六维力传感器通信协议（CAN协议）

之前几篇文章中我们详细介绍了六维力传感器的数字通信协议的具体内容，主要是以串口通信为例讲解的。包括RS485、RS422还有USB协议其实接入上位机后都是一个串口设备，他们的协议也都是类似的。比如六维力传感器通过485端口或者是通过转换器转换成USB口接入电脑这样的设备，只要电脑装好驱动，就可以按照一个标准串口设备进行打开和接收数据了。之前我也提到我们公司的六维力传感器还支持CAN、以太网等协议，今天我们就来看一下这些协议的内容。为了方便朋友们使用，我这里仅对这些协议需要注意的点进行简要说明。

CAN协议 其实也是应用非常广泛的协议，比如在汽车行业就应用很广，现在的汽车都有一个OBD接口，插入一个设备后就可以通过电脑读取车辆的状态和故障信息，这个接口就是CAN总线的。CAN协议硬件上也是像RS485那样使用两根导线，也是用差分电平信号，软件层面，也有波特率的概念，一般最大值是1000K bps。这些方面和485总线很像，但它比485总线的抗干扰能力更强，因此传输距离更远，有效距离理论上可到10公里 。而且，它最具特色的，是有优先权和仲裁功能 。这个功能可以使一条总线上有多个主机，而不是像485总线那样必须一主多从，这也就是说，一条总线上可以有多个设备主动发出信息，信息的开头还是自己的设备ID，比如两个设备，一个ID是00，一个是01，由于CAN总线上规定了显性和隐性电平，这样ID是00的信息，优先级就在硬件层面上高于ID是01的，这就实现了仲裁，谁的ID小，谁的信息优先级就高。这个功能可以有效得把多个设备连接在一起进行通信，特别适合汽车或者机器人等这种有多个同级别设备的场景 。

我们公司的六维力传感器也有支持CAN协议的版本，这张图就是六维力传感器的CAN协议数据格式。默认波特率是1000K。这张图上面的表格是上位机的问询信息，可以看到最开头有一个ID，目前定义是十六进制20，之后是49AA0D0A的问询命令，传感器的答复是两帧。因为CAN2.0每个数据帧的数据长度是8个字节，六个方向的数据太多了，所以需要两个帧表示同一时刻六个方向的力。这靠下的两个表格就是ID分别是20和21的两个帧，紧挨着ID字节的是同步数，表示同一时刻的力用同样的同步数，在这之后的数据要组合起来看，从ID是20的48或者49字节一直到ID是21的0D0A结束，这就是我之前在串口解析中提到的短数据，一共12个字节，一个字节开头，两个字节结尾，中间每1.5个字节表示一个方向的数据。这种数据的结构其实和RS485等串口协议的很类似，在此也就不多做介绍了。

其实除了串行总线和CAN总线，还有以太网TCP、以太网UDP和工业以太网的协议，这些协议也比较常用，但协议的内容和之前视频中讲到的基本一致，工业以太网的还可以由我们提供一个描述文件，用户只要将这个文件输入到上位机设备，就能直接读取力值。这里对这些协议就不多做介绍了，下篇文章，我将为大家介绍上位机接收程序的编写，包括数据的接收和数据的解析。

PLC 中的执行器传感器接口 (ASi) 协议，你了解吗？

早些时候，在 PLC 中，只能通过相应的硬接线将传感器和执行器（现场设备）直接连接到 PLC。

因此，随着 IO 数量的增加，硬连线也会增加，间接增加了系统的复杂性。为了克服这个缺点，开发了一种名为执行器传感器接口（ASi）的协议。

在这篇文章中，我们将了解执行器传感器接口(ASi) 协议在可编程逻辑控制器 (PLC) 中的使用。

ASi协议

ASi 协议是一种简单的接口系统，只需两根线即可连接传感器和执行器。它具有非常高速的通信能力、非常可靠，并且具有高水平的抗噪性，使其可用于多种现场设备连接。由于大幅减少了布线和复杂性，因此非常具有成本效益。

使它变得简单的是一根单根非屏蔽两线导体电缆；这使得整体电气设计约束变得简单且易于管理。

ASi协议以主从格式工作。它由一个 ASi 主站模块组成，最多可与 62 个从站 IO 模块进行通信。

每个从设备同时支持最多八个输入和八个输出。因此，主模块可以正确处理总共 992 个 IO（496 个输入和 496 个输出）。

该协议中 IO 的扫描时间非常快。事实上，它甚至比 PLC 中完成的标准 IO 扫描还要快。在轮询活动方面，它的工作原理与Modbus协议类似。

每个从设备都会被轮询一定的时间。如果master没有收到slave的任何响应，它将前进到下一个slave；并且它持续与 PLC 共享从站的诊断和状态。

由 32 个设备组成的网络可以提供每个 IO 点 5ms 的扫描速率。如果你增加到 62 个设备，它会变得有点慢，并提供每个 IO 点 10ms 的扫描速率。

PLC 中的执行器传感器接口

参考下图，这是一个ASi协议布局的系统架构。它由四个主要部分组成。它们是：

主控模块

主模块是在任何现场总线网络（以太网或Modbus层）上将数据传送到PLC的主要组件。

它以受控和循环的方式组织进出从站的数据流到 PLC，并维护从从站记录的所有故障排除数据；用于将其传输到 PLC。

从属模块

从属模块是连接 IO 的实际模块。每个从设备由设备ID来标识。

如前所述，从机具有输入和输出连接。

电源

电源是系统的核心，为整个ASi网络提供电力。它为主设备和从设备的线路提供恒定的 30V 电压。

该模块与其他电源的主要区别在于，它在数据流动的同一线路上传输电力。

因此，它将电源与数据解耦并正确隔离（因为如上所述，电缆中只需要两根电线：电源和数据）。

还有可在 24V 电源下工作的 ASi 模块。在这种情况下，将不需要单独的电源模块。总线将直接消耗来自PLC机架系统的电力。

接口系统

谈谈这个协议的主要特别之处；是电缆接口系统。通常，该系统使用两根标准电缆。

一根是黄色电缆，承载数据和电力；另一条是黑色电缆，为执行器提供 24V 电压。一根电缆中只有两根电线可以传输电源和数据。

特殊的穿孔技术（带连接器的机械键控电缆）使连接安全且易于使用。

由于采用机械插销键连接，不会出现接线松动或极性反接的情况；因为只有相应的引脚才能安装在连接器内。与连接电视机顶盒的电缆相同；您可以在设置盒末端看到一个用于进行连接的连接器。所有这些使得连接可靠且不复杂，因为与PLC 中的传统 IO 接线相比，接线数量减少了。

设备之间的最大距离为 100 m。您可以通过使用中继器或扩展模块来扩展连接。

总结

因此，可以看出，ASi协议对于当今大型网络时代的I O处理来说是非常有用的协议。它们在很大程度上减少了布线以及系统的复杂性。

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