引言
現代流程工業的過程控制中，分析檢測具有在線、多組分、實時檢測的特點，對分析儀器在穩定、可靠、快速、準確等方面有著嚴格的要求。而廣泛使用的工業色譜儀采用色譜分離原理，分析周期長達數分鐘至數十分鐘，難以實現過程的直接質量控制。過程拉曼光譜儀和激光調制光譜儀等新技術目前價格昂貴，關鍵技術尚在研究階段，難以普及。利用技術成熟的單檢測器單組分過程分析儀器，通過分析傳感器組合技術和嵌入式計算機技術，實現多組分實時檢測和建立簡便快捷的分析儀器網絡通信系統已成為近期國內外分析儀器研發的熱點之一。
基于單片機(80C196)或微處理器(DSP、ARM 等)的多組分氣體分析儀采用功能強大的CPU，可實時快速測定各種燃燒設備的各項熱工參數。根據測量數據，通過自動調節裝置調整風量，保持適當的空氣/燃料比，使燃料系統達到最佳運行狀態，以獲得最高的燃燒效率和最低的燃料消耗。儀器還可以測定CO、SO2、NO、NO2、煙氣黑度等參數，并配有液晶屏、鍵盤等外設。
CAN(Controll Area Network)是國際上應用最廣泛的現場總線之一，使用了一種串行多控制方通信協議，可以有效地支持分布式實時控制，并且具有很高的安全性和高達1Mbps的通信速率。
一個包含PC 機和n-1(n≤110)個智能節點的CAN總線網絡結構圖如圖1 所示。
圖1 n 個節點的CAN 網絡結構圖
信息的傳輸采用CAN 通信協議，傳輸介質采用雙絞線，如果需要進一步提高系統的抗干擾能力，還可以在控制器和傳輸介質之間加接光電隔離，電源采用DC-DC 變換器等措施。
1 分析儀器CAN 網絡應用層協議的制定
CAN的國際標準中只定義了物理層和數據鏈路層的規范，由于本項目構建的CAN 總線網絡節點數目不多，所有節點都由項目組自行設計，不需要與國際標準設備進行接口，所以，這里根據本項目的具體情況，制定了一個簡易的CAN應用層協議。
根據廠方要求，網絡初步規劃應至少可容納16 個節點。上位機收集各分析儀器的信息，包括氣體組分分析含量、出錯信息和被測氣體的一些參數，如溫度、壓力、流量等，也返回一些控制信息給智能節點。在每個分析周期從節點的氣體組分分析結果送往主節點，主節點待收到所有待測組分含量后，將所有信息一并送往上位機。網絡中的任一臺分析儀器均可做為主節點或從節點，甚至在沒有上位機的情況下也可以做為上位機。
在CAN系統中，以11 位(標準幀)或29 位(擴展幀)的標識符來標識數據的含義，標識符決定了信息的優先權和等待時間，同時也影響信息濾波的適用性。因而，合理、高效的信息標識符ID 分配方案是充分發揮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 個郵箱，在SCC 模式下0-15 郵箱可用，在eCAN 模式下，32 個郵箱全部可用，可以很方便地實現主節點對從節點信息的接收和存儲。故推薦采用主控制器為F2812 的分析儀器作為該網絡中的主節點，選擇eCAN 模式，使用標準標識符(11 位)，對其進行如表1 所示的靜態分配策略，即可滿足上位機和主節點識別幀來源和幀意義的要求。
