3.1.2 CANopen協(xié)議簡介

CANopen協(xié)議是CAN-in-Automation(CiA)定義的標(biāo)準(zhǔn)之一，并且在發(fā)布后不久就獲得了廣泛的承認(rèn)。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認(rèn)為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占領(lǐng)導(dǎo)地位的標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)重要的設(shè)備類型，例如數(shù)字和模擬的輸入輸出模塊、驅(qū)動設(shè)備、操作設(shè)備、控制器、可編程控制器或編碼器，都在稱為"設(shè)備描述"的協(xié)議中進(jìn)行描述；"設(shè)備描述"定義了不同類型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其相應(yīng)的功能。依靠CANopen協(xié)議的支持，可以對不同廠商的設(shè)備通過總線進(jìn)行配置。

在CANopen網(wǎng)絡(luò)中的通信信息以對象來進(jìn)行描述的。CANopen通信模型定義了4種報文（通信對象）：網(wǎng)絡(luò)管理報文（NMT）、服務(wù)數(shù)據(jù)對象（SDO）、過程數(shù)據(jù)對象（PDO）和特殊功能對象。

SDO采用客戶機(jī)服務(wù)器模式，其中訪問者被稱作客戶（client），對象字典被訪問且提供所請求服務(wù)的設(shè)備被稱為服務(wù)器（server）。SDO客戶機(jī)能夠通過使用索引和子索引來訪問設(shè)備（服務(wù)器）對象字典中的條目或項（對象）?？蛻魴C(jī)的請求報文和服務(wù)器的應(yīng)答報文總是包含8個字節(jié)（但不是所有的數(shù)據(jù)字節(jié)都一定有意義）。每個客戶的請求一定有來自服務(wù)器的應(yīng)答。SDO的兩種傳送機(jī)制為：加速傳送、分段傳送。

PDO對象用來傳輸實時數(shù)據(jù)，PDO對象采用生產(chǎn)者消費者模式。數(shù)據(jù)從一個生產(chǎn)者傳到一個或多個消費者。數(shù)據(jù)傳送限制在1到8個字節(jié)（例如，一個 PDO可以傳輸最多64個數(shù)字I/O值，或者4個16位的AD值）。PDO通訊沒有額外的協(xié)議規(guī)定。PDO由兩種類型的使用：數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。它們以 TPDO和RPDO區(qū)分。

PDO可以有多種傳輸方式，其中，同步傳輸是指為了使設(shè)備同步，又一個同步應(yīng)用程序周期性地發(fā)送一個同步對象（SYNC對象）。異步傳輸是由遠(yuǎn)程幀觸發(fā)傳送或由設(shè)備子協(xié)議中規(guī)定的對象特定事件觸發(fā)傳送。

3.2 PB-B-CANDK產(chǎn)品設(shè)計特點

? 成熟可靠的器件選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得PB-B-CANDK總線橋能夠很好的適應(yīng)風(fēng)電現(xiàn)場溫差變化大、高海拔、鹽鹵腐蝕等工作環(huán)境。PB-B-CANDK總線橋工作環(huán)境溫度可達(dá)-33-+55℃，具有高海拔實際使用工作報告。

? 高速、實時實現(xiàn)PROFIBUS-DP設(shè)備與CANOPEN設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換；DP端支持12M波特率高速通信，CANopen端報文連續(xù)發(fā)送時間隔可小于1ms，保證通信數(shù)據(jù)在PB-B-CANDK總線橋中的延遲時間不超過10ms。

? 利用CANOPEN的“心跳”，PB-B-CANDK總線橋可主動向CANopen主控系統(tǒng)提供自身模塊在Canopen通信中的當(dāng)前狀態(tài)。

? PB-B-CANDK總線橋有著完善的數(shù)據(jù)包校驗協(xié)議及數(shù)據(jù)包拼接協(xié)議，保證了通信中的數(shù)據(jù)一致性與完整性。

? PB-B-CANDK總線橋完美地實現(xiàn)了風(fēng)電系統(tǒng)中PROFIBUS系統(tǒng)（或設(shè)備）與CANOPEN設(shè)備（或系統(tǒng)）的互連。

3.3 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

⑴ PROFIBUS-DP/V0協(xié)議，符合：GB/T 20540-2006：測量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線第3部分：PROFIBUS規(guī)范和IEC61158：2003TYPE10；

⑵ 標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP驅(qū)動接口, 波特率自適應(yīng)，最大波特率12M；

⑶ PROFIBUS 輸入/輸出數(shù)量按客戶定制要求設(shè)置為固定值：96 Input Bytes + 32 Output Bytes；通用產(chǎn)品PROFIBUS輸入/輸出數(shù)量最大可達(dá) Input Bytes + Output Bytes≤232 Bytes。

⑷ 標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0A接口，符合CANopen CiA Draft Standard 301標(biāo)準(zhǔn)；

(5) CAN接口波特率： 250K，符合用戶要求；通用產(chǎn)品CAN接口波特率：5K~1M可選。

(6) CANopen通信數(shù)據(jù)：4個TPDO（NodeID為0x181~0x184，共32個字節(jié)），12個RPDO（NodeID為0x201~0x20C，共96個字節(jié)），這些PDO分別對應(yīng)著DP端的96個字節(jié)輸入數(shù)據(jù)，和32個字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)；

(7) 電源電壓：24 VDC(±20％)

(8) 額定電流：170 mA (24 VDC時)

(9) 環(huán)境溫度：

運輸和存儲：-40℃～+70℃

工作溫度：-33℃～+55℃

(10) 工作相對濕度：5~95%

(11) 外形尺寸：寬（82mm）×長（113mm）× 厚（39mm）；

(12) 安裝方式：35mm導(dǎo)軌；

(13) 防護(hù)等級：IP20；

(14) 重量：約230g。

3.4 現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場應(yīng)用，見圖3.

北京鼎實的PB-B-CANDK位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙中，主要作用為通過CANOPEN通信，讀取DEIF風(fēng)機(jī)控制器的角度，溫度，轉(zhuǎn)速，電流電壓等信息，PB-B-CANDK總線橋?qū)⑦@些在CANOPEN網(wǎng)絡(luò)中獲得的信息數(shù)據(jù)映射到DP端，并作為DP輸入數(shù)據(jù)發(fā)送給主站（倍福PLC）；

DP主站（倍福PLC）接收PB-B-CANDK總線橋發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對各個參數(shù)進(jìn)行實時的控制，以確保電機(jī)的穩(wěn)定工作。DP主站的控制以DP輸出數(shù)據(jù)的形式發(fā)給PB-B-CANDK總線橋，并由總線橋轉(zhuǎn)換為CANOPEN通信PDO發(fā)送給DEIF風(fēng)機(jī)控制器。

四、結(jié)束語

CAN/CANOPEN設(shè)備與PROFIBUS主控制器之間的系統(tǒng)集成，是工業(yè)控制系統(tǒng)中經(jīng)常碰到的難題。北京鼎實科技以協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)為技術(shù)專長，在工廠自動化控制系統(tǒng)中其產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。本文介紹的是在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中遇到的CAN協(xié)議設(shè)備向PROFIBUS主控系統(tǒng)集成問題，在這種應(yīng)用場合中，系統(tǒng)對鼎實網(wǎng)關(guān)的實時性（及網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換延時）、低溫工作環(huán)境、高海拔環(huán)境、鹽鹵腐蝕等問題提出了新的要求。北京鼎實為此推出專用于風(fēng)電行業(yè)的PROFIBUS/CANOPEN總線橋PB-B-CANDK，很好的解決了風(fēng)電行業(yè)對網(wǎng)關(guān)的特殊要求。經(jīng)上海某外企、重慶某國企、河北某國企等風(fēng)電行業(yè)廠家在國內(nèi)很多風(fēng)電場地實際應(yīng)用，反映效果良好。