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　　現(xiàn)代流程工業(yè)中，多組分分析儀器成為必不可少的環(huán)節(jié)。常用的在線(xiàn)分析儀器有工業(yè)色譜儀、光譜分析儀等。工業(yè)色譜儀在流程工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是其分析周期長(zhǎng)，不易實(shí)現(xiàn)直接質(zhì)量控制；拉曼光譜分析儀分析周期短精度高，但是成本太高，所以尚未被推廣。因此，實(shí)驗(yàn)室研制開(kāi)發(fā)了基于８０ｃ１９６和ｄｓｐ的多組分氣體分析平臺(tái)，通過(guò)不同傳感器的組合對(duì)樣品中不同組分進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了分析周期短、精度高，成本低等目標(biāo)的統(tǒng)一。由于每臺(tái)組合式分析儀器一般只能分析２－４個(gè)組分，為了實(shí)現(xiàn)更多組分的測(cè)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各個(gè)分析儀器之間或分析儀器與上位機(jī)之間信息的交互，這就有必要構(gòu)建基于多組分氣體分析平臺(tái)的ｃａｎ總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。

　�。悖幔睿ǎ悖铮睿簦颍铮欤臁。幔颍澹帷。睿澹簦鳎铮颍耄┦菄�(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一，使用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，并且具有很高的安全性和高達(dá)１ｍｂｐｓ的通信速率。由于ｃａｎ具有多主站控制、無(wú)破壞性總線(xiàn)仲裁、可靠的檢錯(cuò)和重發(fā)機(jī)制以及故障節(jié)點(diǎn)的判斷和自動(dòng)脫離等等顯著優(yōu)點(diǎn)，在富含噪聲和其他要求苛刻的環(huán)境中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大［１］。

　�。狈治鰞x器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　多組分氣體分析平臺(tái)基于過(guò)程分析儀器系統(tǒng)的物流和信息兩通道所需的基本共性功能，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。各硬件模塊具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)不同分析傳感器及其組合以及預(yù)處理裝置的選擇要求；軟件系統(tǒng)則為檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理、儀器的自動(dòng)診斷、自動(dòng)標(biāo)定的操作控制以及為與ｄｃｓ間的信息通信提供支持［２］。

　　分析平臺(tái)采用ｔｍｓ３２０ｆ２８１２作為處理器。ｔｍｓ３２０ｆ２８１２是ｔｉ公司推出的一款用于控制領(lǐng)域的高性能３２位數(shù)字信號(hào)處理器，適用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并集成了豐富的外設(shè)，如片上１２位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ａｄｃ）、ｓｐｉ、ｅｃａｎ等功能模塊，可以方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展。平臺(tái)由數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊、人機(jī)交互模塊以及通訊接口組成。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)不同傳感器的組合對(duì)樣品中不同組分進(jìn)行檢測(cè)，配合相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)處理方法，構(gòu)成組合式分析儀器，每臺(tái)分析儀器可檢測(cè)２－４個(gè)組分。此處我們以?xún)膳_(tái)分析儀器為例，每臺(tái)能檢測(cè)兩個(gè)組分，一臺(tái)檢測(cè)ｃｏ２和ｏ２，另一臺(tái)檢測(cè)ｓｏ２和ｃｏ，與上位機(jī)一起構(gòu)建ｃａｎ通信網(wǎng)絡(luò)。

　�。悖幔罹W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由上位機(jī)、ｃａｎ適配卡、若干節(jié)點(diǎn)以及ｃａｎ總線(xiàn)構(gòu)成。由于ｐｃ機(jī)上有多條擴(kuò)展槽，利用局域網(wǎng)絡(luò)通信卡，使得該系統(tǒng)很容易與其他生產(chǎn)管理部門(mén)聯(lián)網(wǎng)，便于統(tǒng)一調(diào)度和管理；另外，選用ｐｃ機(jī)還可以充分利用現(xiàn)有的軟件工具和開(kāi)發(fā)環(huán)境，方便快捷地設(shè)計(jì)功能豐富的計(jì)算機(jī)軟件，所以此處上位機(jī)我們選用通用ｐｃ機(jī)。

　�。悖幔钸m配卡我們選用的是北京科日新工控的ｋｐｃｉ－８１１０光隔非智能ｃａｎ總線(xiàn)通訊卡，符合ｉｓｏ／ｉｓｏ１１８９８國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足２．０ｂ（ｐｅｌｉｃａｎ）兼容ｃａｎ２．０ａ通信協(xié)議，通訊距離最長(zhǎng)達(dá)１０ｋｍ，傳輸速率最高達(dá)１ｍｂｐｓ�；诙嘟M分氣體分析平臺(tái)的組合式分析儀器做為ｃａｎ智能節(jié)點(diǎn)�？偩�(xiàn)上的信息傳輸遵守ｃａｎ通信協(xié)議，通信介質(zhì)采用雙絞線(xiàn)即可。

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如下所示：

　　圖１　基于分析儀器的ｃａｎ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　２�。悖幔羁偩�(xiàn)通信協(xié)議

　　ｃａｎ技術(shù)規(guī)范版本２．０包括兩部分內(nèi)容：版本２．０ａ描述ｃａｎ技術(shù)規(guī)范１．２中定義的ｃａｎ報(bào)文格式；版本２．０ｂ描述標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式兩種報(bào)文格式。為了同ｃａｎ技術(shù)規(guī)范２．０兼容，要求ｃａｎ執(zhí)行既同版本２．０ａ，也同版本２．０ｂ兼容。

　　鑒于我們目前所要傳輸?shù)膬?nèi)容僅限于檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)需要網(wǎng)絡(luò)中可能連接的智能節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文格式完全能夠滿(mǎn)足我們的要求。

　�。悖幔罴夹g(shù)規(guī)范版本２．０ｂ中，數(shù)據(jù)幀由７個(gè)不同的位場(chǎng)組成：即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、ｃｒｃ場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)束。數(shù)據(jù)幀格式如下所示［３］：

　　圖２　ｃａｎ２．０ｂ數(shù)據(jù)幀格式

　　分析儀器主控制器ｆ２８１２�。洌螅鹌瞎灿校常矀�(gè)郵箱，在ｓｃｃ模式下０－１５郵箱可用，在ｅｃａｎ模式下，３２個(gè)郵箱全部可用，而且與２４０７不同的是，ｆ２８１２可以發(fā)送和存儲(chǔ)包括報(bào)文ｉｄ在內(nèi)的所有幀信息。所以我們只需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的位進(jìn)行分配，而不用定義數(shù)據(jù)字節(jié)，即可滿(mǎn)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。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的分配如下表所示：