成果详情
已经量产的物联网工业现场总线技术

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研发背景
1.现场总线技术介绍:

l          工业通信技术的3个大类的分类说明:以太网、现场总线、工业无线

      工业以太网、现场总线、工业无线 是目前工业通信领域的三大主流技术;将现场总线、以太网、无线技术融合到控制网络中,保证了系统的稳定,增强了系统的开放性和互操作性,完善了信息服务;

l        工业以太网介绍: 速度快,可达100MBPS~1GBPS,可传送大数据包,通过网线(专用4对双绞线)或光纤通信,用于控制器、人机界面、编程器、现场总线网关等设备之间通信,接口成本高;

l        现场总线技术介绍:速度一般1MBPS左右,传送小数据包,通过双绞线通信,用于控制器、现场总线网关、现场总线仪表、现场总线执行机构、远程IO模块、现场总线中继器等设备之间通信,接口成本低;

l          在国内广范使用的RS485总线,因为只支持单主站\多从站问答协议,RS485不能称为 正真意义上的“现场总线”。

l          CAN总线不是现场总线,CAN总线的高层协议,如CANWeb、CANOpen、DeviceNet、J1939、ISO11783、CANKingdom、SDS、iCAN是现场总线;

l          外国的现场总线标准:

    目前,国际上各种各样的现场总线有几百种之多,统一的国际标准尚未建立;较著名的有基金会现场总线(FF)、HART现场总线、CAN高层协议CANOpen和DeviceNet、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、、PHEONIX公司的INTERBUS、AS-INTERFACE总线等。

    详细介绍见链接:http://www.21ic.com/app/control/201304/178371.htm

l          国内的现场总线标准:

      百度搜“国产现场总线标准”,除 搜到“CANWeb”,没有搜到其他;

l        现场总线的优点:见下面链接:

              https://zhidao.baidu.com/question/510668519.html

l        网上参考资料链接:

              http://www.ofweek.com/topic/2012/Ethernet/

              http://www.docin.com/p-1471686032.html


2.    国内现场总线的应用状况及商机:

      在大型石化企业,由于投资方为外方或引进设备的原因,现场总线应用比较广泛,如上海赛科、南海中海油壳牌和福建炼油乙烯;

      在中小型自动化项目中,特别在以国产仪表、国产DCS、PLC的控制系统,鲜有现场总线产品,偶尔也会 配几个“远程IO模块”,几乎没有“现场总线仪表”或“现场总线执行机构”;

      百度搜“现场总线仪表”或“现场总线执行机构”,基本搜不到国内的产品;

      现场总线肯定是自动化发展的趋势,但在国内却发展缓慢,啥原因?一句话,国外的现场总线技术不适应中国国情。

          详细可参见“现场总线技术在国内的应用情况”这个文档

                                            http://www.docin.com/p-1471686032.html

l          开发成本高、开发技术门槛高

开发需昂贵的开发工具软件,授权费,开发文档复杂难懂,开发过CANOpen的开发人员一定深有体会的;

l          硬件成本高,没有能正真降低工程成本:

由于国内的现场总线技术基本为国外公司垄断,节点成本高,网关成本高,中继器成本高,甚至连 简单的屏蔽通信双绞线都是高价格;有的现场总线开发商为取得垄断高利润,推出专用现场总线芯片,接口芯片价格高于设备主芯片是常态。

l          使用、配置、调试、测试、管理不方便:

硬接线的设备调试直观、简单,现场总线设备的调试、后期维护都会比预期的麻烦;

建议 将现场总线节点的 配置、调试、测试、管理 功能与使用节点数据的控制器数据交换功能分离。

l          现场总线的可靠性问题: 单总线不可靠

国外一般只有在非常重要的控制系统中才采用冗余设计,国内的控制系统习惯采用冗余设计方案,冗余的现场总线设计成本一般非常贵,单总线大家都会习惯认为不可靠。

l          和现成控制器接口网关成本高及技术支持不到位:

现场总线最后都得和用户的控制器或计算机 高速连接,特别是国产的控制系统,价格合适的网关和与国产控制系统的通信的技术支持是非常重要的。


3.    我们的CANWeb技术介绍及我们的优势:

    CANWeb技术全面开源,无授权费,免费提供CANWeb高级协议C++Keil源程序(可为用户芯片定制),会Keil编程就会开发CANWeb;

    CANWeb节点接口成本低,和增加一个RS485接口成本一样,现在市面上的ARM芯片都会自带一个或2个CAN接口,例如:双CAN的STM32F105RBT6芯片仅8元左右!

    CANWeb网关及中继器价格也很便宜,CANWeb网关300多元、CANWeb中继器100多元;

    现场总线节点的 配置、调试、测试、管理功能通过网关的Web浏览器就可完成,通过CANWeb,可Web网页浏览监控、调试、配置您的每个CAN节点内部变量和硬件接口DIDOAIAO;

    用户的控制器只需负责与网关 高速交换数据;

    CANWeb全面支持现场总线冗余功能,并支持从站断线、温度、心跳、通信丢包的检测;

详细见:00CANWeb协议详细介绍.doc 文件

    CANWeb单网结构:


  CANWeb冗余双网结构



4.    我们的产品:

4.1.  CANWeb总线技术推从站广开发板:

STM32F105(冗余双CAN,4DI4DO1AI1AO);

STM32F407(冗余双CAN,4DI4DO1AI1AO);

LPC11C14(单CAN,4DI4DO1AI1AO);

LPC1768(冗余双CAN,4DI4DO1AI1AO);

可为用户指定芯片开发CANWeb开发板

从站开发板,含开发板PCB文件、源程序(CANWeb部分为Lib文件封装)。

详细见:01冗余双CAN_STM32F105Keil开发板及源程序说明.doc


      用户可在此冗余双CAN开发板(含4个DI/4个DO/1个AI/1个AO)的PCB文件及Keil源程序基础上,

轻松、快捷开发自己的CANWeb总线产品,如多通道DI、DO、AI、AO模块、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。

4.2.  MST主站:
主站MST就是CANWeb现场总线的网关模块,并可通过主站MST的Web浏览器配置、调试、测试、管理从站节点。

详细见:10CANWeb主站MST使用说明.doc

4.3.  CANWeb中继器:
此CANWeb中继器采用高速32位微处理器,2个CAN口各有一个1500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< 0.1ms);智能过滤Id,分支CAN总线的SIO数据单向与主支CAN总线的MST通信;可选2000V光电隔离型号。

详细见:15CANWeb_中继器使用说明.doc

4.4.  通用现成SIO从站产品:
通用的DI、DO、AI、AO等远程模块,主推  CANWeb 485/232网关:

l        变频器网关:大量减少 变频器 硬接线,并可获得更多的参数,如功率、三相电压、电流、故障码等;

l        智能电量变送器网关:可获得更多的参数,如功率、3相电压、电流、故障码等;

l        智能气体流量变送器网关:气体流量变送器的量程范围很大,如量程为(0.015m3/h~100m3/h) 通过4~20mA很难测量,可获得更多的参数,如温度、压力等;

通过CANWeb 485/232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”。

详细见:60CANWeb_SIO_变频器网关模块使用说明.doc

              62CANWeb_SIO_485ModbusF04网关模块使用说明.doc

 

4.5.  CANWeb产品的开发:
        定制客户SIO从站设备;


CANWeb自2015年推出以来,  大概已有近1000个节点的使用案例:

  图示为客户定做的 CANweb 控制板  及一个工程订货的IO卡件:

应用范围
      现场总线CANWeb,用于机器人、过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。

      现场总线CANWeb用于替代国内广泛使用的RS485、232通信,产品价格与RS485类似,但性能、可靠性却是天壤不同,见下表:

      CANWeb作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。

生产条件及设备
示波器、焊台、万用表等

技术路线及原理
依托交通大学,总结多年大型电厂控制系统IO模块的设计、生产经验,利用先进的电子技术,结合 CAN总线 、以太网的优点,扬长避短,精心设计出高性价比的现场总线网络集成技术CANWeb标准(类似CANOpen、Devicenet标准), CANWeb标准特点如下:

(1) CANWeb 网络中的 各个节点(CANWeb节点分主站、从站2种) 配置简单,不需要编程,点击鼠标、键盘即可快速、轻松完成;

(2)  用户通过 以太网或RS485 Modbus协议与 主站 高速交换数据,主站自动通过CAN总线再与多个CAN从站实时交换数据,并将这些数据分配到主站的Modbus存储空间不同的地址中(用户不需要了解CAN协议),用户只需与一个Modbus设备通信,就可以监控多个从站设备;

(3) 用户通过 主站 的以太网Web浏览功能,可轻松完成对 从站 的监控、信号强制、远程重启、参数配置等操作,实现真正的”所见即所得”,方便用户;

(4) CANWeb是一种架构在成熟CAN技术上的高层通讯协议,继承CAN总线技术的一切优点:双绞线串接通信,布线、接口成本低,实时性强(1000Kbps可达1毫秒响应)、传输距离较远(5Kbps可达10公里)、抗电磁干扰能力强(不丢包);克服了CAN的缺点:CAN编程难,带CAN口的上位控制器不普遍。

(5) CANWeb继承了以太网的优点:编程、调试、配置简单、Web浏览、高速(100MBPS)、上位控制器一般都自带以太网口;克服了以太网的缺点:星型拓扑结构、布线麻烦,布线成本高、接口成本高等。


技术特色
1)CANweb是结合CAN和以太网优点的CAN现场总线高层协议,比CANOpen\DeviceNet\iCAN简易、好用; 2)CANWeb通信可靠(可选冗余)、节点多(最多98个CAN节点)、速度快(1Mbps)、通信距离远(10公里); 3)通过CANWeb,可Web网页浏览监控、调试、配置您的每个CAN节点内部变量和硬件接口DIDOAIAO; 4)通过CANWeb,可用以太网、RS485、PROFIBUS、CAN、I2C、SPI与每个CAN节点实时快速通信; 5)CANWeb接口成本低,和增加一个RS485接口成本一样,双CAN的STM32F105RBT6芯片仅8元左右! 6)CANWeb技术全面开源,无授权费,免费提供CANWeb高级协议C++Keil源程序(可为用户芯片定制); 7)用户可在此冗余双CAN开发板(含4个DI/4个DO/1个AI/1个AO)的PCB文件及Keil源程序基础上, 轻松、快捷开发自己的CANWeb总线产品,如多通道DI、DO、AI、AO模块、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。

经济效益分析
      现场总线CANWeb主要用于替代国内广泛使用的RS485、232通信,节点价格与RS485类似,但性能、可靠性却是天壤不同,是国内、甚至是 国际上性价比最好的替代RS485通信的最佳方案,是绝对的技术蓝海;

      如在 国内 仪表 、远程IO、楼宇自动化、机器人、过程控制、新能源 等行业迅速推广,前途无量!!!

    每年  2000万产值,1000万毛利