基于CAN-bus 總線的海關(guān)車場設(shè)備網(wǎng)方案

1.3.4 軟件實(shí)現(xiàn)與VCOM 虛擬串口

CAN232MB 智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN485MB 智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器都可以通過一個(gè)設(shè)備配置工具軟件，來設(shè)置運(yùn)行時(shí)的工作參數(shù)，包括串口通訊速率、CAN-bus 通訊速率、網(wǎng)絡(luò)ID 設(shè)備號等，且支持用戶自行定義的CAN-bus 通訊速率。

在多點(diǎn)通訊場合，CAN-bus 總線提供一個(gè)有效的數(shù)據(jù)驗(yàn)收/屏蔽功能。在網(wǎng)絡(luò)中的任一臺(tái)CAN232MB/CAN485MB 智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器都可以通過設(shè)定一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)ID 設(shè)備號，來設(shè)定本節(jié)點(diǎn)設(shè)備所允許接收的報(bào)文格式。

目前提供有兩種軟件編程方式，可以方便地實(shí)現(xiàn)服務(wù)器PC 與CAN232MB/CAN485MB轉(zhuǎn)換器所連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

1． 使用VCOM 虛擬串口

利用VCOM 虛擬串口軟件，可以將一個(gè)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的任一個(gè)CAN232MB 轉(zhuǎn)換器或CAN485MB 轉(zhuǎn)換器當(dāng)成本地PC 的一個(gè)普通串口來進(jìn)行操作。同一PC 可以最多支持2000個(gè)VCOM 虛擬串口。

利用VCOM 虛擬串口方式，車場設(shè)備網(wǎng)的每一個(gè)功能設(shè)備都被映射連接在服務(wù)器PC的一個(gè)虛擬串口上，對指定編號的串口操作，就相當(dāng)于直接操作每個(gè)用戶設(shè)備。這一種方式可以直接使用設(shè)備廠商提供的動(dòng)態(tài)庫操作虛擬串口。

2． 使用VCICAN 接口動(dòng)態(tài)庫

通過調(diào)用PCI-CAN 接口卡配套的VCICAN 動(dòng)態(tài)庫，可以直接操作PCI-CAN 接口卡來發(fā)送/接收CAN 報(bào)文幀，從而實(shí)現(xiàn)CAN-bus 總線通訊。通過這一方式實(shí)現(xiàn)車場設(shè)備網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊，可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)有效性。

同時(shí)，PCI-9840 四路高速CAN 接口卡支持在Linux、WIN98、WIN2000 和WinXP 等操作系統(tǒng)，并且配套有ZOPC 服務(wù)器軟件，可以在流行的組態(tài)軟件（如昆侖通態(tài)MCGS、組態(tài)王、國外iFix、Intouch 等）或虛擬儀器軟件LabView 中實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的控制與通訊。

1.3.5 方案優(yōu)點(diǎn)與實(shí)踐測試

CAN-bus 總線能夠較好地適合海關(guān)車場設(shè)備網(wǎng)的建設(shè)。同時(shí)，使用CAN-bus 總線方式可以減少車場設(shè)備網(wǎng)對人力資源、環(huán)境資源的要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)高效監(jiān)控。

例如，采用CAN 總線組網(wǎng)通訊時(shí)，每一批數(shù)據(jù)的通訊延遲時(shí)間是可以預(yù)先估算，并可以有效控制的；例如，在100Kbps 時(shí)每幀數(shù)據(jù)（8 字節(jié)）在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸時(shí)間為1.1mS，總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在3mS 以內(nèi)對外發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。CAN-bus 總線在同一網(wǎng)絡(luò)中可以連接超過100 個(gè)設(shè)備單元；每個(gè)新增的設(shè)備都可以通過一個(gè)唯一設(shè)定的ID 設(shè)備號與其他設(shè)備通訊數(shù)據(jù)。CAN-bus 節(jié)點(diǎn)設(shè)備允許即插即用，不影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，無需停機(jī)安裝。

而且，CAN 總線采用雙絞線通訊，通訊材料成本很低，維護(hù)方便。同時(shí)，CAN232MB轉(zhuǎn)換器或CAN485MB 轉(zhuǎn)換器可以就近功能設(shè)備安裝，以減少RS-232/RS-485 電纜，為數(shù)據(jù)通訊提供更強(qiáng)的保障。

另外，推薦在設(shè)備網(wǎng)中工作的通訊接口設(shè)備，如CAN232MB/CAN485MB 轉(zhuǎn)換器，都有防水、防塵、防雷擊處理工藝，且符合工業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（-40℃ ～ +85℃），抗干擾能力強(qiáng)，保障長期工作環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)可靠性。

下面是部分設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)流量測試情況。

1.4 其它網(wǎng)絡(luò)方案之比較

1.4.1 RS-485 總線

RS-485 總線是采用差分傳輸方式的一種串行網(wǎng)絡(luò)，也是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的一種遠(yuǎn)距離串行數(shù)據(jù)方式。RS-485 總線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)線路可連接32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)來自于MAXIM 公司的MAX485 數(shù)據(jù)手冊），網(wǎng)絡(luò)總長度最大可達(dá)1200 米。

優(yōu)點(diǎn)：對于單個(gè)節(jié)點(diǎn)，電路成本較低，設(shè)計(jì)容易，實(shí)現(xiàn)方便。

缺點(diǎn)：可靠性差，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障有可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；RS-485 器件容易損壞；且不易界定網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點(diǎn)，維護(hù)成本相對較高。

適用范圍：節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少，傳輸距離在1 公里左右，安全性要求不高的場合。

表格 CAN-bus 總線與 RS-485 總線的特性比較

1.4.2 Lonworks 總線

Lonworks 總線由美國Echelon 公司于1993 年推出的一種現(xiàn)場總線，也是國際上主流的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一。Lonworks 總線采用神經(jīng)元芯片為核心技術(shù)設(shè)計(jì)基本節(jié)點(diǎn)，LonTalk 通信協(xié)議支持7 層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供一個(gè)固化在神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

相對來說，Lonwork 總線硬件成本相對較高，并不是一個(gè)類似CAN-bus 總線的開放協(xié)議總線，單節(jié)點(diǎn)電路的硬件成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CAN-bus 節(jié)點(diǎn)硬件成本。

1.4.3 以太網(wǎng)

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)用最普遍的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。但以太網(wǎng)的本質(zhì)特點(diǎn)是采用CSMA/CD 的介質(zhì)訪問控制技術(shù)，容易產(chǎn)生“節(jié)點(diǎn)”碰撞，無法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性/有效性；而且，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的硬件成本、軟件開發(fā)費(fèi)用也大大高于其他各種方式。

國際上正在研究與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(shí)時(shí)性能的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案。與底層的CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)（設(shè)備網(wǎng)）結(jié)合，也是未來以太網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢之一。