1、過(guò)程分析儀器can網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)為了解決在工業(yè)生產(chǎn)中碰到的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信息的采集、處理和同步等問(wèn)題，提出了實(shí)現(xiàn)過(guò)程分析儀器can 網(wǎng)絡(luò)通信的辦法。按照項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，制定了適用的can 應(yīng)用層協(xié)議，編寫了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信程序，在實(shí)驗(yàn)中取得了良好的效果。分析儀器的網(wǎng)絡(luò)化能夠滿足多組分分析儀器在分析周期、儀器成本等方面的要求，削減分析儀器對(duì)dcs 端口的占用。現(xiàn)代流程工業(yè)的過(guò)程控制中，分析檢測(cè)具有在線、多組分、實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)分析儀器在穩(wěn)定、牢靠、迅速、精確等方面有著嚴(yán)格的要求。而廣泛用法的工業(yè)色譜儀采納色譜分別原理，分析周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘至數(shù)非常鐘，難以實(shí)現(xiàn)過(guò)程的挺直質(zhì)量控制。過(guò)程拉曼光譜儀和激光調(diào)制光譜

2、儀等新技術(shù)目前價(jià)格昂貴，關(guān)鍵技術(shù)尚在討論階段，難以普及。利用技術(shù)成熟的單檢測(cè)器單組分過(guò)程分析儀器，通過(guò)分析組合技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多組分實(shí)時(shí)檢測(cè)和建立簡(jiǎn)便快捷的分析儀器通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為近期國(guó)內(nèi)外分析儀器研發(fā)的熱點(diǎn)之一。基于（80c196）或微處理器（、 等）的多組分氣體分析儀采納功能強(qiáng)大的cpu，可實(shí)時(shí)迅速測(cè)定各種燃燒設(shè)備的各項(xiàng)熱工參數(shù)。按照測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)風(fēng)量，保持適當(dāng)?shù)目諝馊剂媳龋谷剂舷到y(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，以獲得最高的燃燒效率和最低的燃料消耗。儀器還可以測(cè)定co、so2、no、no2、煙氣黑度等參數(shù)，并配有液晶屏、鍵盤等外設(shè)。can（controll area netw

3、ork）是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，用法了一種串行多控制方通信協(xié)議，可以有效地支持分布式實(shí)時(shí)控制，并且具有很高的平安性和高達(dá)1mbps的通信速率。一個(gè)包含pc 機(jī)和n1（n110）個(gè)智能節(jié)點(diǎn)的can 總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1 所示。圖1 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的can 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖信息的傳輸采納can 通信協(xié)議，傳輸介質(zhì)采納雙絞線，假如需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，還可以在控制器和傳輸介質(zhì)之間加接光電隔離，電源采納dc-dc 變換器等措施。1 分析儀器can 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議的制定can 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，因?yàn)楸卷?xiàng)目構(gòu)建的can 總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目不多，全部節(jié)點(diǎn)都由項(xiàng)目組自行設(shè)計(jì)，不

4、需要與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備舉行接口，所以，這里按照本項(xiàng)目的詳細(xì)狀況，制定了一個(gè)簡(jiǎn)易的can 應(yīng)用層協(xié)議。按照廠方要求，網(wǎng)絡(luò)初步規(guī)劃應(yīng)起碼可容納16 個(gè)節(jié)點(diǎn)。上位機(jī)收集各分析儀器的信息，包括氣體組分分析含量、出錯(cuò)信息和被測(cè)氣體的一些參數(shù)，如溫度、壓力、流量等，也返回一些控制信息給智能節(jié)點(diǎn)。在每個(gè)分析周期從節(jié)點(diǎn)的氣體組分分析結(jié)果送往主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)待收到全部待測(cè)組分含量后，將全部信息一并送往上位機(jī)。網(wǎng)絡(luò)中的任一臺(tái)分析儀器均可做為主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)，甚至在沒有上位機(jī)的狀況下也可以做為上位機(jī)。在can 系統(tǒng)中，以11 位（標(biāo)準(zhǔn)幀）或29 位（擴(kuò)展幀）的標(biāo)識(shí)符來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的含義，標(biāo)識(shí)符打算了信息的優(yōu)先權(quán)和等待時(shí)光，同時(shí)

5、也影響信息濾波的適用性。因而，合理、高效的信息標(biāo)識(shí)符id 分配計(jì)劃是充分發(fā)揮can 總線性能的前提條件。分析儀器主控制器之一f2812 dsp 片上共有32 個(gè)郵箱，在scc 模式下0-15 郵箱可用，在ecan 模式下，32 個(gè)郵箱所有可用，可以很便利地實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)信息的接收和存儲(chǔ)。故推舉采納主控制器為f2812 的分析儀器作為該網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)，挑選ecan 模式，用法標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（11 位），對(duì)其舉行如表1 所示的靜態(tài)分配策略，即可滿足上位機(jī)和主節(jié)點(diǎn)識(shí)別幀來(lái)源和幀意義的要求。2 網(wǎng)絡(luò)通信程序2.1 上位機(jī)端初始化上位機(jī)端主要完成對(duì)各分析平臺(tái)分析結(jié)果的采集、顯示，用法pc 機(jī)加can 通

6、訊卡kpci-8110。kpci-8110 上集成了自立的can 控制器sja1000。sja1000 用于移動(dòng)目標(biāo)和普通工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制(can)，在用法前要先對(duì)其舉行初始化。上位機(jī)顯示界面采納適合迅速開發(fā)的可視化面對(duì)對(duì)象高級(jí)語(yǔ)言vb 來(lái)編寫。kpci-8110can 適配卡提供.dll 驅(qū)動(dòng)和.lib 庫(kù)函數(shù)，通過(guò)在vb 程序中調(diào)用相關(guān)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)can 適配卡的配置和數(shù)據(jù)的讀寫。上位機(jī)端接收數(shù)據(jù)的流程2 所示。圖2 上位機(jī)接口函數(shù)用法流程圖數(shù)據(jù)接收到上位機(jī)之后保存在一個(gè)大容量的內(nèi)存緩沖池內(nèi)，用戶只需實(shí)時(shí)通過(guò)函數(shù)can_readdatanum(mindex) 查詢緩沖池內(nèi)的

7、數(shù)據(jù)量， 再通過(guò)函數(shù)can_readblockdata(mindex,num,obyte)準(zhǔn)時(shí)讀走保存即可。其中obyte 為接收數(shù)據(jù)起始指針。can_clearblock(mindex,num,obyte)為清空從obyte 指針開頭的緩沖池空間。注重：因?yàn)閟ja1000 can 控制器每個(gè)地址存儲(chǔ)8 位數(shù)據(jù)，而f2812 內(nèi)置can 控制器每個(gè)地址存儲(chǔ)16 位數(shù)據(jù)，而且標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)符也不是從字節(jié)的起始位開頭的，所以定義標(biāo)識(shí)符的時(shí)候要根據(jù)不同控制器的要求來(lái)定義。例如f2812 內(nèi)置can 控制器定義數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí)符為344 0000（bit28-bit18 為標(biāo)識(shí)符位），sja1000 自立

8、控制器對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)符應(yīng)為1a20（bit15bit5 為標(biāo)識(shí)符位）。2.2 分析儀器can 網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)智能節(jié)點(diǎn)分析儀器端的編程采納 c 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言相結(jié)合的方式，采納結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)計(jì)劃，可讀可移植性好。流程3 和4 所示。圖3 分析儀器主節(jié)點(diǎn)程序流程圖主節(jié)點(diǎn)在接收到從節(jié)點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，在接收勝利引起的中斷處理程序中對(duì)數(shù)據(jù)舉行處理，然后轉(zhuǎn)存到主節(jié)點(diǎn)的發(fā)送郵箱中，等待發(fā)送給上位機(jī)。在舉行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候要把接收郵箱中的數(shù)據(jù)賦給中間變量，處理完后再把中間變量的值賦給發(fā)送郵箱，這個(gè)過(guò)程中要注重借助指針來(lái)完成。如下所示：mailbox = &ecanamboxes.mbox0 + n;

9、/ n 為郵箱號(hào)receiveboxl = mailbox-mdrl.all;receiveboxh = mailbox-mdrh.all;圖4 分析儀器從節(jié)點(diǎn)程序流程圖3 試驗(yàn)結(jié)果及分析用法 kpci-8110 的測(cè)試程序向分析儀器周期發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)，查看測(cè)試程序和分析儀器存儲(chǔ)器可以看出，分析儀器端正確地接收到pc 發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，can 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好。圖5為自己開發(fā)的接收界面實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下勝利接收到數(shù)據(jù)，分析儀器網(wǎng)絡(luò)分析周期為20s，發(fā)送速率為100kbps。圖5 上位機(jī)接收界面在對(duì)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)的通信舉行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)覺，在單獨(dú)用法ecan 模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，通信狀況良好，發(fā)送和接收的幀數(shù)相同。需要注重的是，在運(yùn)行dsp 多組分氣體分析平臺(tái)的囫圇軟件程序時(shí)，在較短時(shí)光內(nèi)要以較大速率發(fā)送大批量數(shù)據(jù)，故將a/d 采樣之后的數(shù)