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控制器局域网(CAN)是一种有效支持分布式控制或实时控制的现场总线，具有高性能和高可靠性的特点;随着现代汽车技术的发展，CAN技术在汽车电子领域应用日益广泛。
1汽车电子与CAN总线
随着汽车电子技术的不断发展，汽车上各种电子控制单元的数目不断增加，连接导线显著增加，tigao控制单元间通讯可靠性和降低导线成本已成为迫切需要解决的问题。为此以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了CAN总线协议，并使其成为(ISO11898)。1989年，Inbbb公司率先开发出CAN总线协议控制器芯片，到目前为止，世界上已经拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商，110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微处理器芯片。在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。我国的汽车CAN总线技术起步较晚，但随着现代汽车电子的不断进步发展，其研究和应用正如火如荼的进行中。CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串性通讯网络。CAN总线的通信介质可以是双绞线，同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps/40m，通信距离可达10km/40Kbps。由于其通信速率高，可靠性好以及价格低廉等特点，使其特别适合中小规模的工业过程监控设备的互连和交通运载工具电气系统中。
CAN总线有如下基本特点:
废除传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码，可以多主方式工作;
采用非破坏性仲裁技术，当两个节点向网络上传送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响继续传输数据，有效避免了总线冲突;
采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短;
每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适于在高干扰环境下使用;
节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受影响;
可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据。
图1汽车CAN总线系统架构
现代汽车典型的控制单元有电控燃油喷射系统，电控传动系统，防抱死制动系统(ABS)，防滑控制系统(ASR)，废气再循环系统，巡航系统和空调系统，车身电子控制系统(包括照明指示和车窗，刮雨器等)。完善的汽车CAN总线网络系统架构如图1所示。
2CAN节点硬件构架
核心芯片:
选用PHILIPS公司的高性能8位微处理器P89C668。其突出特点如下:
80C51中央处理单元;
内置可ISP(在系统编程)和IAP(在应用编程)的Flash存储器，Boot ROM 可通过串口访问从而升级下载用户程序;
每个机器周期6个时钟周期操作标准，每个机器周期12 个时钟周期操作可选，周期12 个时钟周期下速度高达33MHz;
8K字节RAM和64K字节FLASH;
4 个中断优先级，8个中断源;
自带串行接口序列;
5路可编程的计数器阵列PCA(PWM输出，捕捉/比较，高速输出三种工作方式)。
无论从处理能力，存储容量，还是外围资源以及网络可扩展性方面来评价，P89C668都是一款出色的微处理器，适用工控电子等各个领域。尤其是其8K字节RAM的"海量"内存，更是许多高速存储应用场合的。
CAN接口电路:
采用技术成熟应用广泛的SJA1000(CAN控制器)，6N137(光电隔离)，P82C250(CAN收发器)组成接口电路。需要指出的是，CAN总线(CANH,CANL)两端务必跨接120欧的终端电阻。SJA1000中断引脚接CPU的外中断0引脚
在应用/系统编程电路:
IAP/ISP技术在许多款高性能单片机得到应用，其突出特点是方便快捷的实现程序的下载和更新。P89C668的FLASH空间0XFC00～0XFFFF烧写入1K字节的BootRom程序，上电后可以通过软件和硬件置位方法进入BootRom程序，通过PHILIPS提供的编程软件由串行口通讯就可以实现程序的在线升级(ISP)。当然用户还可以根据需要依据协议，自己编写BootRom程序(IAP)。通过拨码开关硬件置位(ALE, , ,P2.6,P2.7)，上电后强制进入BootRom程序，烧写程序完毕后拨回原来状态重新上电后就进入用户程序。串行口电平转换芯片用MAX202替代MAX232，其匹配电容只需103瓷片电容。串行数据通讯波特率可达38400bps。
晶振和复位电路:
外接一块工业级的12M振荡芯片作为时钟信号。复位电路采用X25045芯片进行智能控制。X25045芯片将看门狗定时器，电源监控电路和E2PROM功能合三为一。看门狗定时器功能在系统出错期间，经过一个可设置的时间间隔就置位RESET信号。电源监控电路能检测到欠电压状况，在VCC下降到限阀值以下，系统被复位。并且RESET信号在VCC恢复且稳定之前一直有效。存储器功能的X25405是CMOS的4096字的E2PROM.并且支持SPI协议的三线(SO,SI,SCLK)存取。本节点用到X25405的前两个功能构成可靠的复位电路。
开关/数字量，模拟量检测电路:
汽车节点的开关器件(信号灯，雨刮，面板，车窗玻璃，电动后视镜等等的开关)特别复杂和繁多，而电流检测，水温油位传感器信号都是非线性的模拟信号，可靠实时地对这些开关/模拟量进行检测成为汽车电子硬件必须解决的问题。传统的分立元件保持电路存在可靠性差，尤其是开关触点氧化严重，浪费大量的微处理器I/O口等问题，推荐采用MOTOROLA公司的多路开关检测芯片MC33993。其突出优点如下:
3.3/5.0V的SPI序列读写(SO,SI,SCLK);
8路可编程开关输入检测(接地或接电源)，14路接地开关输入检测，每路开关状态改变均能够产生中断;
开关输入电压从-14V～Vpwr(工作电源)，Vpwr大可达40V;
开关状态改变时的可选择唤醒;
可选择的湿性电流(16mA或2mA);
22对1的模拟量输出;
Vpwr的低功耗电流(standbycurrent)小于100uA,VDD的低功耗电流(standby current)小于10uA。
可见只需要四个CPU口线(SPI序列线和片选)，就能够完成22路开关量(其中有8路可编程为对接电源开关)的检测，还可以进行串行和并行的多片MC33993级连。所谓的湿性电流(wettingcurrent)，指的是MC33993内部提供的输入口的上拉和下拉恒流源，可以编程选择为16mA或2mA，这对于保证开关的可靠闭合，去除金属触点的氧化物有着良好的作用。输入口的恒流源，可以直接驱动MOSFET以及LED。每一个输入口都可以编程为模拟量输出状态，从而在AMUX引脚输出所选输入口的电压。利用MC33993恒流源和模拟量输出可以组成线性的传感器检测电路。ADC芯片选用AD公司生产的并行数据采样集成芯片AD1674。它从引脚到功能都与AD574/674完全兼容，但内部增加了采样/保持电路，采样频率为100kHZ，并且有全控模式和单一工作模式。其采样精度可达0.05%，符合高速数据采集的要求。
功率器件驱动电路:
汽车车身控制系统需要驱动大功率的用电器件，比如照明信号灯，前后雨刮器电机，电动车窗，电动后视镜等等。功率驱动器件考虑采用MOTOROLA公司的汽车专用功率器件。MC33286为汽车电气专用智能的双路控制驱动芯片，与传统的机械继电器相比，自身提供过流和过热保护，响应时间更短，稳定性更高。MC33286设有两路驱动通道，每路大工作电流可达15A，通过两路输入端口将CPU引脚电平信号引入，经过内部的逻辑处理模块转换成输出通道的电平变化。特别适合信号灯以及阻性负载的驱动。MC33887是带反馈的H桥型驱动芯片，专用来驱动需要正反转的电机负载。MC33486与MC33887类似，但内部只有半桥须外加CMOS管以构成全桥驱动电路，稳定输出可达10A，尤其适用于电动车窗电机之类的大功率并伴有冲击电流的正反相控制要求。
3软件结构
系统的程序结构分为四个部分:CAN通讯程序(包括应用层协议的SJA1000通讯)，外围接口程序(所有检测芯片和驱动芯片的驱动)，中断服务程序(处理开关信号以及故障报警等消息)，主程序(完成系统初始化和任务调度，喂狗等)。限于篇幅，以下着重介绍CAN应用层协议。
本系统CAN通讯选用CAN2.0B协议的PeliCAN模式，通信位速率为500Kbps，采用双验收滤波器机制。为使用及修改方便，通讯协议中标识码设计兼容点对点、一对多及广播通讯模式。开关量消息通讯时各节点间采用主从结构，子节点的报文只有主节点接收(点对点模式)，主节点的报文所有子节点均接收(广播模式)。模拟量消息通讯时各节点间采用点对点模式。
标识符定义:(如图2所示)
图2标识符定义
类名:00000100－－应答类消息(自检应答、故障诊断);00001000－－命令类消息;00010000－－调试类消息;00100000－－下载类消息;01000000－－工作类消息。
保留A:验收滤波器配置预留
应答类消息中:ID19:1－－自检应答消息0－－故障诊断出错消息
ID20:验收滤波器配置预留
工作类消息中:ID19:1－－开关量消息0－－模拟量消息
ID20:验收滤波器配置预留
目的地址:接-收报文节点的地址
源地址:发送报文节点的地址，用于系统自检。
4 结束语
CAN总线以其高性能，高可靠性及独特的设计，受到工业控制领域和汽车电子领域的广泛重视，已被公认为有前途的现场总线之一。我们深信不久的将来，国产的CAN总线汽车必将诞生。
主控单元采用C200HEPLC是OMRON公司的中小型PLC产品，方便实现扩展性优良的生产现场；它能增强PC的基本功能，可靠，方便的数据处理tigao生产现场工作效率；CX-Programmer是OMRON开发的应用于C200HPLC的编程软件，运行在bbbbbbs2000操作系统中，在自动化工程各方面具有友好的用户功能。它致力生产现场情报化充实适应bbbbbbs的软件；它的单元品种齐全，对各种各样的机械设备实现佳控制。
1 工艺简介
本例根据原水水质条件、锅炉汽水系统对补给水的水质要求，锅炉补给水处理系统流程为：原水→原水箱→原水泵→热交换器→多介质过滤器→活性炭过滤器→反渗透预脱盐系统→中间水箱→中间水泵→混和离子交换床→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。包括过滤器反洗系统、混合离子交换床再生系统、加药系统等。
原水箱用于贮存进入本系统的原水，其目的是为了调节进水liuliang的变化，防止进水波动影响到系统运行，保证系统的进水量及进水水质的稳定。
原水泵是为预处理系统提供充足的原水liuliang和压力。
热交换器的作用是使进水维持在一定的温度范围之内，以利于保证反渗透系统出力的稳定。
多介质过滤器的作用是滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体，有机物等杂质，以及经加药后形成的矾花，从而保证其出水SDI（污染指数）≤4。
活性炭过滤器的作用是去除水中低分子有机物，游离氯，也能较少水中异味，色度和嗅味。
反渗透预脱盐系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分，胶体，有机物及微生物。
中间水箱使反渗透产水侧承受较低的压力，避免反渗透膜受到背压而导致不可恢复的损坏，缓冲由于后级离子交换系统阀门切换时造成的压力波动，并可通过中间水箱的液位控制反渗透的启、停运行。
中间水泵的作用是为后续水处理系统提供稳定的压力和水量。
混和离子交换床的作用是将反渗透产水中留存的离子去除。
除盐水箱用于贮存本系统的产水，其目的是为了保证锅炉供水水量的稳定。
除盐水泵的作用是为锅炉系统提供稳定的压力和水量。
图1锅炉补给水处理流程
2 控制系统配置及说明
2.1总体控制要求及功能
电厂锅炉补给水处理自控系统的要求是对水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到要求的范围。在公司水处理控制室上位机发出指令时，将当前时刻运行过程中的主要工作参数（水质参数、liuliang、液位等）、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息由现场上传到水处理控制室上位机。
功能如下：
控制操作：在水处理控制室能对被控设备进行在线实时控制。
显示功能：用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及现场的状态参数。
数据管理：依据不同运行参数的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，存储生产原始数据，供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于优化控制，并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。
报警功能：当某一模拟量（如liuliang、电导、水位等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关）发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警。还可对PLC进行诊断报警。
打印功能：可以实现报表和趋势打印以及各种事件和报警实时打印。
图2 锅炉补给水处理控制系统配置
2.2PLC程序结构及实现
2.2.1本工程根据工艺特点，在PLC编程中采用子程序调用的形式，这样不仅程序可读性强，缩短PLC程序扫描周期。以反渗透除盐系统控制程序为例，根据工艺要求反渗透除盐系统控制程序包括反渗透装置阀门上位机软手操控制（ROSoftoperation），反渗透除盐系统备用控制（ROStandby），反渗透除盐系统运行控制（RORunning）和反渗透除盐系统冲洗控制（RORinse）。这四种工作状态在同一时刻是唯一的，我们可将其做成子程序的方式，被反渗透程序（RO）调用。反渗透程序（RO）又和报警程序（Alarm）、泵控制程序（PumpControl）、模拟量处理程序（AD003Setting）、地址转换程序（IOConvert）、液位联锁程序（LevelInterlock）等作为子程序被控制主程序（MainProgram）调用，这样做大大缩短了PLC的扫描时间，控制思路清晰，程序可读性强。操作人员只需在上位机上发出简单的指令如，软手操请求、运行请求、冲洗请求等，控制程序即可按照工艺要求步骤对现场设备进行控制。
图3 控制系统部分人机界面
图4 PLC程序结构图
对于OMRON PLC C200HE控制器的编程软件CX-Programmer来说，通过简单的指令既可以实现子程序调用。例如：
在控制主程序中写入下面的指令，用来调用“0”号子程序：
在“0”号子程序中的首端写入下面的指令：
在“0”号子程序中的末端写入下面的指令：
这样就完成了主程序对子程序的调用和子程序的返回。
本工程使用的模拟量输入模块是OMRON的AD003，该模块的实际使用通道数和模拟量电信号类型可以通过PLC指令灵活配置。本例中每个模拟量输入模块所包含的8个通道均配置成使用状态，模拟量电信号类型配置成4~20mA。在模拟量处理程序（AD003Setting）中写入的指令如下：
对于OMRON C200HEPLC的模拟量输入模块AD003来说，当来自仪表的4~20mA信号不在4~20mA范围内（低于零点或超出量程）时，AD003模块会将现场模拟量值转换成大于1000（16位的二进制数）的数值，相应在上位机上会显示该模拟量的满量程值。造成显示错误，引起操作人员误解。为了避免这种现象发生，我们需要在程序中去除超出范围（小于0000(4mA)和大于1000(20mA)）的干扰信号。具体指令如下：
对于OMRON PLC与上位机交换的地址，建议将其放在控制主程序中，转成HR保持数据区格式。
3 结语
此控制系统运行系统稳定、可靠。极大地tigao了劳动生产率，该系统有效地解决了生产中的很多问题，如减少了生产过程中的突发故障，缩短了生产准备时间和抢修时间，减少了工人的劳动强度，为电厂锅炉补给水处理创造了可观的经济效益和社会效益，达到了节能、降耗的目的。