基于CAN-bus总线的海关车场设备网方案

1、    基于CAN-bus总线的海关车场设备网方案1.1CAN-bus总线介绍CAN-bus是国际上应用最广泛的现场总线之一，被广泛应用于欧洲的中高档汽车中，用作ECU单元的串行数据传输网络；近几年来，CAN-bus开始进入中国各个行业的数据通讯应用，并于2002年被确定为电力通讯产品领域的国家标准，正被大家逐渐重视。与RS-485类似，CAN-bus网络使用普通双绞线作为传输介质，采用直线拓朴结构，单条网络线路至少可连接110个节点，网络总长度最大可达10公里（使用标准CAN收发器PCA82C250/2511.1CAN-bus总线介绍 

2、60;  CAN-bus 是国际上应用最广泛的现场总线之一，被广泛应用于欧洲的中高档汽车中，用作ECU 单元的串行数据传输网络；近几年来，CAN-bus 开始进入中国各个行业的数据通讯应用，并于2002年被确定为电力通讯产品领域的国家标准，正被大家逐渐重视。    与RS-485类似，CAN-bus 网络使用普通双绞线作为传输介质，采用直线拓朴结构，单条网络线路至少可连接110个节点，网络总长度最大可达10 公里（使用标准CAN 收发器PCA82C250/251 芯片）。在CAN-bus 网络中，数据收发、硬件检错均由CAN 控制器硬件完成，大大增强了C

3、AN-bus 网络的抗电磁干扰能力，即由硬件来保证CAN-bus 网络运行的可靠性。据国际CiA 协会统计，2001年仅在欧洲就销售了超过1 亿个CAN-bus 节点，几乎淘汰了欧洲所有的RS-485 系统。目前，国内的汽车、电梯行业已是CAN-bus 应用的典型领域，工业控制、智能楼宇、煤矿设备等行业也是日见更多型号的应用CAN-bus 总线设备与产品。    CAN-bus 总线的优点：可靠性高，可以支持硬件节点的即插即用；故障节点可自动关闭，不影响其他网络节点；采用芯片硬件ID 方式管理网络，故障节点界定十分方便，网络维护成本比较低。  

4、  CAN-bus 总线的适用范围：可适用于节点数目很多，传输距离在10 公里以内，安全性要求高的场合；也可适用于对实时性、安全性要求十分严格的机械控制网络。CAN-bus 总线不适合于有大量数据需要传输（比如视频/音频信号）的场合。1.2 现场的应用需求    一般情况下，海关的车场需要组建2 个信息与控制网络，分别对应车场的进口车道、车场的出口车道进行设备管理。其中，每个进口车道管理69 个设备，每个出口车道管理48个设备。举例说明，进口车道主要由以下一些设备组成：􀁺 地磅：检测车辆的载重信息，具有RS-485 通讯接口。地磅属于主

5、动发送数据设备，大约每170 毫秒向服务器发送17 字节的数据，属于小数据量设备。􀁺 起落杆：控制车辆是否放行，具有RS-485 通讯接口。起落杆属于被动发送数据设备，服务器每隔1 秒发送一个控制命令。属于小数据量设备。􀁺 电子关锁：海关专用设备，具有RS-232通讯接口。电子关锁属于被动发送设备，服务器每隔100毫秒向电子关锁发送控制命令，总共两个命令类型：施封和解封。属于小数据量设备。􀁺 电子车牌：检测通关车辆的身份信息与司机身份信息，具有RS-232 通讯接口。电子车牌属于被动发送设备。一般通过调用设备厂商提供的动态库接口向电子车牌设

6、备发送读取数据命令，周期为100 毫秒，每次通讯数据约在3002000 字节，数据流量比较大，属于大数据量设备。􀁺 海关通关仪：海关专用设备，集成显示、语音、键盘接口，具有23 个RS-232 通讯接口。􀁺 条码阅读器：读取条码信息，具有RS-232 通讯接口。􀁺 IC卡读卡器：读取IC 卡信息，具有RS-232 通讯接口。    传统的海关车场设备网一般采用“以太网EtherNet+多串口服务器”方案，采用2 级网络方式。其网络拓朴结构如下图所示：    传统的海关车场设备网采用

7、“以太网EtherNetRS-232”方式实现设备之间的通讯，是基于“点点”的通讯模式。由于网络中所连接设备的数据流量不一致性，容易引起网络数据阻塞；而且，利用以太网（EtherNet）方式组建网络的成本比较高，需要对网络及运行设备增加多级保护措施，以适应长期工作的恶劣环境。    新一代CAN-bus 总线技术的成熟应用，可以在海关车场设备网的建设中减少网络布线，有效降低设备成本，并能够提高通讯效率。利用CAN-bus 总线技术建设的海关车场设备网具备更好的实时性、稳定性，以及更强的抗干扰能力，且可以适合非常严苛的工作环境。1.3 CAN-bus 实施方案

8、60;   下面简要地介绍采用CAN-bus 总线建立的海关车场设备网方案。    在基于CAN-bus 总线的海关车场设备网中，每一个车场设备都被分配了一个网络中唯一的ID 设备号，且都通过CAN232MB 智能协议转换器或CAN485MB 智能协议转换器连接至CAN-bus 总线。    考虑连接车场设备的数量、通讯数据流量、通讯距离等因素，服务器PC 上可以安装18块PCI-9840四路高速CAN 接口卡。通常情况，一路CAN-bus 通道可以最多连接100 个CAN-bus 节点，每块PCI-9840 四路

9、高速CAN 接口卡最多可以连接400个CAN-bus 节点设备；同一台PC 可以管理32 条CAN-bus 总线，管理3200 个CAN-bus 节点设备，甚至更多个设备。    服务器PC 通过CAN-bus 总线编号、ID 设备号访问并管理车场设备网中的每一个指定设备。    CAN-bus 采用直线拓朴结构，同一网络中的所有CAN-bus 节点设备连接在一条普通的通讯双绞线上；每条CAN-bus 总线的2 个终端各需要安装1 个120 的终端电阻。    由于CAN-bus 总线完全由芯片硬件实现通

10、讯数据的校验与检错，具有通常串口通讯（RS-232 方式或RS-485 方式）所无法比拟的可靠性；因此，布线时可以将CAN232MB 智能协议转换器或CAN485MB 智能协议转换器就近安装在车场设备网的每一个用户设备，或直接连接到用户设备的RS-232 或RS-485 端口。这一种方式可以有效地减少串行通讯距离，提高串行通讯波特率，并更好地保证设备通讯数据的正确性。    CAN-bus 总线通讯可以采用普通双绞线或屏蔽双绞线，一般应用场合都可以保证数据的可靠通讯。例如，使用国标AWG18（截面积为0.75 2）一般可以保证在1KM 距离下实现CAN 可靠通讯；

11、如果CAN 通讯距离超过1KM，则建议选择通讯电缆线的截面积大于1.5mm2。常规方式中，随通讯距离的加长，需要适当加大电缆线截面积。    CAN-bus 采用直线拓朴结构，布线简单方便，且非常容易扩展。    CAN232MB 智能协议转换器和CAN485MB 智能协议转换器都采用表面安装工艺，板上自带光电隔离模块，实现完全电气隔离的中央控制电路/CAN 电路，具有很强的电气抗干扰能力，可防雷击，大大提高了系统在恶劣环境中使用的可靠性。这2 个型号的协议转换器都可以工作在工业级的环境温度（-40 +85）中，且支持防水、防尘、防雷击处理工艺；自带安装导轨，适合于多种安装方式。    PCI-9840 四路高速CAN 接口卡是具有高性能价格比的CAN 总线通讯接口卡，该产品采用标准PCI 接口，能让计算机方便的连接到CAN 总线上，实现CAN2.0B 协议（兼容CAN 2.0A）的连接通讯。PCI-9840 高速CAN 接口卡集成有4 通道逻辑独立CAN-bus 通讯接口，使得在