电力能源化工交通高可靠行业冗余现场总线CANWeb应用 (含 CAN RS485 Profibus DP Modbus 以太网 EtherNet)

1. 概述：

      工业控制从早期的仪表就地控制、集中控制，已经发展到现在的集散控制系统(DCS)，在过去的20年中，过程工业对DCS系统及相关的仪表装置进行了大量的投入，DCS系统的应用结果得到了用户的肯定；仪表测量4-20mA输入(AI)及控制信号4-20mA输出(AO)是DCS系统与现场设备连接最本质的特点，这是控制系统和仪表装置发展的一大进步。
 
   上图为仪表集中控制系统控制室
    然而现在数字化和网络化成为当今控制网络发展的主要方向；传统的模拟量信号只能提供单个原始的测量和控制信息，信息量少，如气、液体流量变送器除了4-20mA流量信号，还有如温度、压力、密度等信号，并且在仪表信号或控制信号转变成4-20mA模拟信号时会丢失精度、增加延时、易受干扰、增加费用(AD、DA转换电路、每路信号传送的电缆)，所以对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化的现场总线升级，应是其发展的必然趋势。
   现场总线在智能现场设备与自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点、冗余的可靠通信链接。现场总线的出现促进了现场设备的数字化和网络化，并且使现场控制的功能更加强大；这一改进带来了过程控制系统的开放性，使现场总线系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。
    以北京京能高安屯燃气热电有限责任公司为例[4]，机组装机容量845MW，供热能力596MW，是目前国内现场总线覆盖率最大的电厂，总线设备涉及马达控制器，变送器，电动执行器，气动执行器，温度变送器，电磁阀岛，分析仪表等，总机数量近2500台，并通过使用AMS设备管理系统实现所有总线设备的智能管理。
 
       非冗余的现场总线一般只能用于非重要的现场信号的采集，在有控制输出(DO/AO)或有重要的信号测点需采集的现场总线控制系统中，国家标准都有严格的冗余配置现场总线及供电的设计要求及对应的严格测试验收规定；
     现在能做到市场面广、冗余的现场总线大概只有西门子的Profibus DP，尽管DP总线背景强大，并有各大DCS厂家的加持，但DP总线的缺点是内在的，即大包排队问答通信机制，这个缺点使DP通信的实时性差（轮询问答，DP和FF总线宏周期一般在100ms~1s之间，做不到50mS或更小的控制周期[1]）、实际节点少（电厂设计要求不多余15个，实际设计控制在10个以内[2] [3]）、可靠性（包括丢包概率大、丢包检测及丢包重发困难）、中继（不同速度网络的连接困难）、不能全部冗余(大量PA仪表的使用，PA不支持冗余网络)成为槽点，DP的配线、接线、调试都需要特殊的培训[1]，另外DP总线通信部件、节点价格高昂[3]，注定了冗余的DP总线只能在不差钱的大项目中使用（FCS方案投资较同规模机组DCS高约20~30％[1] [3]），研发并推广国产正真的平价、实时、冗余现场总线势在必行。

[1]现场总线技术在火电厂中的应用_钱烨_中国电力工程顾问集团投资有限公司_发电厂的自动化设计
    http://www.360doc.com/content/22/1121/11/6692019_1056898291.shtml
[2]华能九台电厂现场总线应用情况汇报_颜渝坪_西安热工院
    https://www.doc88.com/p-8058703761890.html
[3]浅析现场总线应用现状及其技术经济性_赵晋红_北京朗新明环保科技_电厂热工自动化高工
   https://wenku.baidu.com/view/3b6b2d7627284b73f2425048.html
[4]京能集团高安屯热电智慧电厂建设探索与实践_杨承佐_北京京能高安屯燃气热电_生技部部长
    https://news.bjx.com.cn/html/20200927/1107336.shtml
[5]现场总线在DCS系统中的集成方法
    https://news.bjx.com.cn/html/20140217/491334-2.shtml
[6]AMS智能设备管理在电厂的应用_艾默生过程管理公司
    http://article.cechina.cn/11/0119/05/20110119050017.htm
[7]现场总线技术在电厂的应用思考,赵瑞阳，华东电力设计院自动化
    http://news.eeworld.com.cn/qrs/2012/0723/article_11192.html

 
2. CANWeb现场总线简单介绍（简称CNW）：

    CANWeb现场总线结合CAN总线及以太网的优点，将节点管理功能和实时数据通信功能分离，Web监控节点通信负载及通信质量，Web调试节点及配置参数；不同于轮询主从问答通信，CANWeb是触发小包通信，检测到节点信号变化满足发送条件即发送，实时性更好，通信负载小；CANWeb节点价格与RS485类似，但速度、可靠性却天壤不同，CANWeb总线为双绞线并接或光纤串接通信，布线、接口成本低，总线可选冗余、多主站，已应用于多个电厂DCS系统。
详细见：01CANWeb现场总线介绍.pdf
CANWeb冗余双网现场总线控制系统网络结构分3层：
                   MMI层(人机界面)、控制器层、IO总线层
以太网IP编号（IP最后一个BYTE）的分配标准：
（1）人机界面MMI层： 101~149
（2）控制器层DPU控制器： 01~49，对应冗余模块 51~99
（3）IO总线层CANWeb网关模块：151~199，对应冗余模块 201~249

 
3. 冗余CANWeb网络拓扑结构介绍：

      在现场总线控制系统（FCS）工程设计中，首先必须对每个(对)控制器分配现场控制设备及仪表，大型控制系统先按控制区域分区（如电厂的锅炉、汽机、发电机、电气、化水等），每个控制区域再按控制功能分区（如锅炉的MCS、SCS、FSSS、DAS等），对同功能的多组设备也应分配到不同的控制器中（如：电厂锅炉两侧烟风系统的设备及仪表、控制逻辑组态，应分配在不同的控制器中）；
    现场控制设备及仪表在控制器中的分配方案需设计院、用户及DCS工程公司的签字确认；
   如邹县电厂600MW机组20对控制器分配如下：锅炉侧控制共用11对，汽轮机侧共用8对，电气和其它DAS共用1对；
   每个(对)控制器分配的现场设备及仪表通过现场总线与控制器连接，网络结构图示例如下：
 
    1对控制器（DPU）一般带1对CNW冗余网关，1对CNW冗余网关可带多对光纤中继器去现场和现场控制设备及仪表通信，连接CNW网关的通信线长度控制在25米内，速度为1MBPS；
    GWxxx网关模块、MGWxx管理网关模块、RPFMxx光纤中继主支模块安装在电子间，冗余GWxxx网关与实时DCS连接，所有MGW管理网关通过一个交换机和CNW管理电脑联网，形成 CNW管理系统（CNWMS），CNWMS与实时DCS系统完全隔离，冗余RPFMxx光纤中继主支模块通过光纤去现场通信箱与RPFBxx光纤中继分支模块连接；
    
     RPFBxx光纤中继分支模块安装在现场通信箱内,现场通信箱位置必须尽量使其与连接的现场控制设备、现场仪表的屏蔽双绞通信线最短（建议放在屏蔽双绞通信线的中间位置），速度可选250、125、100、50、20KBPS；

CANWeb网络结构配置灵活，可繁可简（如下图），为用户的使用提供方便；
 
 

4. 国家标准对现场总线规定摘抄：

4.1. 火力发电厂分散控制系统技术条件(DL∕T 1083-2019)

https://www.doc88.com/p-78073690439563.html
5.2.4硬件质量认证的要求
DCS的控制器、I/O模件应通过下述测试和实验，并具有国家检验资质授权的、检验机构出具的检验证书和检验报告:
电磁兼容性(EMC)测试。满足本标准5.2.2.1的要求。
5.4.4现场总线设备电源
5.4.4.1现场总线通信主站应与其所安装机柜的控制处理器(CP)采用同一的冗余电源。
5.4.4.2 通过总线给就地总线设备供电的直流电源应独立配置。
5.4.4.3 现场总线线路上的通信组件(光电转换器、中继器、转换器、链接器等)应配置冗余供电电源。
......
5.9 现场总线通信设备
5.9.1现场总线通信主站应为DCS过程控制站(DPU)的一体化模件，通过DPU内部总线与控制处理器(CP)通信。
5.9.2现场总线通信主站应能与常规I/O模件安装在同一DPU中，并协同完成工艺现场信号采集与传输功能。
5.9.3现场总线通信主站应能与采用相同通信协议的从站设备在确定的周期内完成信息传输，宜采用应答方式与非周期数据进行通信。
5.9.4 现场总线通信主站应具有通信模块和通信线路冗余的功能，冗余模块及冗余线路能进行无扰切换。
5.9.5对于采用过程现场总线PROFIBUS DP通信协议的主站不仅能与采用PROFIBUS DP协议的从站设备进行通信，而且能通过PROFIBUS DP/PA转换器连接采用过程现场总线PROFIBUS PA协议的从站设备。

标注：PA协议为非冗余总线，和5.9.4矛盾？？？国标中一遇到PA协议，好像对冗余的要求就没有了？

 
4.2. 火力发电厂分散控制系统验收导则(国家标准计划GB/T 30372—202X)：

由 TC376（全国电站过程监控及信息标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中国电力企业联合会；主要起草单位 西安热工研究院有限公司 、国能新能源技术研究院有限责任公司等（已有PDF版 可VX索取）。
 对采集信号扫描周期的要求
.............
5.10 系统时间响应测试验收
5.10.1 控制器处理周期
应按GB 36293-2018 中5.5.1 的规定进行下列控制器处理周期测试：
a） 处理模拟量控制的扫描周期应不大于250ms；
b） 对于要求快速处理的控制回路应不大于125ms；
c） 对于温度等慢过程控制对象，扫描周期不大于500ms；
d） 处理开关量控制的扫描周期应不大于100ms；
e） 汽轮机紧急跳闸系统（ETS）应不大于50ms；
f） 执行汽轮机超速跳闸保护（OPT）部分的逻辑，扫描周期应不大于20ms；
g） 按DL/T 656 中的规定，采用硬件的OPC 控制器的动作回路的响应时间应不大于20ms；采用软件系统的OPC 处理周期应不大于50ms。
...............
 对现场总线测试验收的要求:
...............
5.16 现场总线测试验收
5.16.1 现场总线硬件系统测试验收
硬件系统测试应进行如下工作：
a) 检查现场总线通信主站，应采用与DCS 一体化的模件；
b) 检查通过总线给就地总线设备供电的直流电源，应独立配置；
c) 检查现场总线网段上通信组件（光电转换器、中继器、转换器、链接器、耦合器、有源终端电阻等）的供电电源，采用冗余配置；
d) 现场总线通信主站与通信模块和通信线路采用冗余方式，冗余模块及冗余线路能进行无扰切换；
f) 当现场总线网段上存在需总线供电的设备时，在网段供电压降、电流不超过硬件系统限制的情况下，该网段应能正常通信。
g) 检查现场总线设备通信速率应满足工艺系统要求。
5.16.2 现场总线软件系统测试验收
软件系统测试应进行如下工作：
a) 检查现场总线通信主站能够对现场总线通信从站的状态、I/0 数据、通信参数、诊断数据正确显示。
b) 现场总线通信从站的I/O 及状态、诊断数据应与常规I/O 信号共用同一个系统数据库。
c) 在保证DCS 正常运行的条件下，可采集部分重要的非循环数据。
d) 采用结构清晰的显示方式表达现场总线各要素的构成、参数，如树状目录、网段拓扑图等。
5.16.3 现场总线功能测试验收
现场总线功能测试验收按照设备组态和功能应用两部分进行验收。
5.16.3.1 设备组态
设备组态应进行以下检查：
a）能正确导入通用从站电子描述文件；
b）能正确添加和删除从站；
c）波特率、从站地址和其他参数配置正确；
d）能正确进行通道启用和停用，且通道启用后通道命名或者数据点关联正确；
e）按照设备厂家要求的长度进行字节组合和字节序调整后的数据点读写测试正确
5.16.3.2 功能应用
功能应进行以下检查：
a）当主站配置的输入输出数据不超过该类总线协议规范允许的最大字节时，应能对所有数据进行正确读写；
b）通过插拔接头等方式模拟相应故障，检查单一从站故障不应影响所在网段的通信，
现场总线一个网段故障不影响相邻网段的通信，现场总线主站通信故障不造成从站有对机组安全运行危害性的动作。

 
4.3. 火力发电厂PROFIBUS现场总线技术规程(DL/T 1556-2016)： 

《中华人民共和国电力行业标准:火力发电厂PROFIBUS现场总线技术规程(》由中国电力企业联合会提出.本标准由电力行业热工自动化与信息标准化技术委员会归口.本标准起草单位:西安热工研究院有限公司,华北电力设计院,西门子(中国)有限公司,ABB(中国)有限公司,中国机电一体化技术应用协会现场总线PROFIBUS专业委员会.本标准主要起草人:崔逸群,马欣欣,陆黎,王军,唐海锋,刘丹,张镇星,裴露。链接：https://www.doc88.com/p-2943990609660.html

相关的测试认证证书要求
5.6 从站设备的选择
5.6.1 采用 PROFIBUS通信技术的仪表和控制设备，除应性能稳定可靠，满足工艺过程需求外，还应通过PROFIBUS国际组织(PI)授权的测试机构检测，取得相关的测试认证证书。
5.6.2 采用PROFIBUS通信技术的仪表和控制设备，宜采用具有PROFIBUS DP-V1及以上通信协议接口的设备，或采用PROFIBUS PA通信协议接口的设备。应支持GSD、EDD文件/DTM软件。
5.6.3重要工艺系统的被控从站宜采用具有冗余PROFIBUS DP接口的设备。
5.6.4从站设备数据应包含设备产品信息、参数整定数据及维护信息。

4.4. 火力发电厂现场总线设备安装技术导则(DLT 1212-2013)

链接：https://www.doc88.com/p-9843601364402.html

 
5. CANWeb现场总线设计要求及限制：

5.1. 严格符合国标要求：

火力发电厂分散控制系统技术条件(DL∕T 1083-2019)
......
4.7现场总线单一从站故障不应影响所在网段的通信，现场总线一个网段故障不影响相邻网段的通信，现场总线主站通信故障不造成从站产生对机组安全运行危害性的动作。
......
5.2.3 可靠性要求
5.2.3.1 机柜内的模件应能带电在线插拔和更换而不损坏，且不影响其他模件及系统的正常工作。
5.2.3.2 任何单个模件故障或损坏，不影响其他模件及系统的正常工作。
5.2.3.3模件故障应产生报警信息，DCS能够诊断模件级的故障，宜诊断到通道级故障。

标注：冗余设计，任一部件或通信线故障，不影响其他模件及系统的正常工作，无扰切换，故障报警，能在线（带电）快速更换，连接推荐用螺丝固定可插拔端子、快速连接航空插头。

火力发电厂PROFIBUS现场总线技术规程(DL/T 1556-2016)
6.1.2硬件环境影响及抗干扰要求
6.1.2.1硬件应按照国家标准中关于电工电子产品环境试验的要求，通过下列项目及其严酷度的测试:
a)环境温度试验应包括下列内容:
  1)安装在控制室内硬件的温度范围:+5℃~+40℃ (GB/T 18271.3-2000中“户内或掩蔽场所”的温度试验范围);
  2)安装在现场硬件的温度范围:-25℃~+55℃ (GB/T 18271.3-2000中“户外场所”的温度试验范围)。
b) 恒定湿热试验:严酷等级应达到40℃±2℃，93%±3%RH，持续时间48h(GB/T 2423.3-2006的表1);
c) 振动试验:振动等级为控制室或低振动级场所，振动频率10Hz~150Hz，位移峰幅值0.075mm,加速度幅值9.8m/s2(GBT 18271.3-2000中振动试验等级)。
6.1.2.2电磁兼容性(EMC)要求:应按照国家标准中关于EMC的规范，对硬件进行以下项目的测试:..............

标注：CANWeb所有的产品严格按照标准设计、厂内严格测试，并取的相关测试证书。

 
5.2. 一体化设计：

火力发电厂分散控制系统技术条件(DL∕T 1083-2019)
5.9 现场总线通信设备
5.9.1现场总线通信主站应为DCS过程控制站(DPU)的一体化模件，通过DPU内部总线与控制处理器(CP)通信。
5.9.2现场总线通信主站应能与常规I/O模件安装在同一DPU中，并协同完成工艺现场信号采集与传输功能。
5.9.3现场总线通信主站应能与采用相同通信协议的从站设备在确定的周期内完成信息传输，宜采用应答方式与非周期数据进行通信。
5.9.4 现场总线通信主站应具有通信模块和通信线路冗余的功能，冗余模块及冗余线路能进行无扰切换。

标注：可为客户贴牌、定制、技术转让等合作形式满足国标“一体化设计”的要求，提供现场总线网关模块和客户控制器通信协议定制，使贵公司的控制系统能快速进化成更可靠、更高性价比的一体化现场总线控制系统（FCS）系统；

5.3. 一冗到底：

    严格按照国家标准设计CANWeb的所有设备，网关、节点、中继器等现场总线的设备供电、通信全为热备冗余，一冗到底，并可在线带电快速更换，无扰切换，无切换延时；
    CANWeb网关对连接的CN1、CN2通信线采用的是热备冗余通信，CNW网关将接收到的来自控制器的数据会同时下发到CN1及CN2通信线，CNW节点发送的数据也同时通过CN1、CN2上传到CNW网关，并刷新CNW网关同一存储空间，这样可保证CNW网关和节点在CN1、CN2有1个总线故障时，不需要有切换时间；
    冗余电源不共电缆，冗余通信线不共电缆，供电线和通信线不共电缆，冗余光纤不共光缆，方便日后维护，达到正真冗余通信、供电的目的。

5.4. 全部电气隔离设计：

    CANWeb的通信接口H/L/Z必须与节点设备完全电隔离，选冗余CNW设计时，2个CNW接口之间也必须完全电隔离， 隔离电压为2000VDC；

5.5. 光纤优先：

    光纤通信无距离衰减、抗干扰，完全电气隔离，布线不需要考虑电气干扰，费用低，所有能用光纤通信的场所尽量使用光纤，尽量减少屏蔽双绞线的使用；

 
5.6. 节点Id小的优先发送：

    CAN通信原理为CSMA/CD+AMP，CSMA（Carrier Sense Multiple Access ）指的所有节点必须都等到总线处于空闲状态时才能同时往总线上发送消息并侦听信息，CD+AMP（Collision Detection + Arbitration on Message Priority）指的是如果多个节点往总线上发送消息时，具备最高优先级（标识符最小）的消息获得总线占有权，把重要的节点Id取小值。

5.7. 节点限制：

   一个CANWeb网关模块可带CANWeb节点的数量最多为98个；

5.8. 数据变量数量限制：

    一个CANWeb网关模块最多只能有1000个WORD寄存器空间用于与控制器交换实时数据，16个DI/O占用1个WORD，如采集1500点温度的DAS系统，需配2对CANWeb网关模块；
    一个CANWeb节点（IO节点）预留最多48个WORD实时数据参数，预留最多72个WORD配置及中间计算管理用参数；

5.9. 通信负载限制：

    每段CNW屏蔽双绞总线（下面简称“每段CN总线”）的最大计算负载不能超过CN总线额定负载的80%，每段CN总线的实时负载不能超过CN总线额定负载的33%，如超过，需调高每段CN总线的额定负载或减少节点的数量，可Web页面实时监视总线负载及每个节点的通信负载，每个CNW节点必须标注最大及最小负载，用于设计负载时累加选择额定负载；

 
5.10. 通信线长度限制：

CNW额定速率可选1000_500_250_125_100_50_20_10KBPS，网关和光纤中继器连接用1MBPS速度，1MBPS线长不超过25米；光纤中继器与CANWeb节点的连接速度可选250、125、100、50KBPS；一般先按CN总线段的每个节点的最大负载及实时负载计算总负载，再按计算的总负载确定总线的额定负载，再按总线的额定负载校核总线长度是否满足条件，可通过增加中继器延长总线的长度；每段CN屏蔽双绞总线长度选择见下图，实际工程中一般对半选择长度来设计；

 
5.11. 通信质量（丢包限制）：

   由于CNW通信具有丢包重发机制，正常通信原则上应没有丢包，如有丢包，可调小每段CN总线的额定负载或增加中继器，可Web页面实时监视每个节点的通信丢包或丢包重发次数；

5.12. 中继器数量的限制：

   CANWeb光纤中继器，需2个模块成对使用，单模单纤SC接口，智能过滤，不同速度可中继，20公里通信无衰减，小包通信，可无限串接；

5.13. 实时数据与管理数据功能分离：

    客户的实时控制系统只与现场总线实时数据（含节点通信状态）通信，不参与现场总线的设备管理；现场总线的设备管理系统（CNWMS）需另增加管理网关（CNW_MGW）、网络及管理计算机，CNWMS与实时控制器完全隔离，CNW_MS的关停不会影响实时控制系统，CNW_MS能采集所有实时数据，节点CN1、CN2通信状态、节点的温度、现场总线的负载、丢包、重发包次数，中间运行参数(如阀门的累计开关次数等)，可配置节点的参数，管理网关的AODO数据输出可选择硬件关闭，CANWeb管理网关也可作为SIS、MIS的数据接口。

 
5.14. 控制器处理周期限制：

    DCS系统控制处理周期是指从数据采集输入到控制运算再到信号输出这一系列动作完成的最小时间间隔，一般为采样周期的2倍。
   由于CANWeb是触发小包通信，节点检测到信号变化满足发送条件即发送，通信负载小，实时性更好，对输入输出的延时主要来自控制器对CANWeb网关数据存储空间的大包问答间隔时间；
   如问答包为120个WORD大包，1000个WORD需9次大包问答；
   通过1MBPS的高速RS485 Modbus协议通信，每个大包（120个WORD）问答间隔时间为5mS，485通信需排队轮询问答，一个完整的输入输出采样周期需50mS；
   通过500KBPS的Profibus DP协议通信，每个大包（120个WORD）问答间隔时间为5mS，DP通信需排队轮询问答，一个完整的输入输出采样周期需50mS；
DP扫描周期计算见下：

   通过100MBPS的以太网UDP Modbus协议通信，每个大包问答间隔时间为5mS，UDP通信不需要排队轮询问答，一个完整的输入输出采样周期需5mS；
   通过太网UDP通信，DCS控制器控制处理周期（一般为2倍采样周期）可保证在20mS内；
   通过高速485或DP通信，DCS控制器控制处理周期（一般为2倍采样周期）勉强保证在100mS内，通过减小对CANWeb网关数据存储空间的采集数据的大小，减少问答次数，可减小DCS控制器控制处理周期；

 
6. 客户控制器与CANWeb网关模块的连接及通信方法：

    通过RS485、以太网或Profibus DP从站接口，实现将现场总线各节点中的数据信息映射成与DCS控制器的I/O总线存储空间上相对应的数据信息，如基本测量值、报警值或工艺设定值等；在DCS控制器所看到的现场总线各个节点来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样，这样便实现了在控制器的I/O总线上的现场总线技术的无缝集成,可协助客户定制CANWeb网关与控制器的通信协议。
单控制器单接口与单网关连接,见下图：

 

单控制器单接口与双冗余网关连接,见下图：
 
单控制器双接口与双冗余网关连接,见下图：

 
双冗余控制器双接口与双冗余网关连接,见下图：

 
    控制器通过RS485与CANWeb网关通信（可支持1MBPS通信速度），类似原老新华XDPS400的BitBus的BC卡和控制器通信，支持Modbus协议，可定制客户要求的协议；
    控制器通过以太网TCP/UDP协议与CANWeb网关通信，类似原老新华XDPS400的BC-Net卡和控制器通信，支持Modbus协议，可定制客户要求的协议；

   控制器通过Profibus DP主站协议与CANWeb网关的DP从站接口通信，西门子PLC及PCS支持DP主站，现在几乎所有的DCS厂家都支持Profibus DP主站协议，如：

        新华 XDC800 控制系统 的CC-DP通讯卡
        国电智深 Profibus通讯模块PB卡
        和利时 LK249 /LK246DP主站通信模块
        爱默生西屋DCS通讯DP接口卡5X00300G02 5X00321G01
        科远KM632ADP通讯
        HONEYWELL DCS通讯DP接口卡 05701-A-0302 
        GE IC697CPX928-FE 
        浙大中控COM722-S01、FW239-DP DP主站接口卡 

 
很多PLC都支持以太网或RS485 Modbus主站协议：

参考链接见：
21种PLC对应Modbus地址表
https://blog.csdn.net/w181108233/article/details/124734830

西门子S7-1500 PLC的 MODBUS TCP通信
https://zhuanlan.zhihu.com/p/403679566

欧姆龙CP1H做modbus-RTU简易通讯
https://zhuanlan.zhihu.com/p/604496914?utm_id=0

AB（施耐德） PLC Modbus TCP通讯测试
https://blog.csdn.net/zhigedali/article/details/122715318

三菱PLC的 MODBUS RS-485通信
https://zhuanlan.zhihu.com/p/581880069

信捷PLC Modbus通讯 （Modbus_TCP与Modbus_RTU)
https://blog.csdn.net/canmianlaida/article/details/126862055

 
控制器与冗余CANWeb网关通信方式建议为热备冗余通信：
    这样可保证冗余CNW网关有1个故障时，另一个正常的网关仍可保证正常的AIAODIDO数据刷新，不需要有切换时间；
    控制器和CNW网关的通信状态由控制器判断，如：控制器对CNW网关的问包连续无答包3次，判断控制器和CNW网关通信断开；

CANWeb网关各个CANWeb节点的通信状态：
    CNW网关存储区内预留各个CNW节的CN1、CN2通信状态，为1通信正常，为0通信断开，如一段CN总线的节点全部断开，可断定这段总线故障，节点通信状态详细地址见CNW网关的Web浏览页面；

控制器对CNW网关输出数据的要求：
   用户控制器对CNW网关输出数据（AO、DO）的连续变化间隔>=20mS（即上面提及的控制处理周期），同时输出的变化数据量不能太多，建议不要输出周期很小(<20mS)的脉冲变化的变量，可通过CNW网关的Web浏览观察输出数据的负载大小；

 
7. CANWeb现场总线的布线与接线：

火力发电厂现场总线设备安装技术导则(DLT 1212-2013)
链接：https://www.doc88.com/p-9843601364402.html
5.2 现场总线电缆/光纤的敷设
5.2.1动力电缆与通信电缆应分开排列，若需平行敷设时，其间距不宜小于20cm有雷击可能的应不小于50cm。若需交叉时，应直角交叉。有抗干扰要求的线路应采用符合有关规范要求的屏蔽电缆，在电缆转角处转弯时应保持最小可允许的电缆弯曲半径，简单弯曲的弯曲半径应大于电缆外径的10倍，多个连续弯曲的弯曲半径应大于电缆外径的20倍。
5.2.2 当通信电缆通过复杂电磁环境(如变频器等强干扰源)或离开桥架后应用金属套管保护。
5.2.3进入控制柜的通信电缆避免在控制柜外与任何动力电缆平行。
5.2.4 冗余的通信电缆宜在分开的电缆桥架上敷设。
5.2.5 站与站之间通信电缆不应出现中间断点。如果电缆长度不够，则应重新敷设;如果是该设备暂
时未安装而无法接线，则应使用专用连接器临时接通，而不应简单地扭接，也可不截断通信电缆，留有余地后直接连接下一个总线设备。
5.2.6 对于跨建筑的通信介质宜使用铠装光缆。铠装光缆应遵循最小弯曲半径、可允许拉伸力等要求，不应挤压、扭曲光缆，敷设应符合有关规范要求。

火力发电厂PROFIBUS现场总线技术规程(DL/T 1556-2016)
......
5.4.2 PROFIBUS 总线电缆/光纤光缆的敷设设计
5.4.2.1 PROFIBUS总线电缆允许与其他数据通信电缆、控制电缆在同一桥架或槽盒中并行敷设。
5.4.2.2 当PROFIBUS通信电缆与动力电缆并行敷设时，至少应有200mm以上的距离，当距离不够时，应采用金属电缆槽盒(或具有屏蔽作用的金属电缆保护管)进行隔离。
5.4.2.3当PROFIBUS通信电缆与动力电缆或控制电缆交叉敷设时，应保持垂直交叉(90°交叉)。
5.4.2.4 冗余的 PROFIBUS通信线缆宜设计不同的电缆敷设路径。
5.4.2.5 当PROFIBUS通信电缆从室外到室内敷设时，宜采用中间接线盒，并具有防雷保护措施。
5.4.2.6 当由地下敷设带护套总线电缆过渡到PROFIBUS标准总线电缆时，应设置中间接线盒，并具有防雷保护措施。

火力发电厂分散控制系统技术条件 DL∕T 1083-2019
5.10.3 接地
5.10.3.4 采用过程现场总线PROFIBUS PA或基金会现场总线FFH1协议的总线网段和支路通信电缆，其屏蔽层在就地总线设备侧浮空，在支路接线盒巾将屏蔽层连接在一起并与网段通信电缆屏蔽层相连，最终在总线电源分配器或PROFIBUS DP/PA转换器处，将屏蔽层汇入机柜的屏蔽接地条，实现单点接地。

    CANWeb节点的供电连接推荐用RVVP2*1.0mm^2屏蔽软电缆，如现场需阻燃线缆，选用阻燃线缆，供电线远离强电电缆或其它强电场环境，供电线屏蔽层要求单点接地，即屏蔽层只能在一端接地，电流用钳形表测量不超过10A为正常；    
 
    CNW节点的通信连接推荐用RVSP2*1mm^2的2芯对绞屏蔽通信线，如现场需阻燃线缆，选用阻燃线缆，ZR-RVSP2*1，条件允许可采用镀锡对绞屏蔽通信线；
   CNW通信线段的CNH、CNL线2端各牢固并接120欧的终端电阻1个；
   线的连接通过管型接线端子针线鼻压接，现场加工快速简单，压线效果好，对绞屏蔽线施工走线也非常方便。
   通信线远离强电电缆或其它强电场环境，通信线屏蔽层要求单点接地，即屏蔽层只能在一端接地；

通信线“手牵手”接线： 

 箱柜内CANWeb节点的通信线接线推荐用1mm^2的H（黄）、L（绿）、Z（灰）镀锡多芯单股线“手牵手”接线，H、L、Z三线要绞合走线；

通信线“T”型接线：

在绝大多数的工业现场，如CANWeb仪表节点之间的接线，由于整体线缆非常多，为方便维护，均需要使用接线盒过渡并接线，所以CAN节点分支接线也不可避免，如下图所示：

         CANWeb节点的连接速度可选：250、125、100、50、20KBPS；分支长度对照表见下图，应尽量减小分支长度，所有分支累加总长不超过主支长度的40%；

   每个现场CNW节点配一个4进1出中间过渡接线盒，4进为CN1、CN2、SV1、SV2的连接，1出为仪表端和接线盒的连接，出线为10芯镀锡电缆（CN1H/L/Z，CN2H/L/Z，SV1/+/-，SV2/+/-，共10芯，线选0.2mm^2）；

 
CANWeb现场总线接线检查（5步）：

（1）将CANWeb总线段上的所有设备断电，用万用表检查总线；
（2）CNH、CNL之间的电阻，为60欧左右为接线正常，并目视检查2个120欧端接电阻在总线2端；
（3）CNH、CNL与CNZ之间的电阻绝缘；
（4）CNZ单点接地，测量每个节点的CNZ与接地的电阻应为0；
（5）断开CNZ单点接地，测量每个节点的CNZ与接地的电阻应为绝缘；

 
通过插拔端子与CNW节点设备连接（CNZ接屏蔽层）：

 
通过螺丝固定可插拔端子与CNW节点设备连接（推荐用）：
 
通过航空插头与CNW节点设备连接（推荐用）：
 
详细见：CANWeb现场屏蔽双绞线接线样板介绍_pdf

 
8. 现场控制设备及仪表的现场总线化、智能化升级：

    CANWeb协议为每个CNW节点预留最多48个WORD实时数据参数，预留72个WORD配置及中间计算管理用参数，每个节点含CN1、CN2通信状态及节点温度参数，通过CNW网关的以太网Web页面就可以配置、监控、调试这些参数；

    CNW节点需标注CANWeb开发板的版本、最大、最小负载及实时负载；

    CANWeb节点的连接速度可选：250、125、100、50、20KBPS；

    对本身就含有IC控制芯片的现场仪表及控制设备，如压力/流量/电量等变送器、变频器、执行器等，在保持原来所有功能的基础上，选用带双CAN的芯片（如GD32F305RCT6芯片9元左右），参考CANWeb开发板就可以快速接入冗余现场总线，成本增加不会超过90元人民币，如减去原仪表的4~20mA功能，减去Hart协议功能（CANWeb节点可Web页面配置参数），仪表成本会比原来的更便宜，可免费为现场仪表及控制设备生产厂家提供冗余现场总线升级技术支持；
    现场设备与通信线及电源线可直接连接，也可以通过1进1出接线盒连接，特别针对体积比较小的现场设备， 接线盒为1进1出金属密封接线盒（内含电源电路及2路CAN光隔收发芯片），1进为CN1、CN2、SV1、SV2的10芯镀锡线电缆，1出为现场设备和接线盒的连接，使用一个7芯航空快速插头（C1Rx，C1Tx，C2Rx，C2Tx，5V（也可为24VDC），G，PE，共7芯），连接线为镀锡RVVP6*0.2屏蔽线(2芯供电，如5V（也可为24VDC）电源电流大与1.5A，可选8芯，4芯用于供电)，屏蔽层与金属接线盒连接，连接线长度需小于1米（满足TTL通信线分支要求？？配4K7上拉电阻），金属密封接线盒与连接的现场设备的接地(PE)可靠连接；

CANWeb现场总线的设备管理系统（CNWMS）：
    CANWeb现场总线的设备管理系统 除有能和客户的控制系统交换的实时控制数据外，还能为设备管理系统提供大量（海量）的管理数据，设备的配置参数，设备运行一些中间变量，如设备的环境温度、累计运行时间、阀门开关次数、累计行程等，CNWMS网关有硬件DIP开关可切断对CNW节点DO、AO的输出功能。

 
8.1. 现场测量仪表：

现场测量仪表按信号类型可分模拟量仪表、开关量测量仪表、智能通信仪表，按信号数量可分多变量仪表、单变量仪表；
 变送器类仪表（4~20mA仪表）：
世界各大仪表生产厂都相继推出了现场总线型变送器，内含IC芯片，如压力变送器、液位变送器、流量变送器，目前火电厂普遍使用的变送器如3051系列、EJA系列、SITRANSP系列等都推出现场总线产品，并得到广泛使用，这些现场总线产品大多为单总线产品，并且价格高昂；通过CANWeb技术将这些仪表升级为冗余现场总线，并可Web浏览调试、配置变送器参数，代替变送器的Hart功能，下图为一个FF现场总线仪表接线：
  
 
 智能仪表：
有些多变量仪表只有通信信号输出，内含IC芯片，如PH值、硅酸根、磷酸根、多成分分析等测量仪配有RS485 Modbus协议，最好通过CANWeb技术将这些仪表升级为冗余现场总线，也可通过CNW串口网关模块将这些设备通过串口协议接入冗余现场总线；
下图为 公司的串口网关与 日本大和称重控制器CFC-201 通信图：
  
 
 无信号处理的仪表（无芯片电路）：
如温度测量的热电阻、热电偶、液位开关、流量开关、火焰检测、电接点压力表、电接点双金属温度计、电接点水位计、磁翻板液位（多位DI）及逻辑开关等就地仪表，可通过现成的远程IO模块直接接入冗余现场总线控制系统的，下图为我们成套的一个电厂温度采集系统，分2路CANWeb总线，每路带62个8路热电偶IO模块，共992个温度采集点,CAN总线冗余，网关模块冗余；
 

 
8.2. 阀门：

 电动开关阀： 
 
    目前广泛使用的电动执行器ROTORK、AUMA、SIPOS等进口品牌的产品支持现场总线；国产设备中也有支持现场总线的产品，如扬州恒春、瑞基等，带冗余DP总线的进口品牌电动执行器价格非常昂贵，国产的价格一般为常规产品价格的1.5~2倍；
    通过CANWeb技术将电动执行器升级为冗余现场总线的智能电动执行器，新型智能电动执行器利用芯片和现场总线通信技术将伺服放大器与执行机构合为一体，不仅实现了双向通信、PID调节、在线自动标定、自校正与自诊断等多种控制技术要求的功能，还增设了行程保护、过力矩保护、电动机过热保护、断电信号保护、输出现场阀位指示和故障报警等功能；
下图为配置冗余DP现场总线的电动阀门,如采用CANWeb，只需一根电缆即可：
 
 
 气动开关阀：
  
可通过就地安装现成的远程DIDO模块将多个气动开关阀接入现场总线；
 电动调节阀、气动调节阀：
  
主流气动调节阀阀位定位器产品中，美国的FIELDVUEDVC系列智能阀门定位器，德国的SIPARTPS2阀门定位器都支持现场总线功能，现场总线的智能阀门定位器能够进行故障诊断，并提供预防性维修信息。例如，它可自动统计阀门行程和动作次数，在达规定值时发出提示信息。

8.3. 电机控制：

    MCC（Motor Control Center）马达控制中心是专门针对于低压电动机群（主要是恒速电机）设计的，智能MCC与普通MCC相比，用冗余光缆代替了传统的电缆，采用数字信号控制替代了模拟信号，重点敷设替代了重复敷设，在价格上，由于采用了电机保护器和通讯设备，大大的减少控制电缆的数量，和相应的桥架，以及DCS的I/O模块，虽然在单个的电气柜中成本有所提高，但从整个项目上来考量的话，会大大的降低成本。
    同时因为采用了冗余CANWeb通信数字化的控制，所以大大的提高了设备实用性，稳定性，使得安装、调试（Web页面即可可视化监测、调试设备）、操作都变的非常方便，使操作人员更快上手。

 电机保护器介绍：
 
主要功能：
●具有三相电机过流、过载、缺相、堵转、匝间短路等保护；
●专设电机起动延时，防止启动冲击电流引起过流和过载的误动作；
●自动累计电机运行时间，可设定时间控制输出继电器；
●有报警蜂鸣器和输出继电器，可查询故障代码； 
●适用电机功率范围：0.5～2500KW，大于2KW需配互感器；
●CANWeb冗余通信接口，可远程监控电机及配置参数；

 
正反转电机控制：

 
双驱动电机控制：

 
单驱动电机控制：

8.4. 变频器控制：

 
最好通过CANWeb技术将变频器升级为冗余现场总线变频器，也可通过CANWeb串口网关模块将变频器通过串口协议接入冗余现场总线，节省大量布线，增加控制的可靠性,

下图为施耐德变频器通过485网关接入冗余CANWeb现场总线图：
  
 
下图为英威腾变频器通过485网关接入冗余CANWeb现场总线图：
 

 
8.5. 其他DO设备：

如电磁阀阀岛、指示灯、接触器等，通过就地远程IO模块将这些设备联入冗余现场总线中，下图为没有通信芯片的阀岛；

 
开发冗余CANWeb通信的一体化的阀岛： 
通过CANWeb技术将阀岛升级为有冗余现场总线的一体化智能阀岛，见下图

 
9. CANWeb现场总线产品介绍：

9.1. CANWeb网关模块 CNW_GW

    采用32位高性能微处理器，无操作系统，绝无病毒，10M/100M自适用以太网接口，2KV电磁隔离；CAN、485通道采用光电隔离、DC/DC电源隔离，2.5KV电磁隔离；7~35VDC宽电压输入供电。
    通过CANWeb网关的以太网Web页面，可视化完成节点管理功能：含节点列表管理、节点实时数据的监控、强制、远程重启、参数配置、实时自检(IO模块发包数、丢包数、发包间隔时间、实时负载、最大负载、最小负载、温度、断线)等功能；
    实时数据通信功能：CANWeb网关可支持冗余以太网及RS485_Modbus、光纤RS485_Modbus、Profibus DP、EtherCAT等协议，很容易和PLC、DCS、上位机等设备高速交换通信，提供与控制器及上位软件通信的说明及案例，也可定制与客户控制器通信的专用通信协议。
 
DP从站接口网关，1个DP从站地址，可配置最多120个WORD AI，120个WORD AO，产品如下图：
  
DP多地址网关模块，模块底板可插6个DP小模块，通过1个DP接口最多可访问6个DP从站地址，720个WORD AI测点，产品如下图：

 
9.2. CANWeb管理网关模块：CNW_MGW

和CANWeb网关模块类似，只有CNW接口及以太网接口，并有硬件DIP开关可切断对DO、AO的输出功能；

9.3. CANWeb中继模块CNW_RP

此CANWeb中继器采用高速32位微处理器，2个CAN口各有一个2900帧FIFO发送缓存；在1MBPS的工作状态下，转发速率不低于10000帧/秒（帧转发延时<0.01ms）；智能过滤Id，只有分支有的IO模块的Id数据包才能通过中继器下发到分支CAN总线；CAN总线光电隔离，宽电压电源设计；可中继不同速度总线；CANM为主支CAN接口（距CANWeb网关模块近），CANB为分支CAN接口（距CANWeb网关模块远）；
    CANWeb光纤中继器：需2个模块成对使用，单模单纤SC接口，20公里无衰减通信，小包通信，可无限串接，见下图：
 
 
纯电CANWeb中继器，见下图：
 
通过中继器，可改变CAN总线拓扑结构及通信距离（光纤中继20公里)如下图：

 
9.4. CNW_SPGW CNW串口网关模块

通过CANWeb 485/232串口节点网关可将现在市面上大量的智能仪表迅速转化为“现场总线智能仪表”，并可节省大量布线；
箱柜安装的塑壳CANWeb串口网关模块: 如下图：
 
现场安装金属壳CANWeb串口网关模块：防护等级应达到IP65，为一个1进1出金属壳接线盒，内含电源及串口网关电路板，1进为CN1、CN2、SV1、SV2的10芯连接电缆，1出为仪表端和接线盒的串口连接电缆，可提供5V或24VDC对外供电；
通过串口网关模块，可将下图256个流量计信息实时传给PLC

 
9.5. CNW_T1J4CJB：  CNW_T型4进1出塑壳接线盒

    用于户外T形连接器的防护等级应达到IP65，无PCB板，内为硬接线过渡；每个现场节点配一个4进1出中间过渡接线盒，4进为CN1、CN2、SV1、SV2的连接，1出为仪表端和接线盒的连接，出线为10芯镀锡电缆（CN1H/L/Z，CN2H/L/Z，SV1/+/-，SV2/+/-，共10芯，线选0.2mm^2），支线长度见下表，应尽量减小分支长度，所有分支累加总长不超过主支长度的40%；
 

 
9.6. CNW_1J1CJB：  CNW_金属1进1出接线盒

     防护等级应达到IP65，现场设备与通信线通过1进1出接线盒连接，特别针对体积比较小的现场设备， 接线盒为1进1出金属密封接线盒，内含电源电路及2路CAN光隔收发芯片，1进为CN1、CN2、SV1、SV2的10芯镀锡电缆，1出为现场设备和接线盒的连接，使用一个7芯航空快速插头（C1Rx，C1Tx，C2Rx，C2Tx，5V（也可为24VDC），G，PE，共7芯），连接线为镀锡RVVP6*0.2屏蔽线(2芯供电，如5V（也可为24VDC）电源电流大与1.5A，可选8芯，4芯用于供电)，屏蔽层与金属接线盒连接，连接线长度需小于1米（满足TTL通信线分支要求，配4K7上拉电阻），金属密封接线盒与连接的现场设备的接地(PE)可靠连接； 

9.7. CANWeb_IO模块

常用的DI、DO、AI(mA/V、TC、RTD)、AO等CANWeb远程IO模块，宽电压电源，CAN全部光电隔离，全部是双电源及双通信接口设计。

 

 
9.8. 现场成套箱柜产品：

火力发电厂PROFIBUS现场总线技术规程(DL/T 1556-2016)
5.3.7 PROFIBUS 通信箱
5.3.7.1 PROFIBUS通信箱应根据PROFIBUS设备布置的位置以及PROFIBUS DP网段的分配进行设置。
5.3.7.2 PROFIBUS 通信箱应满足下列要求:
a)电子设备间或监控室内布置的通信箱应达到IP32防护等级;
b)厂房内布置的通信箱应达到IP54防护等级;
c)户外布置的通信箱应达到IP56防护等级。

现场通信箱： 
    箱内安装光纤终端盒、光纤中继器分支模块，可选配1个8DI8DO远程IO模块，用于监控配电箱内电源状态，并可用于现场指示或报警输出，并能监视通信箱里的温度。

现场配电箱：
如条件允许，配电箱功能也可和通信箱合并（供电电源必须放箱体上部）；
每个CNW节点按20W（如节点模块有继电器，需另计算功率）累加用于选择供电开关电源功率，供电电源为24VDC，24VDC输出需配直流空开；
开关电源不允许并接，能在电源故障时可快速方便更换；
每个开关电源应该有电源状态输出开关触点，用于控制系统监测配电电源状态；
2路220VAC供电输入，如是一路220VAC供电，需配在线UPS，220VAC输入需配交流空开。
 
现场远程IO箱： 
内装现成IO模块，下图为已24点K型热电偶远程IO箱；
 
下图为一个电厂温度采集项目：

 
9.9. CANWeb开发板CNW_KFB：

开发板含6DI(Dip)+6DO(Led)+1AI(旋钮)+1AO(Led电压输出)+1个SWD编程接口
 
    编程简单，无开发技术门槛，用户可在此开发板的PCB文件及Keil源程序基础上，只需调用几个函数就能轻松、快捷开发自己的CANWeb总线产品，如多通道DI、DO、AI、AO模块、流量计、变频器、温度、压力现场智能仪表、电动调节阀、电磁阀、电量表、RS485网关(可与RS485的设备通信) 等设备，并可通过网关的以太网Web页面可视化调试、配置 开发的总线产品；

9.10. 各种带冗余CANWeb的现场控制设备及仪表：

带总线接口的仪表、执行机构、变频器、智能马达控制器、阀门定位器.......，一般为各个设备厂家开发，我中心可提供免费的技术支持及测试认证。

 
10. 经济技术分析

    冗余CANWeb现场总线网络拓扑结构简单，设备也仅有网关、光纤中继及纯电中继3种模块，控制室电子间会增加一个集中光纤配线柜，其他控制柜数量可减少2/3，控制系统成本至少减少60%；
下图为一个集中光纤配线柜：

    对本身就含有IC控制芯片的现场仪表及控制设备，如压力/流量/电量等变送器、变频器、执行器等，在保持原来所有功能的基础上，选用带双CNW的芯片（如GD32F305RCT6芯片9元左右），参考CANWeb开发板就可以快速接入冗余现场总线，成本增加不会超过90元人民币，如减去原仪表的4~20mA功能，减去Hart协议功能，仪表成本会比原来的更便宜，可免费为现场仪表及控制设备生产厂家提供冗余现场总线升级技术支持；

    热电阻、热电偶及逻辑开关（DI、DO）等就地仪表可通过远程IO模块接入冗余现场总线；

    电缆\电缆桥架：减少90%以上，用现场总线控制系统主要采用光纤及少量屏蔽双绞线做为通信线，可以较大程度上节约电缆、电缆桥架等安装材料，相应减少了90%以上施工工程量。

   增加费用：现场总线控制系统会增加现场供电箱及现场总线通信箱的数量。

   
11. CANWeb与Profibus DP产品比较：

下图为一电厂Profibus DP控制系统网络结构图

 
11.1. DP通信主站卡（模块）：

功能类似 CANWeb网关模块，国产的价格都在2500元以上，进口的5000元以上，冗余DP主站卡的价格再翻倍。

        新华 XDC800 控制系统 的CC-DP通讯卡  
        国电智深 Profibus通讯模块PB卡
        和利时 LK249 /LK246DP主站通信模块
        爱默生西屋DCS通讯DP接口卡5X00300G02 5X00321G01
        科远KM632ADP通讯
        HONEYWELL DCS通讯DP接口卡 05701-A-0302 
        GE IC697CPX928-FE 
        浙大中控COM722-S01、FW239-DP DP主站接口卡 

11.2. Y LINK：

将冗余的PROFIBUS DP网段转换成单路PROFIBUS DP网段的装置，网上价格 2300元。

11.3. DP/PA LINK：

PROFIBUS DP/PA转换器，PA为非冗余总线，网上价格 2500元。

 
11.4. Profibus-DP光电转换器：

需成对配置，一对网上报价 要 1.8万元

 
11.5. DP中继器：

网上报价 要 2200元
 
 

11.6. Profibus_DP控制设备及仪表：

冗余DP从站设备的价格基本是没有DP通信功能设备价格的1.5~2倍。

11.7. Profibus DP从站节点的调试及配置：

    DP从站设备的调试需专门配一套含西门子DP主站设备PLC，并要安装一套复杂的西门子开发软件；

11.8. 比较结论：

   与Profibus DP比较，CANWeb网络拓扑结构简单，布线施工方便，设备也仅有网关、纯电中继及光纤中继3种模块，CANWeb总线网络设备的价格为Profibus_DP总线网络设备价格的10~20%；CANWeb节点设备价格一般为DP从站设备价格的50%~75%；DP总线系统不是完全冗余的现场总线，CANWeb是全面支持冗余通信的现场总线；另外 CANWeb节点设备的调试及参数配置通过笔记本电脑的Web浏览器就可以完成，不需要软件及昂贵的调试设备。

 
12. 市场与推广：

    CANWeb现场总线自2015年推出以来，大概已有近2500个节点的使用案例，销售发票证明；
用户有：
    JB电厂、NL电厂、FJZ电厂等的远程温度数据采集系统（DAS）应用；
    南京KY驱动技术有限公司也在大量采购8DI8DO模块；
    在新疆、内蒙古煤化工行业也大量使用；

    发电行业推广，尽管CANWeb现场总线比Profibus DP总线优点多多，估计在火电厂主机推广比较难，可先在电厂温度采集、除尘、输煤等辅机中推广；

    也可在设备分散、有高可靠通信要求的控制系统项目中推广，如：电力，电网，新能源（太阳能、风电、储能）、设施农业、环保、楼宇控制、交通、水处理、轨道、大型船舶等行业，推广冗余现场总线系统；
    
    在已有RS485通信的应用行业推广，价格类似，性能提高；
    
    在已有的Profibus DP通信的应用行业推广，价格大幅降低，性能提高；

 
13. CANWeb现场总线的案例：

下图为1个大型电厂的温度采集系统，分2路CANWeb总线，每路带62个8路热电偶IO模块，共992个温度采集点,CAN总线冗余，网关模块冗余，通过2路冗余Profibus DP送电厂DCS，数据刷新周期小于500毫秒，详细说明请在线索取
 
 
网络及箱柜布置图
  

 串口转多地址Profibus_DP从站网关模块集成图
20个DP地址（每个模块含5个DP地址）只用了4个DP接口！！！！
 
下图为另一个电厂的温度采集案例：

 
 
14. CANWeb疑问解答：

14.1. CAN通信的实时性？

    CAN总线通信原理可简单描述为多路载波侦听+基于消息优先级的冲突检测和仲裁机制（CSMA/CD+AMP），CSMA（Carrier Sense Multiple Access ）指的所有节点必须都等到总线处于空闲状态时才能往总线上发送消息；CD+AMP（Collision Detection + Arbitration on Message Priority）指的是如果多个节点往总线上发送消息时，具备最高优先级（标识符最小）的消息获得总线占有权。
    多路载波侦听：网络上所有节点以多点接入的方式连接在同一根总线上，且发送数据是广播式的。网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输：若网络上有数据，暂时不发送数据，等待网络空闲时再发；若网络上无数据，所有的节点立即同时发送已经准备好的数据，按“非破坏性仲裁机制”， ID数值最小的包会最终发送出去。
冲突检测：节点在发送数据时，要不停的检测发送的数据，确定是否与其他节点数据发送冲突，如果有冲突，则保证优先级高的报文先发送，不是检测到冲突，全部停下，再等待发送。
非破坏性仲裁机制：通过ID仲裁，ID数值越小，报文优先级越高，下图节点C的Id最小，节点的数据先得到发送。
 
    只要保证CAN总线的计算最大负载小于额定负载的80%（即保证发送数据满足设定的最小的发送周期间隔），实时负载小于额定负载的33%，总线通信质量好（没有丢包及重发次数也很小），可保证CAN通信的实时性。

参考链接见：
一文读懂CAN系统架构和帧结构  https://zhuanlan.zhihu.com/p/642685125?utm_id=0
CAN介绍最全的文章“一口气从零读懂CAN总线以及应用” https://blog.csdn.net/qq_41854911/article/details/123219517

14.2. 核电及运输（轨交、船舶）中应用？？？

使用车规级芯片或核用级芯片，通过相关认证，可在这些行业中使用。

车规级芯片介绍见：https://new.qq.com/rain/a/20230308A00W1X00

兆易创新公司的车规级芯片  GD32A系列产品，开发环境和常规芯片一样，可快速将冗余CANWeb现场总线切换到这些严格要求的行业应用。

https://www.gigadevice.com.cn/about/news-and-event/news/gigadevice-launches-gd32a503
GD32A503系列MCU基于100MHz Cortex®-M33内核，配备384KB Flash和48KB SRAM，另有专用代码空间可配置为64KB DFlash/4KB EEPROM。芯片采用2.7-5.5V宽电压供电，工作温度范围-40~+125℃，工作寿命15年以上。

为实现多样化的车身控制和互联应用，GD32A503集成了多种通信接口增强连接能力，支持多达3个USART、2个I2C、2个SPI、1个I2S，还配备了2个CAN FD和3个LIN。根据开发应用需求，新增的MFCOM组件可以灵活配置为USART/SPI/I2C/LIN等接口，进一步提升了方案设计的灵活性。

芯片配备了1个通用16位定时器、2个基本定时器、4个PWM高级定时器。内部12位ADC采样速率可达1M SPS，还集成了快速比较器、DAC等高精度模拟外设以支持车用电机控制。

GD32A503的Flash/RAM支持ECC校验，数据通信支持CRC校验，还配备了高低电压监测(BOR/PDR)、时钟监测等功能，为系统安全稳定运行提供硬件保障。并以出色的静电防护及抗干扰(ESD/EFT)能力，应对汽车电子所必需的低失效率和高可靠性要求。

 
14.3. CAN本安及防爆？

CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代燃油汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，基于CAN的高层协议DeviceNet、CANOpen也推出很多本安型、能通过矿用本质安全认证测试的产品；
CANWeb节点将其供电改进成本安供电，即可成为本安设备了？？？？
下图为我们的一个客户在煤矿中的应用（通过防爆箱）

本安型防爆系统与防爆认证
https://zhuanlan.zhihu.com/p/428026046
基于CAN总线技术的本安防爆IO装置的开发
https://www.doc88.com/p-69816746416705.html
基于CAN总线的本安型CO检测系统设计
https://www.docin.com/p-297955600.html

 
14.4. CAN总线抗干扰的解决方案??

https://blog.csdn.net/weixin_45754480/article/details/102687832

14.5. CAN总线的升级版???——CAN FD

传输速率不同
CAN：最大传输速率1Mbps。
CAN-FD：速率可变，仲裁比特率最高1Mbps（与CAN相同），数据比特率最高8Mbps
数据长度不同
CAN：一帧数据最长8字节
CAN-FD：一帧数据最长64字节。
帧格式不同
CAN-FD新增了FDF、BRS、ESI位。

详细见：https://zhuanlan.zhihu.com/p/343705227

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后记：
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