向绪友，周 超，贺 艺，李 亮，杨雨辰

（湖南省农业信息与工程研究所，湖南 长沙 410125）

智能化育苗盘架是一种环境完全可控工厂化育苗生产设备，架体为金属构件，设置2个盘组，每个盘组设置5～7层盘托，育苗盘穴置于盘托中，支持包括潮汐式育苗在内的多种工厂化育苗模式[1-2]；具有统一的构件接口、网络接口、电源接口和灌溉接口，可用模块化组装方法联结成复合盘架；内置通信网络（TCN,tray communication network）连接内部变送器和执行器等ECU（Electronic Control Unit）设备，用于实现对盘架内水肥、光照等环境因子进行高可靠自主容错控制，进一步降低育苗管理、投入品使用和能耗等成本[3-5]。笔者设计了一种育苗盘架通信网络（TCN）的网络结构和通信协议，较好地满足了智能化育苗的实际应用需求。

1 网络结构设计

TCN总体结构如图1所示。上层为工业以太网（NE），是育苗盘架的标准网络接口，用于连接外部网络、育苗盘架内置宽带网络设备（如摄像头）以及级联育苗盘架。下层为CAN总线（NC），用于连接育苗盘架内变送器和执行器等节点设备。NE与NC之间通过协议转换模块连接，使NC节点能通过NE与外部网络通信。

图1 TCN结构示意图

实际应用中，通常将多个育苗盘架级联后再集成上位系统组成可管理的基本生产单元（PU）。PU包含一个上位系统和n（n≤15）个育苗盘架，其网络拓扑结构如图2所示。

图2 PU网络拓扑结构示意图

2 NC节点设备设计

NC网络节点是一种CAN总线设备，除了具有基本CAN总线设备属性外，还包含基于统一编码的节点标识符、寻址寄存器（CTR）、位置寄存器（CLR）和节点共享变量（NSV）等特征，这些特征用于满足育苗盘架智能化的特殊需求。……