基于CAN总线的计算机与PLC通信

　　1引言

　　在现代工业中，PLC之间或PLC与计算机之间的通信联网应用日益广泛。PLC的联网功能越来越强。以欧姆龙CP1、CJ1和CS1系列PLC为例，配合使用各种模块，可以支持工业以太网、ControllerLink等现场总线通信联网功能。但是，应用广泛的CPM1A、CPM2A等中小型PLC的通信联网一般只能采用工业总线的物理层形式(如RS232或RS485)，通信的稳定性与抗干扰能力并不是很强。本文选用欧姆龙的CPM2A机型，配合使用RS232-CAN适配器，实现了计算机与PLC的通信联网，方法简单，实用性强。

　　2CAN总线简介

　　CAN总线由德国BOSCH公司首先提出来的，CAN总线是目前工业界广泛应用的总线。CAN控制器工作于多主站方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据。CAN协议废除了传统的站地址编码，可使网络内的节点个数在理论上不受限制，通信实时性强，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

　　报文采用短帧格式，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低。CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。CAN的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。CAN节点在错误帧的情况下具有自动关闭输出功能，而总线上其它节点的操作不受影响。CAN总线通过两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，不会出现损坏某些节点的现象。CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，不会出现象“死锁”状态。

　　3通信结构

　　通信系统组成如图1所示，上位计算机运行监控软件与OMRON专用的PLC编程及配置软件，并将计算机串口连接到RS232-CAN适配器，配置为CAN总线。下位PLC采用多台OMRON的CPM2A型PLC，将CPM2A的串口连接RS232-CAN适配器，实现CAN总线通信。

　　通过适配器，计算机与PLC成为CAN总线的节点。节点之间通过双绞屏蔽线进行总线式连接，首尾节点需要接120R的匹配电阻。上位计算机可以通过CAN总线实时监控PLC系统的运行。此方案是现场总线技术与集中控制技术的有机结合，联网后的PLC网络可以构成一个DCS系统。用户在计算机上可以远程监控、配置任何一台PLC的程序或状态。并能够在投入较低硬件成本的基础上，实现良好的系统运行性能。这个方案充分发挥了CAN总线的通信特点:实时、可靠、高速、远距离、易维护等。

　　使用RS232-CAN适配器后，通信距离扩大到5公里(9600bps时)，组网的PLC可增至110台(实际上受PLC内部系统软件的限制，最多只能支持32台PLC联网)。RS232-CAN适配器采用光电隔离，大大提高了系统的抗干扰能力和安全性能。另外，使用RS232-CAN适配器，并不需改变PLC系统原有的PLC通讯协议和上位机监控软件，开发人员无须更改现在使用的串口通信程序，最大限度的节省成本。