流程加工CAN測控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議研究

劉 超,李軍站,黃 偉

(江西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院,南昌330022)

流程加工CAN測控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議研究

劉 超,李軍站,黃 偉

(江西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院,南昌330022)

為提高CAN測控網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性和通信效率,以CAN2.0A技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ),針對(duì)流程加工測控網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)面向流程加工領(lǐng)域的CAN總線應(yīng)用層協(xié)議ProCAN。在明確流程加工概念及范圍的基礎(chǔ)上,分析流程加工測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的特征,提出通信報(bào)文的類型,定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀仲裁域與數(shù)據(jù)域的編碼格式,并討論P(yáng)roCAN協(xié)議的通信模式、通信狀態(tài)、通信異常及長報(bào)文誤幀重傳控制。利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明, ProCAN協(xié)議能實(shí)現(xiàn)報(bào)文通信,并且具有延時(shí)短、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn),尤其當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大時(shí),效果更為明顯。

CAN總線;應(yīng)用層協(xié)議;控制網(wǎng)絡(luò);流程工業(yè);通信模式

1 概述

制造工業(yè)分為離散工業(yè)和流程工業(yè)[1]。流程工業(yè)是指物料連續(xù)地在相同路徑上流動(dòng),以改變物理或化學(xué)特性,生產(chǎn)出有價(jià)值的產(chǎn)品[1-2]。依據(jù)生產(chǎn)技術(shù),流程工業(yè)可分為物料處理過程有化學(xué)反應(yīng)的流程制造和物料處理過程僅有物理轉(zhuǎn)換的流程加工2種。流程加工具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)簡單、生產(chǎn)技術(shù)難度較低、過程數(shù)據(jù)易取、生產(chǎn)周期較短等特點(diǎn)。

工業(yè)測控進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)控制階段后,CAN總線憑借其結(jié)構(gòu)簡單、低成本、抗干擾強(qiáng)、多主方式工作、可靠性與實(shí)時(shí)性較高、容錯(cuò)性好、傳送數(shù)據(jù)幀短等特點(diǎn),成為最具發(fā)展?jié)摿Φ目刂凭W(wǎng)絡(luò)[3]。但CAN總線由于協(xié)議的開放性,僅對(duì)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行規(guī)范,應(yīng)用層沒有定義(現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)只含一個(gè)網(wǎng)段,不需要傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、會(huì)話層和描述層功能),導(dǎo)致應(yīng)用開發(fā)周期長、技術(shù)難度較大。目前,CAN應(yīng)用層協(xié)議主要有CANopen,DeviceNet,CAL等,但有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、編碼效率不高的通用性協(xié)議,有的靈活性差、不便于擴(kuò)展的專用性協(xié)議[3-5]。為了避免通信資源浪費(fèi)和滿足領(lǐng)域通信要求,針對(duì)中小型流程加工測控系統(tǒng)的特點(diǎn),本文提出一種CAN領(lǐng)域性應(yīng)用層協(xié)議ProCAN。

2 流程加工測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型與特征

CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制是集散控制,根據(jù)集散控制系統(tǒng)集中操作、分散控制的架構(gòu)原則,可分為現(xiàn)場控制和操作管理兩級(jí),級(jí)與級(jí)之間通過CAN總線連接構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò),形成分級(jí)分布式結(jié)構(gòu)[6-7],如圖1所示。操作管理級(jí)采用一臺(tái)PC機(jī),負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)視與動(dòng)態(tài)模擬、組態(tài)配置與參數(shù)設(shè)定、統(tǒng)計(jì)分析與報(bào)表輸出等。現(xiàn)場式控制級(jí)由一定數(shù)量以可編程控制器或嵌入儀器或工業(yè)控制機(jī)為核心的具有自治功能的智能測控裝置組成,以實(shí)現(xiàn)過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集轉(zhuǎn)換與顯示、設(shè)備狀態(tài)的檢測與組合、按設(shè)定算法對(duì)現(xiàn)場操作控制、故障報(bào)警、不規(guī)范事件提示等。

圖1 CAN總線流程加工測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

流程加工的工藝流程一般包含原料接收清理、配料混合、成品計(jì)量包裝等4個(gè)～8個(gè)工段,每個(gè)工段配置一個(gè)現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)(少數(shù)需配置2個(gè)),供氣供電等輔助設(shè)備配置2個(gè)～4個(gè)現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn),控制節(jié)點(diǎn)12個(gè)左右。每個(gè)工段一般包含4個(gè)～6個(gè)工序,每個(gè)工序一般包含2個(gè)～4個(gè)端口,每個(gè)智能測控裝置的端口數(shù)可達(dá)20個(gè)左右[8-9]。

流程加工工段之間存在動(dòng)作狀態(tài)關(guān)聯(lián),如配料,若倉料不足,一方面要停止配料,另一方面還要告知前一工段供料[8-9]。操作節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)之間均需要數(shù)據(jù)交換,因此測控系統(tǒng)通信應(yīng)以多主方式工作。另外,由于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的報(bào)文采用事件觸發(fā)發(fā)送且操作控制命令多,數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令與操作控制命令統(tǒng)一采用數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域編碼表示,協(xié)議不使用遠(yuǎn)程幀。

3 ProCAN應(yīng)用層協(xié)議的報(bào)文定義

CAN規(guī)范的報(bào)文格式分為標(biāo)準(zhǔn)格式與擴(kuò)展格式,且均有4種不同的幀類型,在不采用遠(yuǎn)程幀時(shí),僅需對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行定義。CAN總線分配是通過標(biāo)識(shí)符比較實(shí)現(xiàn)的,標(biāo)準(zhǔn)格式與擴(kuò)展格式的主要區(qū)別是標(biāo)識(shí)符的長度不同,標(biāo)準(zhǔn)格式是11位,擴(kuò)展格式是29位[3]。為了減少總線分配的時(shí)間、提高總線的利用率和傳輸效率,并保證協(xié)議的兼容性,結(jié)合實(shí)際需要,嚴(yán)格采用CAN2.0A技術(shù)規(guī)范。在統(tǒng)一幀格式和充分預(yù)留擴(kuò)展的基礎(chǔ)上,使用特定字段的不同編碼區(qū)分不同的幀[10]。

3.1 ProCAN報(bào)文標(biāo)識(shí)符定義

在CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)幀格式中,仲裁域由11位標(biāo)識(shí)符和1位RTR組成[3]。由于ProCAN協(xié)議不采用遠(yuǎn)程幀,僅通過數(shù)據(jù)幀進(jìn)行通信,因此RTR位恒為隱性。ProCAN報(bào)文標(biāo)識(shí)符定義如圖2所示。

圖2 ProCAN報(bào)文標(biāo)識(shí)符定義

報(bào)文優(yōu)先級(jí)占標(biāo)識(shí)符的3位 ID10～I(xiàn)D8,用000～111將報(bào)文數(shù)據(jù)類型分為8個(gè)等級(jí)的優(yōu)先權(quán),體現(xiàn)報(bào)文緊急程度;編碼值越小,優(yōu)先權(quán)越高[11]。數(shù)據(jù)類型有設(shè)備故障、設(shè)備狀態(tài)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)、控制參數(shù)、組態(tài)配置、總線檢驗(yàn)(含檢驗(yàn)、同步)和系統(tǒng)命令(含查詢、控制、缺失和長報(bào)文錯(cuò)誤)等[11-12]。源節(jié)點(diǎn)地址(DMAC)占標(biāo)識(shí)符的4位ID7～I(xiàn)D4,指示發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)編號(hào);目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址(SMAC)占標(biāo)識(shí)符的4位ID3～I(xiàn)D0,指示接收?qǐng)?bào)文的節(jié)點(diǎn)編號(hào)。數(shù)據(jù)類型的優(yōu)先權(quán)可根據(jù)報(bào)文重要性、報(bào)文數(shù)據(jù)長度、報(bào)文傳輸頻率和報(bào)文實(shí)時(shí)性等,修改編碼,以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí),提高總線使用的公平性、靈活性。

3.2 ProCAN報(bào)文數(shù)據(jù)域定義

在CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)幀格式中,數(shù)據(jù)域包含9個(gè)字節(jié)72位,高位在前[3]。為提高編碼效率,對(duì)于不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)域采用不同的編碼定義[13-14]。

設(shè)備故障與設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)類型用1個(gè)字節(jié)表示一臺(tái)設(shè)備的故障或狀態(tài),一個(gè)數(shù)據(jù)幀可表示同一控制節(jié)點(diǎn)下8臺(tái)設(shè)備的故障或狀態(tài),數(shù)據(jù)域的定義如圖3所示。設(shè)備地址3位D7～D5,指示仲裁域源節(jié)點(diǎn)所控制設(shè)備的相對(duì)編號(hào);故障或狀態(tài)類型3位D4～D2,指示設(shè)備地址對(duì)應(yīng)設(shè)備故障或狀態(tài)組合的編碼。

圖3 ProCAN設(shè)備故障與狀態(tài)數(shù)據(jù)域定義

組態(tài)配置數(shù)據(jù)類型用1個(gè)字節(jié)表示一臺(tái)設(shè)備的硬件配置和軟件組態(tài),一個(gè)數(shù)據(jù)幀可表示同一控制節(jié)點(diǎn)下8臺(tái)設(shè)備的組態(tài)配置,數(shù)據(jù)域的定義如圖4所示。設(shè)備地址3位D7～D5,指示仲裁域源節(jié)點(diǎn)所控制設(shè)備的相對(duì)編號(hào);組態(tài)配置類型4位D4～D1,指示設(shè)備地址對(duì)應(yīng)設(shè)備組態(tài)配置的編碼。

圖4 ProCAN組態(tài)配置數(shù)據(jù)域定義

現(xiàn)場數(shù)據(jù)類型用4個(gè)字節(jié)表示一個(gè)端口地址的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),一個(gè)數(shù)據(jù)幀可表示同一控制節(jié)點(diǎn)下2個(gè)端口地址的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)域的定義如圖5所示。第1字節(jié)的端口地址5位D7～D3,指示仲裁域源節(jié)點(diǎn)所控制端口的相對(duì)編號(hào);幀編號(hào)3位D2～D0,指示仲裁域源節(jié)點(diǎn)多幀數(shù)據(jù)的順序號(hào)。第2個(gè)字節(jié)～第4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)24位,指示端口地址的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。特別地,幀編號(hào)為000時(shí),指示報(bào)文為單幀;幀編號(hào)為111時(shí),指示該幀為報(bào)文的結(jié)束幀。

圖5 ProCAN現(xiàn)場數(shù)據(jù)域定義

控制參數(shù)數(shù)據(jù)類型定義與現(xiàn)場數(shù)據(jù)類似,僅在于端口地址和幀編號(hào)指示的是仲裁域目的節(jié)點(diǎn)。總線檢驗(yàn)和系統(tǒng)命令數(shù)據(jù)類型用2個(gè)字節(jié)的編碼(缺失命令含缺失節(jié)點(diǎn)地址,長報(bào)文錯(cuò)誤命令含錯(cuò)誤幀編號(hào))。

4 ProCAN應(yīng)用層協(xié)議的通信模式與控制

4.1 ProCAN通信模式

ProCAN協(xié)議針對(duì)數(shù)據(jù)類型通信特征,采用主從應(yīng)答通信模式和事件觸發(fā)通信模式[15]。特別地,任何一種通信模式,對(duì)于單次信息交換而言,發(fā)起通信者為“主節(jié)點(diǎn)”,響應(yīng)通信者為“從節(jié)點(diǎn)”。

主從應(yīng)答通信模式又稱命令/響應(yīng)模式,是主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)或自操作,主節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令幀,從節(jié)點(diǎn)返回響應(yīng)幀或進(jìn)行自操作,一般是非周期性的。主從通信模式分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和廣播2種方式,且均包含命令型和應(yīng)答型。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式時(shí),主從節(jié)點(diǎn)的地址必須是唯一的;點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)答型用于操作節(jié)點(diǎn)查詢控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)、控制參數(shù)、組態(tài)配置和相鄰工段控制節(jié)點(diǎn)間查詢設(shè)備狀態(tài)、現(xiàn)場數(shù)據(jù);點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令型用于發(fā)送長報(bào)文錯(cuò)誤編號(hào)。廣播方式時(shí),標(biāo)識(shí)符目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址設(shè)為0000b(0000b不能為節(jié)點(diǎn)地址);廣播命令型用于操作節(jié)點(diǎn)向所有控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送啟停或缺失命令;廣播應(yīng)答型用于總線檢驗(yàn),通信過程與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式類似。

事件觸發(fā)模式是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式,周期性或非周期性地由主節(jié)點(diǎn)直接向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀,用于操作節(jié)點(diǎn)向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制參數(shù),操作節(jié)點(diǎn)與所有控制節(jié)點(diǎn)間發(fā)送本身的組態(tài)配置,控制節(jié)點(diǎn)向操作節(jié)點(diǎn)發(fā)送現(xiàn)場數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備故障,相鄰工段操作節(jié)點(diǎn)間發(fā)送現(xiàn)場數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備故障。事件可以是主節(jié)點(diǎn)循環(huán)定時(shí)的,也可以是特定狀態(tài)的(事先約定或狀態(tài)改變)。

4.2 ProCAN的通信控制

ProCAN的網(wǎng)絡(luò)通信包括總線檢驗(yàn)、在線節(jié)點(diǎn)初始化(控制參數(shù)、組態(tài)配置、設(shè)備初態(tài))、在線節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)報(bào)文傳輸、控制節(jié)點(diǎn)缺失(操作節(jié)點(diǎn)不能缺失)等4個(gè)狀態(tài),訪問通信是操作節(jié)點(diǎn)通過切換規(guī)則執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來實(shí)現(xiàn)控制,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖6所示[16]。控制節(jié)點(diǎn)缺失有2種情況:(1)控制節(jié)點(diǎn)沒有接入CAN總線,可稱為脫離缺失;(2)控制節(jié)點(diǎn)沒有通過總線檢驗(yàn),可稱為離線缺失。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信過程中,新增控制節(jié)點(diǎn)缺失時(shí),若通過總線檢驗(yàn)恢復(fù)到在線,在線節(jié)點(diǎn)初始化僅對(duì)恢復(fù)到在線的控制節(jié)點(diǎn)而言。當(dāng)存在控制節(jié)點(diǎn)缺失時(shí),需要報(bào)警,通過手動(dòng)或定時(shí)的方式由總線檢驗(yàn)轉(zhuǎn)入在線節(jié)點(diǎn)初始化、在線節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)報(bào)文傳輸。

圖6 網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖

對(duì)于單次通信還包括異常控制和長報(bào)文誤幀重傳控制等2個(gè)方面[11]。通信異常控制是利用連接定時(shí)器的“超時(shí)機(jī)制”,由操作節(jié)點(diǎn)設(shè)定所有節(jié)點(diǎn)連接定時(shí)器的定時(shí)參數(shù),當(dāng)連接建立時(shí),從節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)連接定時(shí)器,超時(shí)刪除連接,否則連接定時(shí)器復(fù)位。長報(bào)文誤幀控制是在傳輸完多幀數(shù)據(jù)后,再發(fā)送錯(cuò)誤幀編號(hào),根據(jù)幀編號(hào),主節(jié)點(diǎn)選擇性地重傳錯(cuò)誤幀,而不是整個(gè)報(bào)文重新傳輸。如果多幀數(shù)據(jù)傳輸完后,無錯(cuò)誤幀則轉(zhuǎn)入下一次通信。僅錯(cuò)誤幀重傳和一次性應(yīng)答,可節(jié)約重傳時(shí)間,提高傳輸效率。

5 ProCAN應(yīng)用層協(xié)議的仿真實(shí)驗(yàn)

OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件集三層建模、參數(shù)設(shè)置、協(xié)議定義、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)字圖形輸出和2次開發(fā)等于一體,采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理仿真和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程,準(zhǔn)確預(yù)測分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為[17]。

ProCAN協(xié)議仿真的網(wǎng)絡(luò)模型為8個(gè)節(jié)點(diǎn)的總線型網(wǎng)絡(luò),通過鏈路配置創(chuàng)建相應(yīng)的鏈路,分物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層3個(gè)層次8個(gè)模塊的節(jié)點(diǎn)模型如圖7所示(虛線表示統(tǒng)計(jì)線),通過編輯器對(duì)節(jié)點(diǎn)包格式屬性設(shè)置CAN和ProCAN協(xié)議的幀格式(含字段名稱和大小等)。節(jié)點(diǎn)的進(jìn)程模型包含6個(gè),其功能分別為:CAN_GEN用于隨機(jī)產(chǎn)生并發(fā)送數(shù)據(jù)包;Data_POOL用于接收整理數(shù)據(jù)包和更新統(tǒng)計(jì)變量;CAN_LLC用于處理來自應(yīng)用層和低層MAC的數(shù)據(jù);CAN_MAC用于將包封裝成幀與解封裝并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到高層或低層;Space用于檢測狀態(tài)和接收反饋信息;ERR_RESOLVE用于監(jiān)聽并處理錯(cuò)誤。Space進(jìn)程模型如圖8所示(實(shí)線表示有條件進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換,虛線表示無條件進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換),通過 init狀態(tài)初始化后轉(zhuǎn)入 Space進(jìn)程模塊, WATCHING狀態(tài)監(jiān)聽CAN_RX和CAN_MAC模塊的狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)BUSY_LOW為0,表示當(dāng)前幀間空隙為空閑狀態(tài),進(jìn)入SLOT_FREE狀態(tài);當(dāng)BUSY_ HIGH為1,表示當(dāng)前幀間空隙忙,進(jìn)入 SLOT_ BUSY,WAIT等待狀態(tài),直到BUSY_LOW或BUFF_ ON(緩存允許發(fā)送)有效,進(jìn)入SLOT_FREE狀態(tài)。在SLOT_FREE狀態(tài)時(shí),發(fā)送信號(hào)并轉(zhuǎn)入CAN_ MAC進(jìn)程模塊。

圖7 CAN節(jié)點(diǎn)的三層結(jié)構(gòu)模型

圖8 Space進(jìn)程模型

參照SJA1000標(biāo)準(zhǔn)波特率表設(shè)定節(jié)點(diǎn)CAN_ TX,CAN_RX,CAN_Link的波特率均為500 Kb/s,仿真時(shí)間30 s,默認(rèn)上電啟動(dòng)及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置時(shí)間為5 s,選擇全局統(tǒng)計(jì)變量為端到端時(shí)延和收發(fā)幀數(shù),分別在負(fù)載率為15%和42%上仿真運(yùn)行。在負(fù)載率為15%時(shí),發(fā)送幀數(shù)為7.8K(其中,廣播幀數(shù)為1.2K),接收幀數(shù)為15.0K,平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)曲線如圖9所示。在負(fù)載率為42%時(shí),發(fā)送幀數(shù)為6.8K (其中,廣播幀數(shù)為1.1K),接收幀數(shù)為13.4K;平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)曲線如圖10所示。

圖9 負(fù)載率為15%時(shí)平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)比較

圖10 負(fù)載率為42%時(shí)平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)比較

從仿真結(jié)果可以看出,CAN和ProCAN協(xié)議均能實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率為15%時(shí),ProCAN協(xié)議的平均延時(shí)維持在0.000 32s左右,近似為一條直線;CAN協(xié)議的平均延時(shí)不到0.000 54 s,有微小波動(dòng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率為42%時(shí),ProCAN協(xié)議的平均延時(shí)維持在0.000 37 s左右,并有逐漸變小的趨勢;CAN協(xié)議的平均延時(shí)增大到0.000 79 s,也有逐漸變小的趨勢。可見,隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率的增大,報(bào)文發(fā)送碰撞的概率增大,平均延時(shí)也有所增加。但ProCAN協(xié)議變化很小,網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率較高。

6 結(jié)束語

基于CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合流程加工測控系統(tǒng)的需要,本文設(shè)計(jì)一種編碼效率高、可擴(kuò)展性強(qiáng)的ProCAN協(xié)議。通過仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ProCAN協(xié)議具有性能可靠、網(wǎng)絡(luò)資源利用率高等優(yōu)點(diǎn),可在實(shí)際中推廣應(yīng)用。但由于ProCAN應(yīng)用層協(xié)議是以數(shù)據(jù)鏈路層的CAN靜態(tài)調(diào)度為基礎(chǔ)建立并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)于動(dòng)態(tài)調(diào)度是否有同樣的效果,有待進(jìn)一步研究。

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編輯 陸燕菲

Research on Application Layer Protocol of CAN Measurement and Control Network for Process Machining

LIU Chao,LI Jun-zhan,HUANG Wei
(College of Computer Information Engineering,Jiangxi Normal University,Nanchang 330022,China)

In order to improve the adaptability and the communicative efficiency of CAN control network,the ProCAN in the field of process industry is designed,which is based on the technical specification of CAN2.0A and the features of machining process control network.This paper analyzes the features of machining process control system structure model, and proposes the types of communication messages,defines the coding of the standard data frame arbitration field and data field.Meanwhile,the communication model,the control of communication state network,the abnormal communication and the long packets retransmission of error frames for ProCAN protocol are discussed.By using OPNET network simulation software,simulation experiments show that the ProCAN protocol is able to achieve message communication with characteristics of low time delay,strong real-time capacity,high reliability,especially when the network is overload.

CAN bus;application layer protocol;control network;process industry;communication mode

1000-3428(2014)09-0130-04

A

TP336

10.3969/j.issn.1000-3428.2014.09.026

江西省直廳(局)科研計(jì)劃基金資助項(xiàng)目“飼料加工配料監(jiān)控管理系統(tǒng)的研制”(20073801)。

劉 超(1963-),男,教授,主研方向:復(fù)雜系統(tǒng)建模,網(wǎng)絡(luò)通信;李軍站、黃 偉,碩士研究生。

2013-08-05

2013-10-21E-mail:214607731@qq.com