CANopen

通訊協(xié)議

HongKe

CANopen是一種架構(gòu)在CAN串行總線系統(tǒng)上的高層通訊協(xié)議，目前已被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、機(jī)器人制造、醫(yī)療、汽車等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。為了讓上述領(lǐng)域的用戶能夠采集常見的數(shù)字量或開關(guān)信號(hào)，并輸出電壓信號(hào)用于控制繼電器、開關(guān)、指示燈等設(shè)備，虹科推出了多款CANopen IO模塊。其中，虹科HK-CIO-0320是一款低成本的支持24V DC的16DI和16DO的CANopen IO單元，IO端支持PNP/Positive Switching，與總線和系統(tǒng)供電隔離，所有輸出端具有短路保護(hù)的特性，支持DS301和DS401，CAN端支持常用波特率，高達(dá)1Mbit/s，歡迎聯(lián)系虹科選購。

本篇文章將以虹科hipecs CIO102為例，對(duì)該系列CANopen IO模塊進(jìn)行通訊測試。hipecs-CIO102是一個(gè)低成本的CANopen單元，具有16個(gè)數(shù)字輸入和16個(gè)數(shù)字輸出，適用于24 V DC應(yīng)用。I/O是正開關(guān)的，并與總線和光電隔離開關(guān)，并與總線和系統(tǒng)電源進(jìn)行光電隔離。系統(tǒng)電源所有的輸出都有短路保護(hù)。

01設(shè)備基礎(chǔ)信息

Part.1

IO特性

16個(gè)數(shù)字輸入，隔離，高位開關(guān)。

16個(gè)數(shù)字輸出，隔離，高壓側(cè)開關(guān)。+24 V DC/+0.5 A

輸出過載監(jiān)測（EMY）。

Part.2

CANopen特性

遵循DS301和DS401規(guī)范。

CAN波特率高達(dá)1 Mbit/s。

帶有收發(fā)器TJA1050的CAN總線ISO11898。

4個(gè)發(fā)送和4個(gè)接收PDO

動(dòng)態(tài)PDO映射

CANopen PDO傳輸模式：同步、異步、事件觸發(fā)、循環(huán)、非循環(huán)和遠(yuǎn)程幀

Node-Guarding, Lifeguarding 和Heartbeat

緊急信息

最短的啟動(dòng)時(shí)間（Minimum Boot-Up）

Part.3

設(shè)備引腳

Node ID設(shè)置，通過旋鈕來確定，配置范圍為0x01-0x7F（1-127）

波特率設(shè)置：通過撥碼開關(guān)設(shè)置，其值可為20k、50k、125k、250、500k、800k、1M

02CANopen通信搭建

Part.1

硬件連接

24V電源：IO模塊供電

24V電源：作為IO模塊的輸出電源

hipecs CIO 102

PEAK PCAN-USB

PCAN-View

Part.2

軟件部分

硬件連接完整后打開PCAN-View會(huì)自動(dòng)彈出窗口。對(duì)波特率參數(shù)進(jìn)行選擇，必須與IO模塊一致，否則PCAN-View將會(huì)報(bào)BUSHEAVY。

根據(jù)使用手冊(cè)將IO模塊的旋鈕和撥碼設(shè)置如下，此時(shí)波特率為1Mbit/s,node_ID為1。

03基本通信測試

NMT協(xié)議

根據(jù)使用手冊(cè)，IO模塊上電之后Run指示燈處于閃爍狀態(tài)是處于Preoperational狀態(tài)，此時(shí)PCAN-View上收到一條Bootup報(bào)文。

我們需要發(fā)送命令，將模塊轉(zhuǎn)換為操作狀態(tài)后，才能進(jìn)行下一步的測試操作。在PCAN-view的Transmit中單擊該報(bào)文后敲空格即發(fā)送該報(bào)文，此時(shí)Receive區(qū)域會(huì)收到一條回應(yīng)報(bào)文，此時(shí)IO模塊的Run燈變成常亮狀態(tài)。

心跳報(bào)文

通過SDO的方式往對(duì)象1017里面寫入時(shí)間間隔，即間隔反饋一次設(shè)備的狀態(tài)，報(bào)文發(fā)送如下圖

節(jié)點(diǎn)保護(hù)

主站發(fā)送一幀遠(yuǎn)程幀，節(jié)點(diǎn)應(yīng)答700+Node_ID state。

State：0=初始化，1=斷開連接，2=連接，3=準(zhǔn)備，4=stopped，5=operational，6=pre-operational。

PDO（RPDO接收型TPDO發(fā)送型）

生產(chǎn)者消費(fèi)者模型，在PDO通訊中對(duì)象字典的子索引00 01 02 03 05分別代表了不同含義

00h：LargestSubindex supported：最大支持的子索引個(gè)數(shù)；即1800h下有多少個(gè)子索引；

01h：COB-IDused by PDO：PDO所使用的COB-IB；

02h：TransmissionType：傳輸類型，其值可選，詳解在下文中進(jìn)行；

03h：InhibitTime：生產(chǎn)禁止約束時(shí)間，單位：0.1ms；描述該P(yáng)DO不可以在指定的一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)發(fā)送；

05h：Eventtimer：事件定時(shí)器觸發(fā)的時(shí)間，單位：ms；即計(jì)數(shù)器，每隔一定時(shí)間數(shù)值+1，與02h結(jié)合，可規(guī)定PDO循環(huán)發(fā)送的時(shí)間；

報(bào)文通信測試

而由于PDO的單向傳輸特性，僅從此次PDO傳輸我們無法得知接受站點(diǎn)是否正確收到PDO數(shù)據(jù)，只能使用另外的手段（如SDO讀取、觀察相應(yīng)IO的行為等）得知數(shù)據(jù)是否接收到位。這里為什么會(huì)返回PDO報(bào)文呢？主要是因?yàn)閷?duì)應(yīng)PDO的transmission type設(shè)置為了事件觸發(fā)，事件主要指接收同步消息、輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化、事件計(jì)時(shí)器周期過期或者遠(yuǎn)程幀，當(dāng)有以上這些事件時(shí)則會(huì)返回PDO報(bào)文。

SDO

1. SDO快速傳輸

對(duì)IO模塊的索引6200 1號(hào)通道寫入FF：0x601 22 00 62 01 FF 00 00 00，若成功則應(yīng)答60 00 62 01 00 00 00 00；讀取該通道的值：0x601 40 00 62 01 00 00 00 00。若成功42 00 62 01 xx xx xx xx(后四個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù))

功能碼60h表示成功，80h是失敗，寫入的數(shù)值高位在byte6，低位在byte5。

CS命令碼如下：

2. SDO分段傳輸

讀對(duì)象字典1008，根據(jù)上圖解析，返回41 08 10 00 0D 00 00 00（為確認(rèn)報(bào)文信息）

60 00 00 00 00 00 00 00分段請(qǐng)求

00 68 69 70 65 63 73 2D：00為命令碼，后七個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)內(nèi)容。

70 00 00 00 00 00 00 00：70命令碼，即為分段請(qǐng)求，與60交替出現(xiàn)

13 43 49 4F 31 30 32 00：13為本段寫7個(gè)字節(jié)，后面為數(shù)據(jù)內(nèi)容。

修改PDO映射參數(shù)

Step.1

禁能COB-ID

返回60寫響應(yīng)成功，寫報(bào)文中的數(shù)據(jù)可這樣解析：即將COB-ID的最高位置1，其他位不變。可通過報(bào)文讀取該索引原本的值為0x00000181。

Step.2

清零映射個(gè)數(shù)

向1600h00h中寫入00h即將映射個(gè)數(shù)清

Step.3

寫映射參數(shù)

先向索引讀數(shù)據(jù)，返回62000108代表發(fā)送數(shù)據(jù)的索引為6200h01h，長度為8位

現(xiàn)在將PDO發(fā)送改為另一個(gè)通道2，再次讀取發(fā)現(xiàn)映射參數(shù)已經(jīng)改變。

Step.4

寫映射個(gè)數(shù)

向1600h00h中寫入00h即將映射個(gè)數(shù)清零

Step.5

使能COB-ID

至此完成PDO映射參數(shù)的修改。

04虹科CANopen IO模塊

虹科HK-CIO-0320

16數(shù)字量輸入+16數(shù)字量輸出，貨期穩(wěn)定，性價(jià)比高

虹科hipecs系列

信號(hào)類型豐富，防護(hù)等級(jí)高，緊湊體積小

虹科sysWORxx系列

高密度工業(yè)級(jí)輸入輸出，內(nèi)含CPU核心

虹科智能自動(dòng)化

虹科是一家在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是工業(yè)總線通訊行業(yè)經(jīng)驗(yàn)超過15年的高科技公司。虹科智能自動(dòng)化事業(yè)部與歐洲和美國的世界知名工業(yè)自動(dòng)化、能源管理與樓宇自動(dòng)化專家展開深度合作，提供業(yè)內(nèi)頂尖水平的通信協(xié)議的軟硬件解決方案，通信技術(shù)類型涉及工業(yè)自動(dòng)化通訊協(xié)議【CAN、CANopen、EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、IO-Link、OPC UA、MQTT、TSN】等，能源管理與樓宇自動(dòng)化通訊協(xié)議【ASCII、BACnet、KNX、Modbus】等，解決方案包含：代碼、芯片/模塊、板卡、網(wǎng)關(guān)、IO、工控機(jī)、繼電器、測試方案、培訓(xùn)和開發(fā)服務(wù)等。因此，虹科是國內(nèi)為數(shù)極少的在OT領(lǐng)域深耕多年并技術(shù)經(jīng)驗(yàn)全面的供應(yīng)商。

虹科智能自動(dòng)化事業(yè)部以客戶需求為導(dǎo)向，以技術(shù)能力為基礎(chǔ)，為國內(nèi)企業(yè)提供最適合的產(chǎn)品和最滿意的服務(wù)。作為鏈條最全、方案最豐富、且兼?zhèn)浼夹g(shù)服務(wù)落地的通信技術(shù)資源整合商，虹科服務(wù)的客戶已經(jīng)超過1000家，虹科工程師們一直在萬物互聯(lián)的潮流中扮演著如高速公路般的連接作用，這是我們的使命也是我們的自豪。

審核編輯：湯梓紅