控制设备通讯并联网工作。这样，既能够使普通用户利用三菱ＰＬＣ编程软件平台对其自主研制的具有特殊功能的ＣＡＮ总线网络设备进行操作，降低其产品对使用者的技术要求水平：又使其顺利融入到三菱ＰＬＣ网中，不需改变原有工控系统而增加新的功能，从而扩大产品市场。
１．２ＰＬＣ和现场总线发展及现状
１．２．１可编程逻辑控制器
电气控制技术是随着科学技术的不断发展及生产工艺不断提出新的要求而得到飞速发展［５－６｜ｏ在控制方法上，主要是从手动控制到自动控制；在控制功能上，是从简单的控制设备到复杂的控制系统；在操作方式上，从笨重到轻巧；在控制原理上，从有触点的继电接触式控制系统到以计算机为核心的“软”控制系统。1万左右的四轮电动车
秦皇岛限号２０世纪７０年代以前，电气自动化控制系统主要由继电器、接触器和按钮等组成，它取代了当初的手动控制方式。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域一宜占主导地位。但是继电接触式控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现复杂的控制，特别是由于它靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的连线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差。
２０世纪６０年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，汽车型号不断更新，要求加工生产线能随之改变。为抛弃传统的继电器接触式控制系统束缚，１９６８年美国通用汽车公司（ＧＭ）公开招标，对控制系统提出具体要求，归纳如下：
１编程方便，可现场修改程序；
２维修方便，采用插件式结构：
３可靠性高于继电接触式控制体统：
４体积小于继电器控制盘；
５数据可直接送入管理计算机：
６成本可于继电器控制盘竞争；
７输入为市电：
８输出为市电，容量要求在２Ａ以上，可赢接驱动接触器等；
９扩展时原系统改变最小；
２
１０用户存储器大于４ＫＢ。
以上就是著名的“ＧＭ十条”。这些要求实际上提出了将继电接触式控制系统的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点，与计算机的功能完善、灵活、通用的优点结合起来，将继电接触式控制系统的硬件连线逻辑转变为计算机的软件逻辑变成的设想。１９６９年美国数字设备公司（ＤＥＣ）根据上述要求，研制开发出世界上第一台可编程逻辑控制器（ＰＬＣ），并在ＧＭ公司的汽车生产线上首次应用成功。随着微电子技术的迅猛发展，ＰＬＣ不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且还具有远程ｙｏ和通讯网络、数据处理以及图像显示等功能。现在ＰＬＣ以极高的可靠性和应用方便等特点，已突破了当初逻辑控制的场合，深入到过程控制、位置控制、网络通讯等工程领域，是当今用途最为广泛的工业控制器，并成为当今自动化技术的三大支柱之一。
可编程控制器的定义
爱唯欧性价比国际电工委员会ＩＥＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）曾颁发了可编程控制器标准，其中对可编程控制器是这样定义的：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执
行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程控制器及其相关外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
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可编程控制器的特点
１抗干扰能力强，可靠性高
ＰＬＣ的主要模块都采用大规模和超大规模集成电路，Ｉ，０系统设计有完善的通道保护与信号条理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精确考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施：在软件上采用数字滤波和故障诊断等措施。所有这些使ＰＬＣ具有极高的可靠性，如三菱ＰＬＣ曾经标称其ＰＬＣ产品平均无故障工作时间为３０万小时以上，后考虑在当今产品更新换代迅速，该指标在实际使用中已经没有意义，决定在其后的产品性能的说明中取消平均无故障工作时间这一指树３１。
２控制系统结构简单，通用性强
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ＰＬＣ及外围模块品种众多，可有各种组件灵活组成各种大小和不同要求的控制系统。当控制要求改
变，需要变更控制系统的功能时，只需要用编程器修改程序，而不必理会继电器之类的电子器件和大量繁杂的硬件接线。
３编程方便，易于使用
ＰＬＣ是面向用户的设备，ＰＬＣ的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯。ＰＬＣ程序的编制，多采用梯形图这种语言形象直观、容易掌握的简单的指令形式。
４功能完善
ＰＬＣ的输入输出系统功能完善，性能可靠，能适应于各种形式和性质的开光量和模拟量的输入输出，加上各种特殊专用功能的模块，能很好的满足各种控制的要求。
目前，世界上有２００多家可编程控制器的生产厂家，其中著名的有ＡＢ、通用、三菱、欧姆龙、西门子、施耐德。在国内中小型控制系统中三菱ＰＬＣ占有一定的市场份额。
１．２．２现场总线
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现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响【２４－２５１。
按照国际电工委员会ＩＥＣ６１１５８的标准定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。”
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开，规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共
４
同完成自控任务的网络系统与控制系统【４１】。
现场总线具有以下优点：
１节省硬件数量与投资。
２节省安装费用。
３节省维护开销。
４用户具有高度的系统集成主动权。
５提高了系统的准确性与可靠性【２５—２７１。
因而工业控制领域获得了广泛应用。
８０年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。它们具有各自的特点，也显示了较强的生命力，对现场总线技术的发展已经发挥并将会继续发挥较大作用。目前比较流行的现场总线有：基金会现场总线、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、
ＣＡＮ。
ＣＡＮ总线是由德国Ｂｏｓｃｈ公司为汽车的监测和控制系统而设计的总
线式串行通信网络，适用于工业过程控制设备和监控设备之间的互联，
它有一个公开的、全世界都遵从的国际标准，因而具有很好的开放性。ＣＡＮ总线以其灵活的设计受rx5 max
到人们的重视，应用越来越广，被公认为最有发展前途的现场总线之一。具体来说，ＣＡＮ总线主要有以下特点：１ＣＡＮ可以多主方式工作，网络上任意节点均可主动向其他节点发
送信息。
２ＣＡＮ采用短帧结构，每一帧为８个字节，保证了数据传输的可靠性和通信的实时性。
３ＣＡＮ总线传输介质可用双绞线、同轴电线或光纤，具有较强的抗干扰能力，通信速率最高达１ＭｂＰｓ，传输距离最远可达１０ｋｍ。
４ＣＡＮ节点有能力识别永久性故障和暂时扰动，对错误作出判断，当节点的发送错误计数器大于２５５时节点会被置为“脱离总线”
状态，脱离总线状态不会对总线有任何影响。
通过ＣＡＮ总线扩展远程模块，使系统的连接简便、工作可靠瞄Ｊ。１．２．３ＰＬＣ和ＣＡＮ总线的相互连接
虽然现在ＰＬＣ的功能已经相当强大和完善，各个厂家的ＰＬＣ产品都具有通讯功能，多个ＰＬＣ可通过总线相互连接组成一个大的ＰＬＣ系统用于复杂工业系统的控制：但是不同厂家的ＰＬＣ之间的通讯都采用各自不
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同的总线形式和专用的通讯协议。如三菱ＦＸ系列ＰＬＣ通过ＲＳ４８５总线，采用其自定义的通讯协议：而西门子ＰＬＣ采用ＰＲＯＦＩＢＵＳ总线。ＰＬＣ的型号一旦选定，其外部模块、总线接口类型甚至电源型号都已经确定，不同厂家的设备很难联入一个通讯网中。
虽然ＣＡＮ总线应用领域很广，但目前还没有ＰＬＣ采用这种总线形式。将ＰＬＣ网络和ＣＡＮ总线控制网这两种已经获得广泛应用的异种控制网连接起来具有广阔的应用前景和显著的实际意义。
１．３本文内容
在详细分析系统功能要求之后，本文对系统硬件和软件的构架进行了分析，提出了具体实旌方案。
１采用Ｃｙｇｎａｌ公司的Ｃ８０５１Ｆ０４０高速单片机做为系统的ＣＰＵ，通过片内集成的ＣＡＮ控制器实现了与其他ＣＡＮ总线设备相连，通过串行口实现了与ＰＣ机和其他三菱网络设备的连接。
２该系统首先要求能兼容三菱ＰＬＣ的功能，即用三菱ＰＬＣ工作模式完成系统监控管理、用户指令的解释执行。本文在分析三菱ＰＬＣ工作原理和工作过程之后，介绍了网关系统软件框架；在对ＰＬＣ程序指令分类并分析其功能后，研究了如何用单片机语言解释执行ＰＬＣ程序指令。
３作为三菱＂ＰＬＣ－ＣＡＮ网关，该系统既要能同三菱ＰＬＣ网连接通讯，又要能通过ＣＡＮ总线对扩展的ＣＡＮ总线控制器进行操作。为了同三菱ＰＬＣ网通讯，本文分析了三菱ＰＬＣ的通讯协议，并如何用单片机实现；而对扩展的ＣＡＮ总线控制器进行操作则是对它们的初始化和设置。使ＣＡＮ总线地址映射为ＰＬＣ的Ｉ／０的地址。
４控制网络化是一种发展趋势。对如何将该产品连入到Ｉｎｔｅｒａｃｔ，本文给出了一个具体实现方案。