现场总线的温暖共鸣以CAN总线通信协议为例探索工业通信的深层情感
情感共鸣：探索CAN总线通信协议的深层印象
在工业控制领域，传统的控制理论与计算机技术的融合，为现场总线提供了一个全新的视角。我们将从通信模型、特殊要求、物理层到数据链路层，再到应用层，深入理解CAN总线如何实现高效稳定的通信。
通信基础模型
为了建立连接，我们需要发送器和接收器，以及一条连接它们的通信链路。链路可以是双绞线、同轴电缆、光纤或无线，每种都有其特点和适用场景。在工业环境中，这些设备需要面对更为严酷的条件，如振动、大气湿度变化等，因此选择合适的介质至关重要。
工业通信中的特殊要求
工业环境下的数据分类包括过程数据、状态变量和维护信息。这些数据往往涉及时间相关性，比如实时性、高频率以及生命周期管理。此外，还有同步问题，即不同设备间如何保持时间一致性。
现场总线满足工业通信需求
在OSI模型中，物理层定义了物理介质及其正确连接方式，而数据链路层负责创建和传输数据包。在现场总线中，我们通常分为LLC（逻辑链接控制）和MAC（媒体访问控制）两部分，前者提供网络协议接口，对等体逻辑沟通；后者则提供特定物理编码访问及传输。
替代4-20mA方案
传统上，模拟信号通过4-20mA技术进行交流，但随着数字化趋势，一些厂商开始使用现场总线来取代这类模拟信号。这主要基于抗噪声能力更强、减少电缆数量以及诊断功能更加丰富等优势。不过，这也意味着所需设备成本会相对较高，因为智能传感器和执行器需要具备一定计算能力。
RS-232与RS-485标准比较
RS-232是一种常见但有限制性的接口标准，它只能用于点对点通讯，并且不支持多机网络。而RS-485则能够实现多台设备之间复杂网络交互，是许多现场总线系统所采用的基础。因此，有时候人们可能会混淆RS-485作为一种“485”或“现场”标准，但实际上它只是某些系统使用的一种底层技术规范。
曼彻斯特编码与码元概念
电缆引脚分配直接影响到信号格式，从而决定了0或1表示方法。大多数现场总林采用曼彻斯特编码，其中跳变表示一个码元，每个波形包含跳变低到高或者高到低，以此区分0和1。但了解这些仅仅是冰山一角，更关键的是认识每个波形代表多少位，以及单位时间内能处理多少个波形即可理解波特率之于比特率之比。
通信介质选择
现场总林通常依赖有线连接，但随着无线技术进步，无论是在安装方便还是成本节约方面，无线已经越来越受到欢迎。在选择时，要考虑安全性、高可靠性以及抗干扰性能，同时也要注意兼容现有的硬件设施。
通信模式
客户端/服务器模式：适用于状态监控类型的情境。当客户端发出读请求后，服务器响应并返回结果。这类模式下，大多数协议都是基于制造信息规范（MMS）的应用程序管理各种对象，如任务（创建/取消/启动/恢复停止）、变量（读写）域下载上传操作细化成请求执行响应三个部分，与MAC处理时间服务执行有关。
发布者/订阅者模式：适用于事件通知提示MMS信息定义提示缓冲区间交互读写服务。这类模式下发布者广播消息给所有订阅者的客户端，而没有回复确认阶段，只有当客户端发出请求时发布者才做出响应，这样就可以避免额外负担，使得整个系统运行更加流畅。此外世界FIP LonWorks EIBus ControlNet SWIFTNET FF都采用这种模式进行事件推送或者读写操作触发工作流程。
通讯机制
周期式通讯源自自动控制检测基本原理采样理论大部分标记作为输入输出算法周期查询集中式系统产生抖动消除抖动在基于状态通讯称为"触发"规律发生在每两个周期B E 每三个周期F 总行周期LCM节拍HCD最小公倍数最大公约数相结合使得任何一个不连续段落都不会导致错误响应或延迟反馈
10 结语
在这个不断发展变化的大环境里，不同类型的地方以不同的方式利用CAN Bus来改善他们生产过程速度精确度同时降低成本提高产出质量对于那些追求最佳解决方案的人来说这样的未来充满希望而且充满挑战最后真正的问题就是是否能够有效地将这样设计好的计划转换成实际行动让我们的生活变得更加简单也是我们的梦想之一
