1.3.4 软件实现与VCOM 虚拟串口
CAN232MB 智能协议转换器、CAN485MB 智能协议转换器都可以通过一个设备配置工具软件,来设置运行时的工作参数,包括串口通讯速率、CAN-bus 通讯速率、网络ID 设备号等,且支持用户自行定义的CAN-bus 通讯速率。
在多点通讯场合,CAN-bus 总线提供一个有效的数据验收/屏蔽功能。在网络中的任一台CAN232MB/CAN485MB 智能协议转换器都可以通过设定一个唯一的网络ID 设备号,来设定本节点设备所允许接收的报文格式。
目前提供有两种软件编程方式,可以方便地实现服务器PC 与CAN232MB/CAN485MB转换器所连接的网络设备进行数据通讯。
1. 使用VCOM 虚拟串口
利用VCOM 虚拟串口软件,可以将一个CAN-bus 网络的任一个CAN232MB 转换器或CAN485MB 转换器当成本地PC 的一个普通串口来进行操作。同一PC 可以最多支持2000个VCOM 虚拟串口。
利用VCOM 虚拟串口方式,车场设备网的每一个功能设备都被映射连接在服务器PC的一个虚拟串口上,对指定编号的串口操作,就相当于直接操作每个用户设备。这一种方式可以直接使用设备厂商提供的动态库操作虚拟串口。
2. 使用VCICAN 接口动态库
通过调用PCI-CAN 接口卡配套的VCICAN 动态库,可以直接操作PCI-CAN 接口卡来发送/接收CAN 报文帧,从而实现CAN-bus 总线通讯。通过这一方式实现车场设备网的数据通讯,可以达到很高的数据有效性。
同时,PCI-9840 四路高速CAN 接口卡支持在Linux、WIN98、WIN2000 和WinXP 等操作系统,并且配套有ZOPC 服务器软件,可以在流行的组态软件(如昆仑通态MCGS、组态王、国外iFix、Intouch 等)或虚拟仪器软件LabView 中实现设备之间的控制与通讯。
1.3.5 方案优点与实践测试
CAN-bus 总线能够较好地适合海关车场设备网的建设。同时,使用CAN-bus 总线方式可以减少车场设备网对人力资源、环境资源的要求,实现远程实时高效监控。
例如,采用CAN 总线组网通讯时,每一批数据的通讯延迟时间是可以预先估算,并可以有效控制的;例如,在100Kbps 时每帧数据(8 字节)在网络上的传输时间为1.1mS,总线的每个节点都可以在3mS 以内对外发送一帧数据。CAN-bus 总线在同一网络中可以连接超过100 个设备单元;每个新增的设备都可以通过一个唯一设定的ID 设备号与其他设备通讯数据。CAN-bus 节点设备允许即插即用,不影响网络的正常运行,无需停机安装。
而且,CAN 总线采用双绞线通讯,通讯材料成本很低,维护方便。同时,CAN232MB转换器或CAN485MB 转换器可以就近功能设备安装,以减少RS-232/RS-485 电缆,为数据通讯提供更强的保障。
另外,推荐在设备网中工作的通讯接口设备,如CAN232MB/CAN485MB 转换器,都有防水、防尘、防雷击处理工艺,且符合工业环境标准(-40℃ ~ +85℃),抗干扰能力强,保障长期工作环境中的网络可靠性。
下面是部分设备在实际运行中的数据流量测试情况。
1.4 其它网络方案之比较
1.4.1 RS-485 总线
RS-485 总线是采用差分传输方式的一种串行网络,也是目前国内应用较多的一种远距离串行数据方式。RS-485 总线使用普通双绞线作为传输介质,采用直线拓朴结构,单条网络线路可连接32 个节点(数据来自于MAXIM 公司的MAX485 数据手册),网络总长度最大可达1200 米。
优点:对于单个节点,电路成本较低,设计容易,实现方便。
缺点:可靠性差,单个节点的故障有可能导致整个网络瘫痪;RS-485 器件容易损坏;且不易界定网络中的故障节点,维护成本相对较高。
适用范围:节点数目较少,传输距离在1 公里左右,安全性要求不高的场合。
表格 CAN-bus 总线与 RS-485 总线的特性比较
1.4.2 Lonworks 总线
Lonworks 总线由美国Echelon 公司于1993 年推出的一种现场总线,也是国际上主流的现场总线标准之一。Lonworks 总线采用神经元芯片为核心技术设计基本节点,LonTalk 通信协议支持7 层网络协议,提供一个固化在神经元的网络操作系统。
相对来说,Lonwork 总线硬件成本相对较高,并不是一个类似CAN-bus 总线的开放协议总线,单节点电路的硬件成本远远大于CAN-bus 节点硬件成本。
1.4.3 以太网
基于802.3 规范的“以太网+TCP/IP”已成为互连网技术中应用最普遍的技术,可以实现数据的远程传输。但以太网的本质特点是采用CSMA/CD 的介质访问控制技术,容易产生“节点”碰撞,无法保证数据的实时性/有效性;而且,实现以太网节点的硬件成本、软件开发费用也大大高于其他各种方式。
国际上正在研究与CAN-bus 网络结合的以太网方案(EtherNET/IP,简称CIP),称为工业以太网,构建可以保证实时性能的网络传输方案。与底层的CAN-bus 网络(设备网)结合,也是未来以太网发展的必然趋势之一。