概述：從建立一個分布式控制系統的角度，探討CAN-bus 網絡的應用，以及iCAN 協議的制定，這是本文的主要內容。 1.1 iCAN 系統的誕生 工業控制系統的網絡化趨勢，使得工業控制系統逐漸采用更加徹底的分散式結構，而在這個發展過程中，現場總線的應用起到了主導的作用。 作為市場上占有率很高的現場總線之一，CAN-bus 總線憑借其開放性、高可靠性、良好的實時性、較低的成本，在工業控制、遠程數據傳輸等各領域中都獲得了廣泛地應用。 通過建立一個CAN-bus 總線的硬件平臺，再綜合一些優秀產品必需具備的要素：便于實現的行業方案、較低的系統成本、優秀的產品性能等，即誕生了一種完整功能的現場總線數據采集網絡；這就是基于CAN-bus 總線的iCAN 系統。 1.2 iCAN 系統簡介 iCAN 系統，即基于iCAN 協議的CAN-bus 分布式數據采集網絡；iCAN 系統主要由三個要素構成：PC-CAN 接口卡、iCAN 協議、iCAN 功能模塊。 iCAN 協議，是一種基于CAN-bus 連接的應用層協議，具有實現方便、應用可靠的優點。 iCAN 功能模塊，集成CAN-bus 通訊接口與iCAN 應用層協議，提供DI、DO、AI、AO、RTD、TC、計數器、頻率計等數據采集功能，為主控PC 與現場設備之間提供完整的信號采集與通訊功能。 支持iCAN 協議的PC-CAN 接口卡，支持組態軟件、動態庫等多種編程方式，令通用PC 平臺具備網絡管理、設備控制、數據記錄等功能，實現強大的人機交互功能。 1.3 iCAN 系統結構 iCAN 系統主要用于實現CAN-bus 應用中的通訊控制和數據采集方案。因此，iCAN 系統具有構建靈活、結構簡單、成本較低的優勢；并且，由于采用CAN-bus 總線，系統具有良好的可靠性和穩定性。同時，iCAN 系統具有易于組態，安裝、運行、維護簡便的特點。 圖 0.1 為iCAN系統的網絡結構圖。一個實際運行的iCAN系統主要由PC-CAN接口卡、iCAN功能模塊組成。iCAN系統支持多種用戶開發方式，并且支持常用的組態軟件環境。 根據應用環境的需求，iCAN 系統可以增加CAN-bus 網關/網橋設備，以適應實際系統的網絡規模和通訊距離，以及終端設備在安裝、布線等方面的要求。通過CAN-bus 網關/網橋設備，iCAN 系統也可以方便地互連其它類型的現場設備網絡，比如串行通訊網絡RS-232或RS-485、以太網EtherNet 等，或者連接DeviceNet/CANopen 網絡。 作為一個能夠滿足實際控制需求的CAN-bus 網絡，iCAN 系統可以由用戶在現場按需配置，構成大型、中型或小型的分布式控制網絡。同時，iCAN 系統能夠將多個不同功能、符合規范的CAN-bus 產品有機聯網，形成一個實現指定功能的現場總線網絡，從而提供一整套完整的現場通訊和數據采集方案。 1.4 iCAN 協議規范 iCAN 協議是一種基于連接的CAN-bus 應用層協議，是整個iCAN 系統的基礎與核心；制定iCAN 協議的思路源自于為中國中小型CAN-bus 應用網絡提供一種簡單、可靠、穩定的應用層協議。 在充分汲取了DeviceNet 協議和CANopen 協議之精萃的基礎上，優先保障通訊數據的可靠性與實時性，以相對簡單的方式進行數據通訊，從而有效降低硬件實現成本，這就是iCAN 協議的巨大優勢。 iCAN 協議也是一個相當嚴謹的CAN-bus 應用層協議。iCAN 協議的規范化主要體現在一些關鍵因素上： 􀁺 ●CAN 報文的分配 􀁺 ●數據通訊的實現 􀁺 ●網絡管理機制 􀁺 ●設備建模 通過上述核心技術問題的有效解決，一方面可以保證iCAN 系統的高通訊效率、高數據可靠性，令基于iCAN 協議的各個CAN-bus 功能設備能夠連接成一個有機的整體網絡；另一方面，通過對iCAN 協議在設備建模方面的規范化，可以實現產品的描述標準化與電子化（上載EDS 文件），同時，使iCAN 協議具有可延續性發展空間，保障聯網產品在通訊協議方面的的一致性。 當然，作為一個新定義的CAN-bus 應用層協議，iCAN 協議也會存在一個不斷完善的過程。通過多個實際網絡的長期運行考驗，iCAN 協議已達到預期的設計目標，能夠實現可靠、實時的數據通訊，滿足國內中型、小型現場總線網絡的大多數用戶需求。 1.5 iCAN 系統應用 隨著CAN-bus 總線在國內的應用日益廣泛，iCAN 系統可以幫助用戶快速建立基于CAN-bus 總線的分布式數據采集網絡，早一步獲得現場總線CAN-bus 帶來的先進優勢。 iCAN 系統已經在國內多個領域得到了成功應用，例如工程機械、工業控制、石油化工、船舶運輸等行業。與iCAN 系統配套的應用指南、設計參考、參照實例、行業方案等詳實資料，能夠進一步指導iCAN 系統的建立步驟。資料主要闡述以下一些重點內容： 􀁺 ●系統的基本要求：設備的選型指導、典型功能的設計應用； 􀁺 ●系統拓撲要求：各種設備的位置，設備之間的距離，布線安裝方式，通訊附件等； 􀁺 ●系統實時性的要求：各種設備對于通訊方面的性能指標要求，包括對實時性、確定性、可重復性的要求，通訊數據量的大小，以及I/O 數據輸入輸出運行的最大時間間隔等； 􀁺 ●系統的工作環境要求：溫度、濕度、振動，防塵放水，電磁干擾（雷擊）等； 􀁺 ●系統的安全性要求：出現失控/誤控的幾率，網絡故障時系統的安全狀態； 􀁺 ●系統軟件要求：開發模式，編程語言，組態軟件，OPC-Server 接口等，系統應用程序的大小，對實時性的要求及影響。 經過實踐的檢驗，iCAN 系統已經在國內中型、小型現場總線網絡中獲得良好的市場反應，也必將產生更加廣泛的應用前景。 1.6 總結 隨著CAN-bus 總線進入行業應用的日漸廣泛，以及工業控制領域中DCS 和FCS 的互相融合，iCAN 系統一定會成為分布式數據采集網絡的一種有效通訊方式，具有良好的應用前景。同時，iCAN 系統也在持續完善、快速發展之中：一是滿足更多行業的控制需求，二是產生更多的行業方案。 我們期待著現場總線CAN-bus 能夠為國內企業創造更加良好的效益；我們堅信，技術的進步一定能夠為人們帶來更多的福祉。