过程分析仪器CAN网络通信设计

1、过程分析仪器can网络通信设计为了解决在工业生产中碰到的现场检测信息的采集、处理和同步等问题，提出了实现过程分析仪器can 网络通信的办法。按照项目的设计要求，制定了适用的can 应用层协议，编写了各个节点的通信程序，在实验中取得了良好的效果。分析仪器的网络化能够满足多组分分析仪器在分析周期、仪器成本等方面的要求，削减分析仪器对dcs 端口的占用。现代流程工业的过程控制中，分析检测具有在线、多组分、实时检测的特点，对分析仪器在稳定、牢靠、迅速、精确等方面有着严格的要求。而广泛用法的工业色谱仪采纳色谱分别原理，分析周期长达数分钟至数非常钟，难以实现过程的挺直质量控制。过程拉曼光谱仪和激光调制光谱

2、仪等新技术目前价格昂贵，关键技术尚在讨论阶段，难以普及。利用技术成熟的单检测器单组分过程分析仪器，通过分析组合技术和计算机技术，实现多组分实时检测和建立简便快捷的分析仪器通信网络系统已成为近期国内外分析仪器研发的热点之一。基于（80c196）或微处理器（、 等）的多组分气体分析仪采纳功能强大的cpu，可实时迅速测定各种燃烧设备的各项热工参数。按照测量数据，通过自动调整装置调节风量，保持适当的空气燃料比，使燃料系统达到最佳运行状态，以获得最高的燃烧效率和最低的燃料消耗。仪器还可以测定co、so2、no、no2、烟气黑度等参数，并配有液晶屏、键盘等外设。can（controll area netw

3、ork）是国际上应用最广泛的现场总线之一，用法了一种串行多控制方通信协议，可以有效地支持分布式实时控制，并且具有很高的平安性和高达1mbps的通信速率。一个包含pc 机和n1（n110）个智能节点的can 总线网络结构图1 所示。图1 n 个节点的can 网络结构图信息的传输采纳can 通信协议，传输介质采纳双绞线，假如需要进一步提高系统的抗干扰能力，还可以在控制器和传输介质之间加接光电隔离，电源采纳dc-dc 变换器等措施。1 分析仪器can 网络应用层协议的制定can 的国际标准中只定义了物理层和数据链路层的规范，因为本项目构建的can 总线网络节点数目不多，全部节点都由项目组自行设计，不

4、需要与国际标准设备举行接口，所以，这里按照本项目的详细状况，制定了一个简易的can 应用层协议。按照厂方要求，网络初步规划应起码可容纳16 个节点。上位机收集各分析仪器的信息，包括气体组分分析含量、出错信息和被测气体的一些参数，如温度、压力、流量等，也返回一些控制信息给智能节点。在每个分析周期从节点的气体组分分析结果送往主节点，主节点待收到全部待测组分含量后，将全部信息一并送往上位机。网络中的任一台分析仪器均可做为主节点或从节点，甚至在没有上位机的状况下也可以做为上位机。在can 系统中，以11 位（标准帧）或29 位（扩展帧）的标识符来标识数据的含义，标识符打算了信息的优先权和等待时光，同时

5、也影响信息滤波的适用性。因而，合理、高效的信息标识符id 分配计划是充分发挥can 总线性能的前提条件。分析仪器主控制器之一f2812 dsp 片上共有32 个邮箱，在scc 模式下0-15 邮箱可用，在ecan 模式下，32 个邮箱所有可用，可以很便利地实现主节点对从节点信息的接收和存储。故推举采纳主控制器为f2812 的分析仪器作为该网络中的主节点，挑选ecan 模式，用法标准标识符（11 位），对其举行如表1 所示的静态分配策略，即可满足上位机和主节点识别帧来源和帧意义的要求。2 网络通信程序2.1 上位机端初始化上位机端主要完成对各分析平台分析结果的采集、显示，用法pc 机加can 通

6、讯卡kpci-8110。kpci-8110 上集成了自立的can 控制器sja1000。sja1000 用于移动目标和普通工业环境中的区域网络控制(can)，在用法前要先对其举行初始化。上位机显示界面采纳适合迅速开发的可视化面对对象高级语言vb 来编写。kpci-8110can 适配卡提供.dll 驱动和.lib 库函数，通过在vb 程序中调用相关的驱动函数就可以实现can 适配卡的配置和数据的读写。上位机端接收数据的流程2 所示。图2 上位机接口函数用法流程图数据接收到上位机之后保存在一个大容量的内存缓冲池内，用户只需实时通过函数can_readdatanum(mindex) 查询缓冲池内的

7、数据量， 再通过函数can_readblockdata(mindex,num,obyte)准时读走保存即可。其中obyte 为接收数据起始指针。can_clearblock(mindex,num,obyte)为清空从obyte 指针开头的缓冲池空间。注重：因为sja1000 can 控制器每个地址存储8 位数据，而f2812 内置can 控制器每个地址存储16 位数据，而且标准数据帧的标识符也不是从字节的起始位开头的，所以定义标识符的时候要根据不同控制器的要求来定义。例如f2812 内置can 控制器定义数据帧标识符为344 0000（bit28-bit18 为标识符位），sja1000 自立

8、控制器对应的标识符应为1a20（bit15bit5 为标识符位）。2.2 分析仪器can 网络通信程序设计智能节点分析仪器端的编程采纳 c 语言与汇编语言相结合的方式，采纳结构化程序设计计划，可读可移植性好。流程3 和4 所示。图3 分析仪器主节点程序流程图主节点在接收到从节点传送过来的数据后，在接收胜利引起的中断处理程序中对数据举行处理，然后转存到主节点的发送邮箱中，等待发送给上位机。在举行数据处理的时候要把接收邮箱中的数据赋给中间变量，处理完后再把中间变量的值赋给发送邮箱，这个过程中要注重借助指针来完成。如下所示：mailbox = &ecanamboxes.mbox0 + n;

9、/ n 为邮箱号receiveboxl = mailbox-mdrl.all;receiveboxh = mailbox-mdrh.all;图4 分析仪器从节点程序流程图3 试验结果及分析用法 kpci-8110 的测试程序向分析仪器周期发送一帧数据时，查看测试程序和分析仪器存储器可以看出，分析仪器端正确地接收到pc 发送来的数据，can 网络运行良好。图5为自己开发的接收界面实验状态下胜利接收到数据，分析仪器网络分析周期为20s，发送速率为100kbps。图5 上位机接收界面在对节点和上位机的通信举行实验的时候发觉，在单独用法ecan 模块发送和接收数据时，通信状况良好，发送和接收的帧数相同。需要注重的是，在运行dsp 多组分气体分析平台的囫囵软件程序时，在较短时光内要以较大速率发送大批量数据，故将a/d 采样之后的数