基于can系统的网络控制设计

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1、基于CAN系统的网络控制设计现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国

2、际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS(FieldbusControlSystem)系统，已被称为第五代过程控制系统[2]。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型[3]。由于现场总线

3、以计算机、微电子、网络通讯技术为基础，这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法，将极大地推动整个工业领域的技术进步，对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成，也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段，现已开始大量地在中小系统中应用，并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱，它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统，而且是建立于整个工业体系的通信系统，它的通信

4、协议建立在控制策略之上，标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能，使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的控制方法。CAN总线(ControlAreaNetwork，控制局域网络)最初是由德国Bosch公司为汽车内部的监控系统而设计的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ,BMW，PORSCHE，ROLLS-ROYCE等都己采用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信[6]。CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的总线式串行通信网络，具有物理层，数据链路层和应用层三层协

5、议。CAN总线专用接口芯片中以固件形式集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能：可完成对通信数据的成帧处理，包括：位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等多项工作。CAN总线各节点之间依据优先权进行总线访问，以广播的形式进行通信CAN总线产品由于结构简单、应用灵活方便、可靠性强、价格低廉等优点，越来越受到工业界青睐。据1992年成立的国际CAN用户和制造商非营利组织CiA(CANinAutomation)统计，在1998年销售了9700万个节点。其中80%安装于欧洲。CAN节点的80%应用于车辆，其余应用于嵌入式网络和工业控制系统，如工厂控制系统、机器人控制系统、监测系统

6、、机床控制系统等。在欧洲高能物理项目CERN中也采用了CAN总线，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向机械工业、数控机床及传感器等领域发展，因此对其通信格式的标准化提出了要求。1991年9月PhilipsSemiconductors制订并发布了CAN技术规范(Version2.0)。该技术规范包括了A和B两部分。2.0A给出了CAN报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格式。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运输上数据信息交换一高速通信控制器局域网(CAN)国际标准ISO11898[12]，为控制器局域网的标准化、规范化铺平了道路

7、。CAN属于总线式串行通信网络，由于其采用了许多新技术及其独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，因而一些世界著名的汽车厂商如BENZ，BMW，ROLLS-ROYCE等都采用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。其特点可概括如下：1.CAN为多主方式工作，也就是说网络上的任何一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式比较灵活，而不用站点地址等节点信息。2.CAN网络上的节点信息分成不同的优