以檢測錯誤。并具有錯誤通知的功能，一旦總線上的錯誤被某一節(jié)點檢測到，該節(jié)點便會向總線上的所有節(jié)點廣播錯誤信息。錯誤被檢測出后，正在進行中的消息發(fā)送會立即停止，并在間隔一定時間后嘗試重新發(fā)送。
⑺故障定位
CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以對產(chǎn)生的錯誤進行分析來判斷是可自動恢復(fù)的總線錯誤如外部干擾還是需要人工干預(yù)的總線錯誤如設(shè)備故障。通過這一手段，可以在總線上發(fā)生錯誤時定位出是否是設(shè)備故障并斷開故障設(shè)備與總線的連接酒。
(8)連接
CAN總線是可同時連接多個單元的總線?？蛇B接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但在實際應(yīng)用中若連接的節(jié)點過多需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和總線的驅(qū)動能力。在波特率要求不是很高的場合，可以連接更多的節(jié)點，而在要求高速通信的場合，則應(yīng)該盡量減少節(jié)點

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