高质量的监控系统在企业生产中扮演着重要角色,提高了生产效率和安全性。随着工业规模扩大和生产自动化要求的提高,标准CAN总线难以满足大型网络实时性要求。基于时间触发机制的TTCAN协议能够高效地安排消息传输,提高消息实时性和网络利用率。在此背景下,研究TTCAN协议并将其应用在监控网络中具有重要的意义。本文通过分析监控系统节点和数据需求,设计了多路CAN总线与以太网连接的网络架构。在探讨TTCAN协议核心内容的基础上,实现满足实际需求的应用层协议,生成消息调度矩阵。系统矩阵的优化工作按消息类型进行,采用差分进化算法合理安排专用时间窗口,提高周期消息传输期间的总线利用率;建立非抢占优先级的排队论休假模型分析非周期消息的实时性,引入消息滞留概率,在平均意义下的队长和等待时间指导下设计仲裁窗口的位置和大小。MATLAB仿真表明差分进化和排队论指导方案提高了消息实时性和带宽利用率。监控系统包含协议转换板卡和数据测量盒子两种节点,实现了CAN通讯、SPI通讯和以太网通讯之间的转换互联。通过实验测试和现场运行检验,设计的监控系统稳定高效的完成了车间现场数据采集和中控室下发控制命令两种工作模式,可靠性和实时性表现良好,设备现已投入企业运行。