基于CAN总线的工业自动化设备通信方法技术

本发明专利技术公开一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，通过在CAN数据帧的数据场内嵌Modbus报文，能够有效地实现设备间进行CAN总线通信，由于所述协议简单且高效，因此能够极大地提高电力自动化控制设备的开发效率和产品稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线的工业自动化设备通信方法
本专利技术涉及一种工业自动化设备通信方法，特别涉及一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法。
技术介绍
随着电力自动化控制装置的功能要求越来越复杂、实时响应性越来越高，同时半导体芯片技术日新月异，使得现在的电力自动化控制装置由以前的单一控制芯片控制单个板卡变成一台装置就需要多个控制芯片控制多个板卡，不同的板卡完成不同的功能组合。基于此，装置内的多个板卡的通信是整个产品设计的核心技术之一。由于对电力自动化装置的实时性、稳定性和大数据量传输的要求，装置内板卡间的通信已由传统的串口通信(如RS232或RS485)转向CAN总线通信。目前实现的板卡间通信方式多为串口(如RS232或RS485)，而如果将串口协议放在CAN总线实现，则无法真正体现CAN总线的优越性；而如果采用CAN总线标准的协议如CANoperuDeviceNet等,则又过于复杂，且实现难度较大。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种基于CAN总线且通信方式简单的工业自动化设备通信方法。一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，用来在工业自动化设备的发送方和接收方之间通信，所述通信方法基于CAN总线协议，包括如下步骤:发送方将通信信息封装为Modbus报文,并将所述Modbus报文划分为一个以上的Modbus报文子段，所述Modbus报文子段的长度不大于CAN通信协议所定义的数据帧的数据场的大小；发送方将所述一个以上的Modbus报文子段分别嵌入一个以上的CAN数据帧中；所述一个以上的CAN数据帧包含表示所述一个以上的Modbus报文子段相互关联的信息；发送方按照CAN通信协议向接收方发送所述一个以上的CAN数据帧；接收方接收所述一个以上的CAN数据帧，并提取出CAN数据帧的数据场的数据得到一个以上的Modbus报文子段，将相互关联的Modbus报文子段合成为Modbus报文；接收方解析所述Modbus报文获取通信信息。在其中一个实施例中，所述发送方为主控板，所述接收方为子板；所述发送方向接收方发送通信信息的方式为广播，所述CAN数据帧的仲裁场填写代表广播的标识。在其中一个实施例中，所述发送方为主控板，所述接收方为子板；所述发送方向接收方发送通信信息的方式为单点发送，所述CAN数据帧的仲裁场填写接收方标识；所述Modbus报文包含发送方标识、表示主控板对子板操作的功能码、以及主控板对子板的操作指令和所述主控板对子板的操作指令的参数。在其中一个实施例中，所述主控板对子板的操作指令为控制IO状态和读参数寄存器的操作指令的其中之一。在其中一个实施例中，所述子板为遥控子板，所述控制IO状态的操作指令用于遥控，所述读参数寄存器的操作指令用于遥测。在其中一个实施例中，所述子板为数据采集子板或通信子板。在其中一个实施例中，所述发送方为子板，所述接收方为主控板；所述发送方向接收方发送通信信息的方式为单点发送，所述CAN数据帧的仲裁场填写接收方标识；所述Modbus报文包含发送方标识、表示子板对主控板操作的功能码、以及子板对主控板的操作指令和所述子板对主控板的操作指令的参数。在其中一个实施例中，所述子板对主控板的操作指令为主动上传IO状态、主动上传输入状态、主动上传寄存器值以及主动上传输入寄存器值的操作指令的其中之一。在其中一个实施例中，所述子板为遥控子板，所述主动上传IO状态用于主动上传遥控变位信息，所述主动上传寄存器值用于主动上传遥测信息。在其中一个实施例中，所述CAN数据帧为CAN通信协议所定义的扩展帧。上述的基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，通过在CAN数据帧的数据场内嵌Modbus报文，能够有效地实现设备间进行CAN总线通信，由于所述通信方法简单且高效，因此能够极大地提高电力自动化控制设备的开发效率和产品稳定性。【附图说明】图1为本专利技术一个实施例的流程图；图2为本专利技术一个实施例的示意图；图3为常见的工业自动化设备的架构图；图4为采用本专利技术一个实施例的系统启动后的工作流程图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】进行详细描述。图1为本专利技术一个实施例的工业自动化设备通信方法流程图。图2为本专利技术一个实施例的通信方法中的数据帧格式示意图。一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，用来在工业自动化设备的发送方和接收方之间通信。工业化自动设备是电力设备，例如电力自动化控制装置的板卡。如图3所示，是一组工业设备构成的系统结构图，主控板和多个子板之间通过CAN总线连接。该通信方法基于CAN总线协议，包括如下步骤。步骤SlOO:发送方将通信信息封装为Modbus报文，并将Modbus报文划分为一个以上的Modbus报文子段，Modbus报文子段的长度不大于CAN通信协议所定义的扩展帧的数据场的大小。通信信息是板卡之间传递的数据和用于控制的信息。Modbus报文是基于Modbus协议的通信数据包。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准，因此被大量应用在工业化自动设备中。本实施例中，划分Modbus报文的方式为:以CAN通信协议所定义的数据帧的数据场的大小(通常是8个字节)为标准，将所述Modbus报文依次截断。其他实施例中，还可以采用其他划分标准，例如小于8字节。步骤SllO:发送方将一个以上的Modbus报文子段分别嵌入一个以上的CAN数据帧中；一个以上的CAN数据帧包含表示一个以上的Modbus报文子段相互关联的信息。由于CAN数据帧的数据场最多只能放8个字节长度的数据，所以当Modbus报文的长度小于数据帧的数据场的大小时，可直接将Modbus报文填入该数据场。如果Modbus报文超过8个字节，则相应将Modbus报文划分为一个以上的Modbus报文子段，然后分别嵌入一个以上的CAN数据帧中进行传输。在其他实施例中，当Modbus报文的长度小于或等于数据帧的数据场的大小时，也可以进行划分得到两个以上的CAN数据帧。步骤S120:发送方按照CAN通信协议向接收方发送所述一个以上的CAN数据帧。将步骤SllO中得到的一组相互关联的，即包含一个完整Modbus报文的CAN数据帧发送给接收方。CAN通信协议是本领域熟知技术，具体通信方式不再赘述。步骤S130:接收方接收一个以上的CAN数据帧，并提取出CAN数据帧的数据场的数据得到一个以上的Modbus报文子段，将相互关联的Modbus报文子段合成为Modbus报文。接收方将所获取的Modbus报文子段合并成完整的Modbus报文。步骤S140:接收方解析Modbus报文获取通信信息。参考图2，CAN数据帧包括仲裁场、控制场、数据场以及CRC场，通过在CAN数据帧的数据场内嵌Modbus报文，能够有效地实现设备间通过CAN总线通信，同时又可以利用传统的被大量应用的Modbus协议。由于上述通信方法简单且高效，因此能够极大地提高电力自动化控制设备的开发效率和产品稳定性。本实施例中，CAN数据帧为CAN通信协议所定义的扩展帧。表I为CAN扩展帧详细架构表，请参考表1:CAN扩展帧信息为13个字节，包括两部分，信息和数据部分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，用来在工业自动化设备的发送方和接收方之间通信，所述通信方法基于CAN总线协议，包括如下步骤：发送方将通信信息封装为Modbus报文，并将所述Modbus报文划分为一个以上的Modbus报文子段，所述Modbus报文子段的长度不大于CAN通信协议所定义的数据帧的数据场的大小；发送方将所述一个以上的Modbus报文子段分别嵌入一个以上的CAN数据帧中；所述一个以上的CAN数据帧包含表示所述一个以上的Modbus报文子段相互关联的信息；发送方按照CAN通信协议向接收方发送所述一个以上的CAN数据帧；接收方接收所述一个以上的CAN数据帧，并提取出CAN数据帧的数据场的数据得到一个以上的Modbus报文子段，将相互关联的Modbus报文子段合成为Modbus报文；接收方解析所述Modbus报文获取通信信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，用来在工业自动化设备的发送方和接收方之间通信，所述通信方法基于CAN总线协议，包括如下步骤: 发送方将通信信息封装为Modbus报文，并将所述Modbus报文划分为一个以上的Modbus报文子段，所述Modbus报文子段的长度不大于CAN通信协议所定义的数据帧的数据场的大小； 发送方将所述一个以上的Modbus报文子段分别嵌入一个以上的CAN数据帧中；所述一个以上的CAN数据帧包含表示所述一个以上的Modbus报文子段相互关联的信息； 发送方按照CAN通信协议向接收方发送所述一个以上的CAN数据帧； 接收方接收所述一个以上的CAN数据帧，并提取出CAN数据帧的数据场的数据得到一个以上的Modbus报文子段，将相互关联的Modbus报文子段合成为Modbus报文； 接收方解析所述Modbus报文获取通信信息。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，其特征在于，所述发送方为主控板，所述接收方为子板；所述发送方向接收方发送通信信息的方式为广播，所述CAN数据帧的仲裁场填写代表广播的标识。3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的工业自动化设备通信方法，其特征在于，所述发送方为主控板，所述接收方为子板；所述发送方向接收方发送通信信息的方式为单点发送，所述CAN数据帧的仲裁场填写接收方标识；所述Modbus报文包含发送方标识、表示主控板对子板操作的功能码、以及主控板对子板的操作指令和所述主控板对子板...

【专利技术属性】
技术研发人员：许珍，
申请(专利权)人：航天科工深圳集团有限公司，
类型：发明
国别省市：