CANopen介紹


基于 CANopen 協議的自動化系統

CANopen 是基于CAN-bus分布式工業控制技術的標準。它是由生產廠商和用戶聯合CiA共同開發的,并于2002年成為CENELEC EN 50325-4標準。CANopen已經在廣泛的工業通信上建立了標準(例如:機械工程,驅動系統和組件,醫療設備,樓宇自動化,交通工具等等);镜耐ㄐ艡C制被稱為通信描述,不同的生產廠商可以協調地使用一個CANopen網絡。通信描述的結構增補是為專門的應用設計的,這就是結構怎樣定義安全數據傳輸(“CANopen Safety”)或可編程設備(例如PLC)。對象字典是每個CANopen設備中心元素并描述設備的功能。

 

對象字典(Object Directory)

對象字典是每個CANopen設備的中心元素,它描述網絡上設備的所有功能。對象字典描述了網絡和應用程序之間的接口,所有對象字典的入口都引用16位的索引和8位子索引。對象字典包含所有通過網絡訪問的參數,例如:設備標識符、生產商名,PDOs和SDOs的通信參數,設備監控(“錯誤控制”)都保存在對象字典的通用區。設備描述區包含IO功能(開關量和模擬量的輸入和輸出),設備參數,PLC映射。如果發生錯誤,對象字典還可以配置其行為。因此,對象字典可以使設備行為符合各自的應用。

 

設備描述

設備描述表描述了自動控制系統中主要設備類型的屬性和特點。定義了標準設備類型的功能和參數,所有的參數都保存在對象字典中。這樣,就保證了CANbus用同一方式訪問CANopen 設備。通過不同生產商設備的互用性和可交換性,為廣大的多客戶需求提供了先決條件。為開關量和模擬量的I/O設備,PLC設備和控制器定義了設備描述表。在標準的EDS文件中用ASCII形式描述了CANopen設備的參數和屬性。它作為一個包含所有設備屬性的表格訪問網絡。專門設備配置的實參保存在DCF(設備配置文件),DCF是繼承于EDS。

 

使用PDO/SDO進行數據傳輸

CANopen的數據傳輸包含兩個不同的數據傳輸機制,CANopen是用過程數據對象(PDOs,數據處理對象)處理短過程數據的快速交換。通過SDO(服務數據對象)訪問對象字典的入口。PDO根據事件約束,循環或查詢傳輸,其傳輸是無協議廣播形式。一個PDO傳輸可以達到八個字節,一個同步信息同步網絡上數據的發送和遷移。每個PDO的屬性可以在對象字典中配置,包含通信參數(CAN標識符,傳輸類型等等)和為每個PDO映射分配過程數據。SDO通過2個CAN-電報證實數據傳輸,兩個設備間建立了點對點的通信。這樣,大的數據包(大于8字節)能被傳輸給每個SDO。

 

網絡管理

網絡管理(NMT)用來管理網絡設備的狀態,它是主從關系的結構。CANopen設備通過一個啟動報文發送一個信號給NMT master,這個啟動報文是在網絡上被初始化、激活的。用NMT命令可以改變單個設備或整個網絡設備的狀態,每一個設備的狀態是由特定屬性決定的。只有在OPERATIONAL狀態,PDO才能被傳輸;在PRE_OPERATIONAL的條件下配置設備。監控CANopen設備的通信狀態可選“Node-Guarding”或“Heartbeat”,為報告設備錯誤定義了報警報文,這些高優先級的緊急報文通過事件導向傳輸;錯誤發生時,標準的錯誤代碼詳細描述了錯誤信息。

 

CANopen安全性

CANopen網絡上集成了安全功能(例如:緊急關閉,雙手操作),可以安全傳輸信息。專用的安全性-相關服務 ( SRDO,安全相關數據對象)接受通信,一個SRDO傳輸高達8個字節的安全信息,傳輸數據是在一個定義的時間窗口中完成的。

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