6ES7360-3AA01-0AA0详细说明

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总线是啥？

总线分类的方式有很多，如被分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线等等，不管是啥看英文叫作“BUS"，即“公交车"，也就是说总线就行公交一样。你只要在公交的运行线路上，就可以上车，上车点就是公交站点，同样的总线接好了，加入一个节点（设备），节点接可以把数据放到总线上，传到其他节点。

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并终成为（ISO11898），是国际上应用泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

中文名：CAN总线
外文名 ：Controller Area Network
开发公司 ：德国BOSCH公司
特    点： 国际上应用泛的现场总线之一
地    区 ：北美和西欧
应用范围：汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网

CAN总线是广播类型的总线。这意味着所有节点都可以侦听到所有传输的报文。无法将报文单独发送给节点；所有节点都将始终捕获所有报文。CAN硬件能够提供本地过滤功能，让每个节点对报文有选择性地做出响应。

上世纪八十年代以来，汽车ECU越来越多，如ABS，电控门窗，电子燃油喷射装置。如果仍然采用常规的点对点布线方式，即电线一段与开关相接，另一端与用电设备相通，将会导致车上电线数目的急剧增加，从而带来线束的冗余及维修成本的提高。这就对汽车的线束分布及信息通讯提出了更高的要求。总线技术可以实现信息的实时共享，解决了传统布线方式中线束多，布线难，成本高等问题，CAN（ControllerArea Network）总线技术应运而生。

CAN总线是由德国研发和生产汽车电子产品著称的BOSCH公司开发的，并终成为（ISO11519），是国际上应用泛的现场总线之一。CAN总线是一种多主控（Multi-Master）的总线系统。传统总线系统如USB或以太网等是在总线控制器的协调下，实现从A节点到B节点大量数据的传输。CAN网络的消息是广播式的，即在同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，它是一种基于消息广播模式的串行通信总线。

CAN总线的很多优点，使得它得到了广泛的应用，如传输速度高到1Mbps,通信距离远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。

CAN总线标准之规定了物理层和数据链路层，至于应用层需要用户自定义。不同的CAN标准仅物理层不同。物理层和数据链路层：ISO11898；应用层：不同的应用领域使用不同的应用层标准。

2.2 CAN物理层

CAN拓扑网络

连接在CAN总线上的设备叫做节点设备（CANNode），CAN网络的拓扑一般为线型。线束的是双绞线，线上传输为对称的差分电平信号。下图为CAN总线网络示意图，节点主要包括Host、控制器和收发器。Host常集成有CAN控制器，CAN控制器负责处理协议相关功能，以减轻Host的负担。CAN收发器将控制器连接到传输媒介。通常控制器和总线收发器通过光耦或磁耦隔离，这样总线上过压损坏收发器，控制器和Host设备也可以得到保护。

6SL3060-4AF30-0AA0连接电缆

在发送数据时，CAN控制器把要发送的二进制编码通过CAN_Tx线发送到CAN收发器，由收发器把这个普通的逻辑电平信号转化成差分信号，通过差分线CAN_High和CAN_Low输出到CAN总线网络。接收数据过程，采用差分信号，可以取得更好的电磁兼容效果。CAN总线物理传输媒介只需要两根线。

高速CAN总线高信号传输速率为1Mbps，支持长距离40m。ISO11898-2要求在高速CAN总线两段安装端接电阻RL（端接电阻一般为120Ω，因为电缆的特性阻抗为120Ω，为了模拟无限远的传输线。）以消除反射。低速CAN高速度只有125Kbps，ISO11898-3没有端接要求。

因为传输距离越大，信号时延也越大，为了保证消息的正确采样，总线上的信号速率相应也要下降。下图是推荐的信号速率与距离的关系。

CAN总线分高速CAN和低速CAN，收发器也分为高速CAN收发器（1Mbps）和低速CAN收发器（125Kbps）。低速CAN也叫Fault
ToleranceCAN，指的是总线上一根线失效，总线依然可以通信。如同串口中的MAX3232用作电平转换，CAN收发器的作用则是把逻辑信号转换为差分信号。

CAN总线采用差分信号传输，通常情况下只需要两根信号线就可以进行正常的通信。在差分信号中，逻辑0和逻辑1是用两根差分信号线的电压差来表示。当处于逻辑1，CAN_High和CAN_Low的电压差小于0.5V时，称为隐性电平（Recessive）；当处于逻辑0，CAN_High和CAN_Low的电压差大于0.9V，称为显性电平（Dominant）。

高速CAN

低速容错CAN （Fault Tolerance CAN）

差分信号其实使用CAN_HIGH减去CAN_LOW的到的，在逻辑信号中，5V代表1, 0V代表0，而在差分信号中：

0V---------逻辑1------隐形电平

2.0V-------逻辑0-----显性电平

显性电平比隐形电平优先级要高。

CAN总线遵从“线与"机制：“显性"位可以覆 盖“隐性"位；只有所有节点都发 送“隐性"位， 总线才处于“隐性"状态。这种“线与"机制使CAN总线呈现显性优先的特性。

一般嵌入式中，处理器MCU的CAN接口出来的是CAN TXD和CANRXD，一手一发，实际接到CAN网络中还需要收发器，收发器输出的就是差分信号了CANH和CANL，如下图所示。

与所有plc一样，CPM1A内部的“软继电器”可以将用户数据区按继电器的类型分为7大类区域：即I/O继电器区、内部辅助继电器区、专用继电器区、暂存继电器区、定时/计数继电器区、保持继电器区、和数据存储继电器区。区域中的每一位继电器都有“0”或“1”两种状态，这些继电器是可以通过程序被寻址访问，把这类继电器称为“软”继电器。

OMRON公司的系列PLC采用“通道”（CH）的概念来标识数据存储区中的各类继电器及其区域，即将各类继电器及其区域划分为若干个连续的通道，PLC则是按通道号对各类继电器进行寻址访问的。CPM1A型PLC的数据区继电器通道号分配见表4-6。每一个通道包含16个位（即二进制位），相当于16个继电器。用五位十进制数字就表示一个具体的继电器及其触点号。例如00001表示000通道的第01号继电器；01001表示010通道的第01号继电器等等。其中的通道号表示了继电器的类别。CPM1A的继电器类型及通道号区表示如下：

表1 数据区继电器通道号分配表

名       称

点 数

通道号

继电器地址

功           能

输入继电器

160点

（10字）

000～009CH

00000～00915

能分配给外部输入输出端子的继电器（没有使用的输入输出通道可用作内部辅助继电器使用）

输出继电器

160点

（10字）

010～019CH

01000～01915

内部辅助继电器

512点

（32字）

200～231CH

20000～23115

程序中能自由使用的继电器

特殊辅助继电器

384点

（24字）

232～255CH

23200～

25507

具有特定功能的继电器

暂存继电器

8点

TR0～7

在回路的分叉点上，暂时记忆ON/OFF状态的继电器

保持继电器

320点

（20字）

HR00～19CH

HR0000～1915

程序中能自由使用，且断电时也能保持断电前的ON/OFF状态的继电器

辅助记忆继电器

256点

（16字）

AR00～15CH

AR0000～1515

具有特定功能的继电器

链接继电器

256点

（16字）

LR00～15CH

LR0000～1515

1:1连接中作为输入输出用的继电器（也可用作内部辅助继电器）

定时器/计数器

128点

TIM/CNT 000～127

定时器、计数器共用相同号

数据内存

(DM)

可读/写

1002字

DM0000～0999

DM1022～1023

以字为单位（16位）使用，断电时保持数据

DM1000～1021不作为存放异常历史时可作为常规的DM自由使用

DM6144～6599、DM6600～6655不能在程序中写入（可用外围设备设定）。

异常历史存放区

22字

DM1000～1021

只读

456字

DM6144～6599

PC系统设置区

56字

DM6600～6655

1． 输入/输出继电器区

输入/输出继电器区实际上就是外部I/O设备状态的映像区，PLC通过输入/输出继电器区中的各个位与外部输入输出建立联系。它们与I/O端子之间的关系可见表4-3，表4-4中的输入/输出电路。CPM1A规定00000~00915为输入继电器区的工作位，000CH~009CH为其输入通道号，共有160个输入继电器；01000~01915为输出继电器区的工作位，010CH~019CH为其输出通道号，共有160个输出继电器。CPM1A输入输出继电器编号见表2所示。

表2  CPM1A输入输出继电器编号

CPU单元

扩展I/O单元

（每个单元I/O点数为12点/8点）

输入号

10点I/O

6点/4点

00000~00005

-

-

-

输出号

01000~01003

-

-

-

输入号

20点I/O

12点/8点

00000~00011

-

-

-

输出号

01000~01007

-

-

-

输入号

30点I/O

18点/12点

00000~00011

00100~00105

00200~00211

00300~00311

00400~00411

输出号

01000~01007

01100~01103

01200~01207

01300~01307

01400~01407

输入号

40点I/O

24点/16点

00000~00011

00100~00111

00200~00211

00300~00311

00400~00411

输出号

01000~01007

01100~01107

01200~01207

01300~01307

01400~01407

表4-7中所列出的是根据PLC的主机类型及带扩展情况下输入输出继电器的大范围。各输入输出继电器均有I/O端子与之相对应，并在主机面板上配有指示灯显示。

2． 内部继电器

除上述输入输出继电器外，其余的均属内部继电器。 内部继电器实质上是一些存储器单元，它们不能直接控制外部负载，只能在PLC内部起各种控制作用，或直接受外部信号控制。在梯形图中它们也可用线圈和触点来表示，线圈的状态由逻辑关系控制，触点相当于读继电器的状态，可在梯形图程序中被无限次使用。CPM1A系列PLC的内部继电器及其通道号表示可分为以下几类：

（1）内部辅助继电器（AR） 内部辅助继电器的作用是在PLC内部起信号的控制和扩展作用，相当于接触继电器线路中的中间继电器。CPM1A机共有512个的内部辅助继电器，其编号为20000~23115，所占的通道号为200CH~231CH。内部辅助继电器没有掉电保持状态的功能。

（2）暂存继电器（TR） 暂存继电器用于具有分支点的梯形图程序的编程，它可把分支点的数据暂时贮存起来。CPM1A型机提供了8个暂存继电器，其编号为TR0~TR7，在具体使用暂存继电器时，其编号前的“TR”一定要标写以便区别。TR继电器只能与LD，OUT指令联用，其他指令不能使用TR作数据位。

（3）保持继电器（HR） 保持继电器用于各种数据的存储和操作，它具有停电记忆功能，可以在PLC掉电时保持其数据不变。保持作用是通过PLC内的锂电池实现的。保持继电器的用途与内部辅助继电器基本相同。CPM1A系列PLC中的保持继电器共有320个，其编号为HR0000~HR1915，所占的通道号为HR00~HR19。在编程中使用保持继电器时，除了标明其编号外，还要在编号前加上“HR”字符以示区别，例如“HR0001”。

（4）定时/计数器（TIM/CNT） 在CPM1A系列PLC中提供128个定时/计数器，使用时，某一编号只能用作定时器或计数器，不能既用作定时器又用作计数器，如已使用了TIM001，就不能再出现CNT001，亦然。

在CPM1A系列PLC中，对于上述继电器编号，也可以用来进行高速定时（又称高速定时器TIMH）和可逆计数（又称可逆计数器CNTR），它们在使用时需要用特殊指令代码来指定。

（5）内部专用继电器（SR） 内部专用继电器用于监视PLC的工作状态，自动产生时钟脉冲对状态进行判断等。其特点是用户不能对其进行编程，而只能在程序中读取其触点状态。

CPM1A系列PLC中常用的15个专用继电器及它们的具体编号和功能如下：

25200继电器：高速计数复位标志（软件复位）。

25208继电器：外设通讯口复位时仅一个扫描周期为ON，回到OFF状态。

25211继电器： 强制置位/复位的保持标志。在编程模式与监视模式互相切换时，ON为保持强制置位/复位的接点；OFF为解除强制置位/复位的接点。

25309继电器：扫描时间出错报警。当PLC的扫描周期超过100s时，1809变ON并报警，但CPU仍继续工作；当PLC的扫描周期超过130s时，CPU将停止工作。

25313继电器：常ON继电器

25314继电器：常OFF继电器

25315继电器：次扫描标志。PLC开始运行时，25315为ON一个扫描周期，变OFF。

25500~25502继电器：时钟脉冲标志。这3个继电器用于产生时钟脉冲，可用在定时或构成闪烁电路。其中