總線較485總線與TCPIP聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢

1、CANBUS網(wǎng)絡(luò)-現(xiàn)今酒店客房智能控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最佳選擇客房是酒店經(jīng)營的主體?？腿巳胱『途频甑墓芾砉ぷ髋c酒店客房智能控制系統(tǒng)的運行息息相關(guān)，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性顯得尤為重要。系統(tǒng)在開發(fā)生產(chǎn)過程中，既要保證先進合理的設(shè)計理念以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳a(chǎn)工藝，也要保證該系統(tǒng)在市場成功運行的經(jīng)驗。同時，系統(tǒng)還應(yīng)符合中國及國際有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，保證使用者的安全。RS485 采用差分信號負(fù)邏輯，2V6V表示“0”，-6V-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。在R

2、S485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2

3、)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所影響。理論上RS485的最長傳輸距離能達到1200米，但在實際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短.作為傳統(tǒng)的總線式通訊網(wǎng)絡(luò)， RS485 的不足點主要表現(xiàn)為： 1.主從結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主節(jié)點，其余均為從節(jié)點。其造成的危害：由于一個RS485網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主節(jié)點

4、，無法構(gòu)成多主冗余結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，因而對主節(jié)點的可要求特別高，否則一旦主節(jié)點出現(xiàn)幫故障，則整個系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)； 2.數(shù)據(jù)通訊方式為命令響應(yīng)型，網(wǎng)絡(luò)上任一次數(shù)據(jù)傳輸都是由主節(jié)點發(fā)出命令開始，從節(jié)點接到命令后以響應(yīng)的方式傳給主節(jié)點，這一特點使得網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸效率大大降低，且使主節(jié)點控制器非常繁忙；同時下端出現(xiàn)異常時，數(shù)據(jù)不能立即上傳，必須等待主節(jié)點下發(fā)命令，靈活性極差，在許多實時性要求較高的場合，這是致命的弱點，有可能造成重大事故； 而且，在RS485網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)系統(tǒng)有錯誤,出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時,會導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路,從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。3.RS485與PC機

5、之間存在著數(shù)據(jù)交換的瓶頸現(xiàn)象。由于PC機上的接口板PCX344板與PC總線之間的數(shù)據(jù)效換是一個一個字節(jié)進行的，從而使得PCX344與PC總線之間的數(shù)交換率實際上很低，從而大大影響數(shù)據(jù)交換的速度； CANBUS總線技術(shù)，則能很好解決使上述 RS485 的問題。CAN總線是英文（CONTROLLER AREA NET)縮寫，其網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點均可作為“主節(jié)點”主動地與其它節(jié)點交換數(shù)據(jù)，徹底解決RS485總線長久以來一直困擾人們的“從節(jié)點”無法主動地與其他節(jié)點交換數(shù)據(jù)的問題，并由此而給用戶的系統(tǒng)設(shè)計提供了極大的靈活性并可大大提高其系統(tǒng)性能。CAN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可分優(yōu)先級，這對于有實時要求的用戶無疑又是一

6、個福音，這也是RS485無法比擬的。另外，CANBUS的物理層與鏈路層采用獨特的實際技術(shù)，使其在抗干擾、錯誤檢測能力方面的特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過RS485.值得一提的是我們的CANBUS接口板是在充分吸取RS485接口板不足的基礎(chǔ)上精心設(shè)計的，其與主機的數(shù)據(jù)交換速率、數(shù)據(jù)外理能力、抗干擾等性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過RS485產(chǎn)品。 CANBUS的主要特性總結(jié)為以下： ISA總線插卡，可任意插在XT,AT兼容機上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)； 符合CAN總線規(guī)范2.0 B; CANBUS廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，

7、而不分主從，通訊方式靈活。利用這一特點也可方便地構(gòu)成多機務(wù)分系統(tǒng)； CANBUS網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可分成不同優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求； CANBUS采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)少了總線沖突裁決時間； CANBUS可以點對點，一點對多點（成組）及全局廣播幾種方式傳送收發(fā)數(shù)據(jù)； CANBUS的直接通訊距離最遠(yuǎn)可達10KM/5KBPS; CANBUS上的單口節(jié)點數(shù)實際可達110個，理論上可達2000個； CANBUS采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)為8個，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低，重新收

8、發(fā)時間短； CANBUS每幀都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低； 通訊介質(zhì)采用平常的雙絞線即可，無特殊要求； CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總上的其他操作不受影響； NRZ編碼、解碼方式、并采用位填充（插入）技術(shù)； 用戶接口簡單，編程方便，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)； CAN總線接口卡上的收發(fā)器與主機采用光電隔離電路，以提高抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性； CAN總線是一種支持分布式實時控制系統(tǒng)的串行通信的局域網(wǎng)絡(luò)，由于其高性能、高可靠性、實時性好及其獨特的設(shè)計，已廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的各檢測和執(zhí)行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信，較之傳統(tǒng)的RS485有以下

9、一些突出的優(yōu)點： 1.總線式結(jié)構(gòu)。一對傳輸線（總線）可掛接多臺現(xiàn)場設(shè)備，雙向傳輸多個數(shù)字信號，這種結(jié)構(gòu)比一對一的單向模擬信號傳送結(jié)構(gòu)布線簡單，安裝費用低，維護簡便； 2.開放式操作性?，F(xiàn)場總線采用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，是開放式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對用戶是透明的。在傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，不同廠家的設(shè)備是不能互相訪問的，而CAN采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以方便的接入同一網(wǎng)絡(luò)，集成在同一控制系統(tǒng)中進行互操作，因此簡化了系統(tǒng)集成； 3.徹底分散控制。現(xiàn)場總線將控制功能下放到作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的現(xiàn)場智能議表和設(shè)備中，做到了徹底分散控制，擔(dān)高了數(shù)據(jù)的精度和抗干擾性。將控制功能放到現(xiàn)場設(shè)備中，使危險分散，系統(tǒng)的可靠性提高；

10、4.信息綜合，組態(tài)靈活。通過數(shù)字化傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，CAN總線能獲取現(xiàn)場儀表的各種狀態(tài)、診斷信息，實現(xiàn)實時的系統(tǒng)監(jiān)控和管理。 5.CAN通訊實時數(shù)據(jù)的周期性傳輸：根據(jù)實時數(shù)據(jù)的顯示要求，一般為1秒循環(huán)傳送，這樣進行數(shù)據(jù)外理后送后臺機屏幕顯示實時數(shù)據(jù)，確保3秒之內(nèi)刷新。根據(jù)現(xiàn)今國內(nèi)酒店對智能系統(tǒng)的功能需求以及總體規(guī)劃分析，結(jié)合現(xiàn)今國內(nèi)酒店建筑實際情況，重視基礎(chǔ)建設(shè)的原則，在酒店智能系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組合設(shè)計中，考慮系統(tǒng)將來的升級擴展能力、維護管理方式，既順應(yīng)潮流趨勢，又避免了不必要的侵害，在速度及穩(wěn)定性上更加可靠的，以上層采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與底層的CAN-bus網(wǎng)絡(luò)(設(shè)備網(wǎng))結(jié)合的，宏利來獨有的新CAN

11、通訊方式，是現(xiàn)今酒店客房智能控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最佳的選擇。Intelli靈利330型號客房智能控制系統(tǒng)，采用CAN-BUS通訊方式、大板開關(guān)或觸摸屏開關(guān)分散控制，是累積近30年經(jīng)驗及不斷的改良開發(fā)沉淀而成，采用國際先進的CAN總線技術(shù)，經(jīng)過嚴(yán)格的測試，并已在900間客房的大型五星級酒店上成功運行了5年多時間（東莞會展國際大酒店）。TCP/IP以太網(wǎng) 則是當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸媒體，也是TCP/IP使用最普遍的物理網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議集，包括IP、TCP、UDP等子

12、協(xié)議，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的正確傳輸。TCP/IP協(xié)議是一組包括TCP協(xié)議和IP協(xié)議，UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議、ICMP（Internet Control Message Protocol）協(xié)議和其他一些協(xié)議的協(xié)議組。TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層。每層都有不同的功能，而且層和層之間在邏輯上是相互獨立的。由于TCP/IP是世界上最大的Internet采用的協(xié)議組，而TCP/IP底層物理網(wǎng)絡(luò)多數(shù)使用以太網(wǎng)協(xié)議，因此，“以太網(wǎng)+TCP/IP”成為互連網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最普遍的技術(shù)。 2.2.1 通訊技術(shù)分析 現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)組網(wǎng)方式有

13、多種選擇，比如RS-485、CAN-bus、TCP/IP、Lonworks等；下面將各種方式進行比較，以考慮選擇最合適的方式。CAN-bus方案 CAN-bus是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，被廣泛應(yīng)用于歐洲的中高檔汽車中，用作ECU單元的串行數(shù)據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)，是國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)的世界公認(rèn)廣泛應(yīng)用，最具前途的局域控制現(xiàn)場總線；近幾年來，CAN-bus開始進入中國各個行業(yè)的實際應(yīng)用，并于2002年被確定為電力通訊領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)，正被大家逐漸重視。與RS-485類似，CAN-bus網(wǎng)絡(luò)使用普通雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，單條網(wǎng)絡(luò)線路至少可連接110個節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)總長度最大可達10公里(

14、使用標(biāo)準(zhǔn)CAN收PCA82C250/251芯片)。在CAN-bus網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)收發(fā)、硬件檢錯均由CAN控制器硬件完成，大大增強了CAN-bus網(wǎng)絡(luò)的抗電磁干擾能力，即由硬件來保CAN-bus網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性。 CAN-BUS主要特征低成本的現(xiàn)場總線極高的總線利用率很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（長達10Km）高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達1Mbps）可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文可靠的錯誤處理和檢錯機制發(fā)送的信息遭到破壞后可自動重發(fā)節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能報文不包含源地址或目標(biāo)地址僅用標(biāo)志符來指示功能信息優(yōu)先級信息CAN是多主對等系統(tǒng)，支持競爭其特點為：實時性強，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，互

15、操作性好，且性價比高，CAN總線具有極強的抗干擾能力及糾錯能力，被美國軍方廣泛應(yīng)用與導(dǎo)彈、飛機、坦克、電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上，并被廣泛應(yīng)用于自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)業(yè)機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療及傳感器等領(lǐng)域。缺點：對于單個CAN-bus節(jié)點，硬件成本比RS-485節(jié)點要高；對于CAN控制芯片的編程比較復(fù)雜，但可以采用ZLG提供的BasicCAN模塊或PeliCAN模塊，開發(fā)難度較大。 適用范圍：可適用于節(jié)點數(shù)目很多，傳輸距離在10公里以內(nèi)，安全性要求高的場合；也可適用于對實時性、安全性要求十分嚴(yán)格的機械控制網(wǎng)絡(luò)。不適合于有大量數(shù)據(jù)需要傳輸(比如視頻/音頻信號)

16、的場合。 下表列出了RS-485網(wǎng)絡(luò)與CAN-bus網(wǎng)絡(luò)的性能比較。 特 性RS-485CAN-bus成本低廉稍高總線利用率低高網(wǎng)絡(luò)特性單主節(jié)點多主節(jié)點,不分主從數(shù)據(jù)傳輸率低( 30秒/界面)高（3秒/界面）容錯機制無可靠的錯誤處理和檢錯機制通訊失敗率高極低節(jié)點錯誤的影響導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓無任何影響通訊距離1.5Km可達10Km 5Kbps網(wǎng)絡(luò)調(diào)試?yán)щy容易開發(fā)難度簡單需要一定的技術(shù)基礎(chǔ)后期維護成本很高低*因TCP/IP的技術(shù)層面與RS485及CANBUS不在同一層面故不做直觀對比，請參考以下介紹。TCP/IP以太網(wǎng)方案基于802.3規(guī)范的“以太網(wǎng)+TCP/IP”已成為互連網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最普遍的技

17、術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。國外正在研究與CAN-bus網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的以太網(wǎng)方案(EtherNET/IP，簡稱CIP)，稱為工業(yè)以太網(wǎng)，構(gòu)建可以保證實時性能的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案。TCP/IP的4層的每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求，以下對折層分別進行介紹：應(yīng)用層：應(yīng)用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（Telnet）等。 傳輸層：在此層中，它提供了節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）等，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又校@一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達并接收。 互連網(wǎng)

18、絡(luò)層：負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達目的主機（但不檢查是否被正確接收），如網(wǎng)際協(xié)議（IP）。 網(wǎng)絡(luò)接口層：對實際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理，定義如何使用實際網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數(shù)據(jù)。因此分析TCP/IP協(xié)議組之所以流行，其部分原因是因為它可以用在各種各樣的信道和底層協(xié)議（例如T1和X.25、以太網(wǎng)以及RS-232串行接口）之上。 缺點：IP地址的設(shè)定較為復(fù)雜，更換產(chǎn)品后IP須重新設(shè)置，以太網(wǎng)的本質(zhì)特點是采用CSMA/CD 的介質(zhì)訪問控制技術(shù)，容易產(chǎn)生“節(jié)點”碰撞，無法保證數(shù)據(jù)的實時性/有效性，在現(xiàn)今的網(wǎng)關(guān)保護力度不夠的情況下，容易受侵害導(dǎo)致

19、整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，危險性大，傳輸速度受到網(wǎng)絡(luò)狀況影響，同時實現(xiàn)以太網(wǎng)節(jié)點的硬件成本、軟件開發(fā)費用也大大高于其他各種方式。以下是對其局限性的詳細(xì)說明：l 網(wǎng)絡(luò)上信號傳輸?shù)难訒r，影響工控系統(tǒng)的實時性；l 閻羅上信號傳輸?shù)淖枞F(xiàn)象，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠；l 網(wǎng)絡(luò)“黑客”的攻擊預(yù)防，目前還無法解決；l TCP/IP中沒有優(yōu)先及處理，易出現(xiàn)信號碰撞，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定；l 技術(shù)處理比較復(fù)雜，軟硬件都要求高，所以穩(wěn)定性較差，在酒店網(wǎng)絡(luò)中要把8位數(shù)據(jù)變成16位數(shù)據(jù)，又要把16位數(shù)據(jù)變?yōu)?位數(shù)據(jù)，才能夠事項客控主機與TCP/IP的通訊。TCP/IP在辦公自動化中對數(shù)據(jù)傳輸、郵件、QQ、MSN、資源共享等方面的應(yīng)用是既實

20、用又方便的，但是由于工業(yè)控制中的特殊性，無法在工控中得到有效的使用，目前仍處在研發(fā)階段， 須要通過網(wǎng)絡(luò)的提速、寬帶擴容等技術(shù)克服他的弊端，所以要成功應(yīng)用于工業(yè)控制中還有許多待解決的問題。另外，國際上還沒有以太網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)控制通訊標(biāo)準(zhǔn)，為此，美國成立了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟，全球成立了以太網(wǎng)聯(lián)盟，專門針對TCP/IP協(xié)議進行改進和修改，主要針對：l 延時的不確定性；l 雙工通訊（原為單工）；l 交換技術(shù)；l 信息優(yōu)先級；l 容錯技術(shù)等來滿足工控的需要，還有以太網(wǎng)中傳輸效率問題、防爆問題及總線供電問題目前也都在研發(fā)中，以太網(wǎng)TCP/IP還不能完全適合自動化設(shè)備，還不夠成熟，只有等上述問題都被解決了，才能夠成為國際酒店的工控通訊標(biāo)準(zhǔn)，才能在酒店客控系