CANopen總線協議的相關設備
前面我們對CANopen總線協議的基本概念進行了介紹,現在我們來對CANopen總線協議設備進行一個了解。首先讓我們通過以下幾個方面,了解一下這些設備的特點。從中,大家也將知曉為何CANopen總線能在市場中越來越走俏的原因了。
對象字典(Object Directory)
對象字典是每個CANopen總線協議設備的中心元素,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(“error control”)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總線協議設備。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總線協議設備的參數和屬性。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(device configuration file),DCF是繼承于EDS。
使用PDO/SDO進行數據傳輸
CANopen總線協議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,Process Data Object)處理短過程數據的快速交換。通過SDO(Service Data Object)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-telegrams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總線協議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 Safety
CANopen總線協議網絡上集成了安全功能(例如:Emergency OFF,Two-handed operation),可以安全傳輸信息。專用的safety-relevant services(SRDO,Safety Relevant Data Object)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。
CANopen總線協議介紹
CiA DS 301: CANopen 應用層和通訊的描述
CiA DS 304: CANopen 安全相關的通訊架
CiA DS 401: CANopen 本地I/O模塊的設備描述
CiA DS 404: CANopen 檢測設備和閉環控制器的設備描述
CiA DS 405: CANopen 符合IEC61131-3便準的可編程設備的設備和接口描述
CiA DS 406: CANopen 編碼器的設備描述
DS301:定義了應用層和通訊規范,包括對象字典、服務數據對象、過程數據對象、網絡管理對象等。
DS302:定義了網絡啟動的步驟、主節點和管理節點的定義、可編程設備的輸入/輸出定義、冗余通訊的方式。
DS305:待查
DS401:定義了通用I/O模塊的設備規范,主要定義了對象字典中6000H到6FFFFH之間的內容。
DS402:定義了運動控制的設備規范。
DS405:定義了IEC61131標準設備規范,主要定義了A000H到A6FFH之間的內容。
其中DS401、DS402和DS405均提供了默認映射數據。