从建立一个分布式控制系统的角度，探讨CANbus网络的应用，以及iCAN协议的制定，这是本文的主要内容。

1  iCAN系统的诞生

　　工业控制系统的网络化趋势，使得工业控制系统逐渐采用更加彻底的分布式结构，而在这个发展过程中，现场总线的应用起到了主导作用。

　　作为市场上占有率很高的现场总线之一，CANbus总线凭借其良好的开放性、可靠性和实时性以及较低的成本，在工业控制、远程数据传输等领域中都获得了广泛的应用。

　　通过建立一个CANbus总线的硬件平台，再综合一些优秀产品必备的要素（如易于实现的行业方案、较低的系统成本和优秀的产品性能等），即诞生了一种功能完整的现场总线数据采集网络——基于CANbus总线的iCAN系统。

2  iCAN系统简介

　　iCAN系统，即基于iCAN 协议的CANbus分布式数据采集网络。它主要由三个要素构成：PCCAN接口卡、iCAN协议和iCAN功能模块。

　　iCAN协议，是一种基于CANbus连接的应用层协议，具有实现方便、应用可靠的优点。

　　iCAN功能模块，集成CANbus通信接口与iCAN应用层协议，提供DI、DO、AI、AO、RTD、TC、计数器和频率计等数据采集功能，为主控PC与现场设备之间提供完整的信号采集与通信功能。

　　支持iCAN协议的PCCAN接口卡，支持组态软件和动态库等多种编程方式，使通用PC平台具备网络管理、设备控制和数据记录等功能，实现强大的人机交互功能。

3  iCAN系统结构

　　iCAN系统主要用于实现CANbus应用中的通信控制和数据采集方案。因此，iCAN系统具有构建灵活、结构简单、成本较低的优势，而且由于采用CANbus总线，系统还具有良好的可靠性和稳定性。同时，iCAN系统具有易于组态，安装、运行、维护简便的特点。

　　图1为iCAN系统的网络结构图。一个实际运行的iCAN系统主要由PCCAN接口卡和iCAN功能模块组成。iCAN系统支持多种用户开发方式，并且支持常用的组态软件环境。

图1  iCAN系统的网络结构图

　　根据应用环境的需求，iCAN系统可以增加CANbus网关/网桥设备，以适应实际系统的网络规模和通信距离，以及终端设备在安装和布线等方面的要求。

　　通过CANbus网关/网桥设备，iCAN系统也可方便地互连其它类型的现场设备网络（如串行通信网络RS232、RS485和以太网EtherNet等），或者连接DeviceNet/CANopen网络。

　　作为一个能够满足实际控制需求的CANbus网络，iCAN系统可以由用户在现场按需配置，构成大型、中型或小型分布式控制网络。同时，iCAN系统能够将多个功能不同、符合规范的CANbus产品有机联网，形成一个实现指定功能的现场总线网络，从而提供一整套完整的现场通信和数据采集方案。

4  iCAN协议规范

　　iCAN协议是一种基于连接的CANbus应用层协议，是整个iCAN系统的基础与核心;制定iCAN协议的思路源于为中国中小型CANbus应用网络提供一种简单、可靠、稳定的应用层协议。

　　在充分汲取了DeviceNet协议和CANopen协议之精萃的基础上，优先保障通信数据的可靠性与实时性，以相对简单的方式进行数据通信，从而有效降低了硬件实现成本，这就是iCAN协议的巨大优势。

　　iCAN协议也是一个相当严谨的CANbus应用层协议。iCAN协议的规范化主要体现在以下关键因素上：

　　◇ CAN报文的分配; 
　　◇ 数据通信的实现; 
　　◇ 网络管理机制; 
　　◇ 设备建模。

　　通过上述核心技术问题的有效解决，一方面可以保证iCAN系统的高通信效率和高数据可靠性，使基于iCAN协议的各个CANbus功能设备能够连接成一个有机的整体网络;另一方面，通过对iCAN协议在设备建模方面的规范化，可以实现产品的描述标准化与电子化(上载EDS文件)，同时使iCAN协议具有可延续性发展空间，保障联网产品在通信协议方面的一致性。

　　当然，作为一个新定义的CANbus应用层协议，iCAN协议也存在一个不断完善的过程。通过多个实际网络的长期运行考验，iCAN协议已达到预期的设计目标，能够实现可靠、实时的数据通信，满足国内中、小型现场总线网络的大多数用户需求。

5  iCAN系统应用

　　随着CANbus总线在国内的应用日益广泛，iCAN系统可以帮助用户快速建立基于CANbus总线的分布式数据采集网络，早一步获得现场总线CANbus带来的先进优势。

　　iCAN系统已在国内多个领域（如工程机械、工业控制、石油化工和船舶运输等行业）得到了成功应用。与iCAN系统配套的应用指南、设计参考、参照实例和行业方案等详实资料，能够进一步指导iCAN系统的建立步骤。主要阐述以下内容：

　　◆ 系统的基本要求。设备的选型指导以及典型功能的设计应用。
　　◆ 系统拓扑要求。各种设备的位置、设备之间的距离、布线安装方式和通信附件等。 
　　◆ 系统实时性的要求。各种设备对通信方面性能指标的要求，包括对实时性、确定性和可重复性，通信数据量的大小以及I/O数据输入/输出运行的最大时间间隔等的要求。 
　　◆ 系统的工作环境要求。温度、湿度、振动，防尘放水和电磁干扰（雷击）等。 
　　◆ 系统的安全性要求。出现失控/误控的几率以及网络故障时系统的安全状态。 
　　◆ 系统软件要求。开发模式、编程语言、组态软件和OPCServer接口等，系统应用程序的大小，对实时性的要求及影响。

　　经过实践检验，iCAN系统已在国内中、小型现场总线网络中获得良好的市场反映，也必将有更加广阔的应用前景。

6  总结

　　随着CANbus总线进入行业应用的日渐广泛，以及工业控制领域中DCS和FCS的互相融合，iCAN系统一定会成为分布式数据采集网络的一种有效通信方式，具有良好的应用前景。

　　同时，iCAN系统也在持续完善和快速发展之中：一方面满足更多行业的控制需求;另一方面产生更多的行业方案。

　　我们期待着现场总线CANbus能够为国内企业创造更加良好的效益;我们坚信，技术的进步一定能够为人们带来更多的福祉。