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CAN与CANOPEN协议解析

PLC增加CANopen通讯能力的方法

PLC增加CANopen通讯能力的方法 文档版本:2018/2/1

PLC增加CANopen通讯能力的方法一、写作背景 目前在工业上,使用PLC控制的场合越来越多。PLC具有可靠性高、适用性强、易学易用、体积小、重量轻、能耗低等优点,在工业控制领域中被广泛使用。目前市面上比较常见的PLC是西门子S7-200(图1)和西门子S7-300(图2)等。这些PLC一般只具有RS232/RS485或以太网接口,并且使用Modbus协议进行通信。但是随着时代的发展,越来越多的从站设备附带了CANopen协议,例如:伺服控制器(图3)、变频器(图4)、CANopen远程I/O(图5)、传感器(图6)。这样就造成不支持CANopen协议的PLC与CANopen协议从站设备之间无法建立通信。 图1 西门子S7-200 图2 西门子S7-300

图3支持CANopen通信的伺服控制器伺服控制器 图4支持CANopen通信的变频器 图5 CANopen远程I/O

图6支持CANopen通信的传感器 二、解决问题的方法 1. 直接购买带CANopen通信的PLC 此种方法必须使用新的PLC替换原有的,不但需要对新的PLC重新开发编程还会造成成本升高的问题。 2. 外接CANopen转换模块 此种方法非常灵活,转换模块可以按需定制,在不改变原有PLC的硬件结构的前提下外加一个CANopen通信模块,即可实现使用CANopen协议通信。 这里我们以西门子PLC为例说明如何使用外接CANopen转换模块的方式,将PLC扩展出CANopen通信接口。具体结构如下图7拓扑结构图所示。 图7 拓扑结构图

CANopen协议讲解

根据DS301的内容进行介绍 1、CAN总线 CAN标准报文

2、CANopen应用层协议 CANopen 协议不针对某种特别的应用对象,具有较高的配置灵活性,高数据传输能力,较低的实现复杂度。同时,CANopen 完全基于CAN 标准报文格式,而无需扩展报文的支持,最多支持127个节点,并且协议开源。 一个标准的CANopen 节点(下图),在数据链路层之上,添加了应用层。该应用层一般由软件实现,和控制算法共同运行在实时处理单元内。 一个标准的CANopen 节点 CANopen 应用层协议细化了CAN 总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的11 比特标识符中高4 比特为功能码,后7 比特为节点号,重命名为通讯对象标识符(COB-ID)。功能码将所有的报文分为7个优先级,按照优先级从高至低依次为: 网络命令报文(NMT) 同步报文(SYNC) 紧急报文(EMERGENCY) 时间戳(TIME)

过程数据对象(PDO) 服务数据对象(SDO) 节点状态报文(NMT Err Control) 7 位的节点号则表明CANopen 网络最多可支持127个节点共存(0 号节点为主站)。 下表给出了各报文的COB-ID 范围。 NMT 命令为最高优先级报文,由CANopen 主站发出,用以更改从节点的运行状态。 SYNC 报文定期由CANopen 主站发出,所有的同步PDO 根据SYNC报文发送。 EMERGENCY报文由出现紧急状态的从节点发出,任何具备紧急事件监控与

处理能力的节点会接收并处理紧急报文。

TIME 报文由CANopen 主站发出,用于同步所有从站的内部时钟。 PDO 分为4 对发送和接收PDO,每一个节点默认拥有4对发送PDO 和接收PDO,用于过程数据的传递。 SDO 分为发送SDO 和接收SDO,用于读写对象字典。 MT Error Control报文由从节点发出,用以监测从节点的运行状态。 状态机 CANopen 的每一个节点都维护了一个状态机。该状态机的状态决定了该节点当前支持的通讯方式以及节点行为。 初始化时,节点将自动设置自身参数和CANopen 对象字典,发出节点启动报文,并不接收任何网络报文。 初始化完成后,自动进入预运行状态。在该状态,节点等待主站的网络命令,接收主站的配置请求,因此可以接收和发送除了PDO 以外的所有报文。 运行状态为节点的正常工作状态,接收并发送所有通讯报文。 停止状态为一种临时状态,只能接收主站的网络命令,以恢复运行或者重新启动。

台达CANopen现场总线产品通讯整合应用实例

前言:近年来,各种现场总线技术在愈来愈多的工业现场得到良好的应用,国外多家知名自动化厂商相继推出了现场总线类产品,为了适应工业自动化产品技术发展的需要,满足众多客户现场总线应用需求,台达也推出了CANopen总线产品,支持台达全系列自动化产品,同时支持自定义设备,可以支持其他厂商产品接入CANopen现场总线。 本项目就是利用台达CANopen总线和台达其他自动化产品整合应用,基于CANopen现场总线通讯协议,达到高速通讯响应的控制要求。

控制系统技术方案配置:详见下表 序号 元件名称 型号规格 数量(台) 备注 1 人机界面 DOP-AE10THTD 1 10.4”

2 PLC主机 DVP28SV11R 1 16K Step 3 CANopen主站DVPCOPM-SL 1 SV左侧高速扩展 4 CANopen从站 IFD9503 5 CANopen/Modbus 5 变频器 VFD007B21A

750W,单相220V 6 变频器 VFD007M21A 3 750W,单相220V 7 变频器 VFD004S21A 1 400W,单相220V

上述表格仅列举出技术方案主要元器件,此外还包括121Ω终端电阻以及其他通讯连接电缆等辅助器件,此处均不予赘述。 控制系统原理框图简要介绍: 采用CANopen现场总线作为通讯介质,主要为了实现多从站大量数据高速通信响应和提高通讯稳定性,和传统Modbus通讯协议比较,CANopen总线通讯协议有质的飞跃,数据通讯不再受到Modbus轮

询方式的制约,大大提高了主从站之间的大量数据通讯响应速度和稳定性。 人机界面通过RS485和主站28SV PLC连接,28SV左侧高速并行接口连接CANopen总线主站模块DVPCOPM-SL,5台CANopen 总线从站模块IFD9503分别连接5台台达变频器,系统实现人机输入频率和启停命令,实时显示变频器输出频率、电流、电压等参数数

CAN总线的浅析CANopen协议

CAN总线的浅析CANopen协议 作者:IC 文章来源:本站原创点击数:288 更新时间:2005-5-23 通过采用高层协议将CAN的应用推向深化,和其他的现场总线相比,CAN只定义了物理层和数据链路层的规范(遵循OSI标准),这种设计和CAN规范定义时的历史条件有关,也可以使CAN能够更广泛地适应不同的应用条件,但必然给用户应用带来一些不便。用户在应用CAN协议时,必须自行定义高层协议。 如何将CAN协议的应用推向更深的层次,同时满足产品的兼容和互操作性?国际上通行的办法是发展基于CAN的高层应用协议,只用在应用层上,不同公司的产品才可能实现互操作,好的应用层协议更可以为用户带来系统性能的飞跃。 在CAN总线协议飞速发展的20年中,很多领域都制定了CAN在该领域应用时所采用的高层协议规范。其中,比较著名的有美国汽车工程师协会(SAE)制定的车内通信规范J1939等。这些协议和规范对CAN的推广起了很大的作用,但总体来说,协议的模块化特性都不太好,一般只能应用于特定的领域。为了能够把CAN推广到更多的领域,欧洲一些公司推出了CAL(应用层CAN)协议,尽管CAL在理论上正确,并在工业上可以投入应用,但每个用户都必须设计一个新的子协议,因为CAL 是一个真正的应用层协议。CAL 可以被看作一个应用CAN 方案的必要理论步骤,但在这一领域它不会被推广。从1993 年起,由Bosch公司领导的一个欧洲机构研究出一个协议原型,由此发展成为CANopen规范。 CANopen是一个基于CAL的子协议,采用面向对象的思想设计,具有很好的模块化特性和很高的适应性,通过扩展可以适用于大量的应用领域。在CANopen规范基本完成之后,Bosch将其移交给CIA组织,由其进行维护与发展。在1995年,CIA发表了完整版的CANopen通信子协议;仅仅用了5年的时间,它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。 CANopen 不仅定义了应用层和通信子协议,而且为可编程系统、不同器件、接口、应用子协议定义了大量的行规,遵循这些行规开发出的CANopen设备将能够实现不同公司产品间的互操作。另外,CANopen 协议是免许可证的,任何组织和个人都可以开发支持CANopen协议的设备而不用支付版税,这也是CANopen得到迅猛发展的重要原因之一。CANopen目前已在汽车工业控制系统,公共交通运输系统,医疗设备,海运电子设备和建筑自动化系统中取得了广泛的应用,是将CAN应用推向深化的理想选择。 采用CANopen协议 实现通信 CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范,其通信模型如图1所示。在CANopen的应用层,设备间通过相互交换通信对象进行通信。良好的分层和面向对象的设计思想将带给用户一个清晰的通信模型。 CANopen设备模型 一个CANopen设备模块可以被分为3部分,如图2所示。 通信接口和协议软件提供在总线上收发通信对象的服务。不同CANopen设备间的通信都是通过交换通信对象完成的。这一部分直接面向CAN控制器进行操作。 对象字典描述了设备使用的所有的数据类型,通信对象和应用对象。是一个CANopen设备的核心部分。对象字典位于通信程序和应用程序之间,向应用程序提供接口,应用程序对对象字典进行操作就可以实现CANopen通信。理解对象字典的概念是理解CANopen模型的关键。 应用程序由用户编写,包括功能部分和通信部分。通信部分通过对对象字典进行操作实现CANopen通信,而功能部分由用户根据应用要求实现。 CANopen网络的通信和管理都是通过不同的通信对象来完成的,为了能够实现通信,网络管理,紧急情况处理等功能,CANopen规范定义了四类标准的通信对象:

M340与ATV31的CANopen通信及参数设置案例

Unity M340与ATV31 CANopen通信向导<一> ——CANopen通信控制启停、CANopen通信给定速度 本向导分为两部分: 1.《快速操作指南》---Know How, 满足了客户“快速解决调试问题”的需求。 ●发送快---大小在2M左右,能方便快速地通过电子邮件发给客户使用 ●调试快---提供了反复调试过的完整准确的PLC通信程序,客户可直接下载 ●接线快---含有实物照片的通信接线图使客户非常容易理解和模仿,并且快速完成接线 ●设置快---图形化的变频器参数设置指导使客户可直接上手设置参数,不用查找手册 2.《完全通信指导》---Know Why, 满足了客户“系统学习通信知识”的需求。 ●知识全---不仅给出了详细的调试步骤和详细解释,还使客户在完成通信的同时系统学习相关 的产品和通信知识 ●考虑全---对客户调试可能遇到的各种突发情况给出了相关提示和解决方法 ●理解易---提供了程序指令和结构的详细注释,使客户能容易的理解和学习提供的标准程序并 能在原有程序上进行扩展 第二部分 完全通信指导

重要信息 注意:在尝试安装、操作或调试设备之前,请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现,提示用户潜 在的危险和注意事项,或提供阐明或简化某一过程的信息。 遵守使用说明,可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。 此符号的注意事项,以避免不必要的调试错误。

目录 1. 实验简介 (4) 2. 硬软件环境 (4) 3. ATV31变频器设置 (5) 3.1 操作说明 (5) 3.2 参数设置 (6) 3.2.1 控制方式 (7) 3.2.2 通信参数 (8) 4. 硬件连接 (10) 5. PLC编程 (11) 5.1 硬件组态 (11) 5.1.1 组态CPU (11) 5.1.2 组态CANopen主站 (12) 5.1.3 配置CANopen网络和从站 (13) 5.2 ATV31 内部变量说明 (15) 5.2.1 ATV31 内部字 (15) 5.2.2 ATV31 DRIVERCOM流程 (16) 5.3 编程 (17) 6. 实验调试 (20) 6.1 计算机与PLC的连接 (20) 6.2 软件调试 (22) 6.3 ATV31常见通信故障 (23) 7. 带多台变频器 (24) 7.1 硬件扩展 (24) 7.2 软件扩展 (25) 7.1.1 同一变频器通信多个变量 (25) 7.1.2 连接多个变频器 (25) 8. 附件 (26) 8.1 Unity M340程序 (26) 8.2 ATV31的CANopen用户手册 (26) 8.3 ATV31编程手册 (26) 8.4 Unity M340 CANopen现场总线用户手册 (26)

CAN总线与CANopen协议

CAN总线与CANOpen协议 一CAN总线简介 1.1 引言 在20世纪90年代的汽车研究领域,采用总线分布式控制获得了很大的成功。用户要求汽车的控制系统具有优越的性能以保证汽车的安全性和舒适性,因此越来越多的具有超强计算能力的电子设备加载在汽车上。这就要求不同的电子设备之间能够进行通信和数据交换,以达到信息共享协调工作的目的。德国的博世公司(Bosch)率先将CAN总线(Controller Area Network)应用于汽车电子控制系统,解决了控制系统的部件之间的以及控制系统与测试设备主机的数据交换问题,替代了原有网络(用于车体控制的LIN网络、用于厂内环境控制的MOST 网络及原有车内通信的Flecray网络等)实现的功能。由于其独特的设计思想和高可靠性,在不同总线标准的竞争中获得了广泛的认可,并逐渐成为汽车最基本的控制网络,广泛应用于火车、机器人、楼宇控制、机械制造、数字机床、医疗器械、自动化仪表等领域。 图1.1 早期的ECU(汽车电子控制单元)通信 CAN总线是一种串行通信协议,具有较高的通信速率的和较强的抗干扰能力,可以作为现场总线应用于电磁噪声较大的场合。由于CAN总线本身只定义ISO/OSI模型中的第一层(物理层)和第二层(数据链路层),通常情况下CAN 总线网络都是独立的网络,所以没有网络层。在实际使用中,用户还需要自己定义应用层的协议,因此在CAN总线的发展过程中出现了各种版本的CAN应用

层协议,现阶段最流行的CAN应用层协议主要有CANopen、DeviceNet和J1939等协议。 图1.2 基于总线(CAN)的ECU通信 1.2 CAN总线的特点 CAN总线并不采用物理地址的模式传送数据,而是每个消息有自己的标识符用来识别总线上的节点。标识符主要有2个功能:消息滤波和消息优先级确定。节点利用标识符确定是否接收总线上的传送的消息当有2个或更多节点需要传送数据时,根据标识符确定消息的优先级。总线访问采用多主原则,所有节点都可以作为主节点占用总线。CAN总线相对于Ethernet具有非破坏性避免总线冲突的特点(CSMA/CA协议,与CSMA/CD协议相似),这种方式可以保证在产生总线冲突的情况下,具有更高优先级的信息没有被延时传输。 其物理传输层详细和高效的定义,使得CAN总线具有其它总线无法达到的优势,注定其在工业现场总线中占有不可动摇的地位,CAN总线通信主要具有如下所示的优势和特点: (1)CAN总线上任意节点均可在任意时刻主动的向其它节点发起通信,节点没有主从之分,但在同一时刻优先级高的节点能获得总线的使用权,在高优先级的节点释放总线后,任意节点都可使用总线; (2)CAN总线传输波特率为5Kbps~1Mbps,在5Kbps的通信波特率下最远传输距离可以达到10Km,即使在1Mbps的波特率下也能传输40m的距离。在1Mbps波特率下节点发送一帧数据最多需要134μs; (3)CAN总线采用载波监听多路访问、逐位仲裁的非破坏性总线仲裁技术。在节点需要发送信息时,节点先监听总线是否空闲,只有节点监听到总线空

CANopen协议

一、CANOpen总线结构 广播命令 二、通信类型 CANOpen有三种通信方式: 主/从通信方式 服务器/客户端通信方式 生产商/顾客通信方式 2.1主/从通信方式(NMT) 对某一特点功能而言,一个网络中只有一个主机,其他全为从机。由主机发送请求信号,从机发送相应信号(如果需要) 主机发出命令,从机作出响应,但不回送数据

主机发出命令,从机作出响应,同时回送数据确认 2.2服务器/客户端通信方式(SDO) 这种关系指发生在一个服务器和一个客户端之间,客户端发送命令,服务器执行后,回答客户端 2.3生产商/顾客通信方式(SYNC、Time Stamp、EMCY) 这种通信方式有Push和pull两种模式,网络中在这一个生产厂,0或多个顾客。 2.3.1push模式 厂商发送命令,顾客执行,不需回送数据 2.3.2 pull模式 厂商发送命令,顾客执行,回送证实数据

三PDO传送模式 PDO分为TPDO(发送PDO)与RPDO(接收PDO)两种,PDO的传送模式有两种:同步传送与异步传送。同步传送又分为周期传送与非周期传送 3.1同步传送 由某一个同步应用在网路上周期性的发送同步对象,及发送SYNC帧,该同步应用可以是主机也可以是从机

PDO通信参数中的传输类型说明传送模式与触发方式, TPDO:传送类型同时说明其传送率,以基本传送周期的倍数表示。 传送类型为0时,表示当某事件发生后,收到一个同步对象帧(SYNC)时,立刻进行数据传输。(非周期传送) 传送类型为1时,表示当每收到一次同步对象帧(SYNC)时,传送一次数据。(周期传送) 传送类型为n时,表示当每收到n次同步对象帧(SYNC)时,传送一次数据。(周期传送) RPDO:接收是在收到SYNC信号后,运行接收,独立于传输参数定义的传送率。 传输类型 252 为非周期传输,在接收到同步对象后进行采样但不发送,在接收到请求该数据的远程帧后发送。 3.2异步传送 TPDO: 异步传送与SYNC无关, 传输类型 253-255 为异步传输,定义为此三种类型的 TPDO在接收到远程帧或规定的事件发生后进行传输。 3.3触发模式: 触发方式有三种 3.3.1事件触发方式 对于周期性传送,接收到的SYNC报文达到设定数量,相当于出发事件,引起一次发送。 对于非周期性传送由设备子协议设定的事件触发发送 3.3.2定时器触发 当设定的时间达到后,触发一次发送 3.3.3远程帧触发 在收到其他设备发送的远程帧后,启动一次异步传送 3.4PDO协议 PDO的通信模式相当于厂商/顾客的通信模式,包含如下参数: PDO数量:1~512, 用户类型:厂商/顾客 数据类型:由PDO映射确定 禁止时间:n*100ns 索引20h描述PDO的通信参数,索引21描述PDO的映射参数 3.4.1写PDO 使用厂商/顾客模式的PUSH形式,厂商主动发送PDO 3.4.2读PDO 使用厂商/顾客模式的PULL形式,某一顾客发送远程帧,传送发送PDO,这是可选模式,所有的PDO都可以接收,。这种模式若PDO发送的数据量L大于PDO映射定义的数据量n,取前那个数据,若PDO发送的数据量L小于PDO映射定义的数据量n,若顾客支持Emergency报文,发送Emergency报文,错误代码为8210 四SDO传送模式 SDO以段的形式发送,首先发送的是初始化阶段的段,以加速传送方式传送,包含4个以内字节的数据,索引为22h的对象字典描述SDO通信参数。相应的对象字典的条目通过下式计算:

can总线与canopen协议

竭诚为您提供优质文档/双击可除can总线与canopen协议 篇一:?canopen协议讲解 根据ds301的内容进行介绍 1、can总线 can标准报文 2、canopen应用层协议 canopen协议不针对某种特别的应用对象,具有较高的配置灵活性,高数据传输能力,较低的实现复杂度。同时,canopen完全基于can标准报文格式,而无需扩展报文的支持,最多支持127个节点,并且协议开源。 一个标准的canopen节点(下图),在数据链路层之上,添加了应用层。该应用层一般由软件实现,和控制算法共同运行在实时处理单元内。 一个标准的canopen节点 canopen应用层协议细化了can总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的11比特标识符中高4比特为功能码,后7比特为节点号,重命名为通讯对象标识符(cob-id)。功能码将所有的报文分为7个优先级,按照优先级从高至低

依次为: 网络命令报文(nmt) 同步报文(sync) 紧急报文(emeRgency) 时间戳(time) 过程数据对象(pdo) 服务数据对象(sdo) 节点状态报文(nmterrcontrol) 7位的节点号则表明canopen网络最多可支持127个节点共存(0号节点为主站)。 下表给出了各报文的cob-id范围。 nmt命令为最高优先级报文,由canopen主站发出,用以更改从节点的运行状态。 sync报文定期由canopen主站发出,所有的同步pdo根据sync报文发送。 emeRgency报文由出现紧急状态的从节点发出,任何具备紧急事件监控与处理能力的节点会接收并处理紧急报文。 time报文由canopen主站发出,用于同步所有从站的内部时钟。 pdo分为4对发送和接收pdo,每一个节点默认拥有4 对发送pdo和接收pdo,用于过程数据的传递。 sdo分为发送sdo和接收sdo,用于读写对象字典。

CAN及CANOpen的分析

目录 1. CAN及CANOPen的概述 (2) 1.1 CAN及CANopen的基本概念 (2) 1.2 CAN优势 (2) 1.3 CAN的硬件概述 (3) 1.3 硬件说明 (3) 2. 协议介绍 (5) 2.1 模型介绍 (5) 2.2 CANopen协议 (5) 2.3 CANopen (5) 2.3.1 对象字典 (6) 2.3.2 CANopen通讯 (8) 2.4 CANopen 专有名词 (10)

1. CAN及CANOPen的概述 1.1CAN及CANopen的基本概念 CAN:最早的现场总线、最广泛应用的现场总线。 CAN 现场总线技术是集自动控制技术、通讯技术、传感技术、计算机技术、诊断技术、微电子技术、网络技术等于一体,是个革命性的技术,正被广泛应用于自动化各个领域。 CANopen是CIA 定义的最为成功的 CAN 应用层协议,在基于 CAN 的自动化系统中居于领导地位, CANOpen是一种架构在控制局域网路(Controller Area Network, CAN)上的高层通讯协定,包括通讯子协定及设备子协定。CANopen 实现了OSI模型中的网络层以上(包括网络层)的协定。CANopen 标准包括寻址方案、数个小的通讯子协定及由设备子协定所定义的应用层。 1.2CAN优势 1.节约布线成本,减少布线时间,减小出错机率(对于大型设备尤为突出,如果当驱动器、变频器、传感器等放置到现场的话,可以节省大量的电缆费用) 2. 实时性更高(比传递 485 通讯速度大大提高,是 485 通讯速度的 100 倍左右,且避免了 485 通讯方式的多控制器之间交换方式,直接由一个 PLC 来协调处理,实时性大为提高) 3. 物理层非常稳定 4. CAN产品尺寸小,节省空间 5. 价格低 6.高速的数据传输速率高达 1Mbit/s 7.CAN 协议最大的特点是废除了传统的站地址编码,代之以对数据通信数据块进行编码,可以多主方式工作; 8. CAN 采用非破坏性仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送数据时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据,有效避免了总线冲突 9.任何一个节点均可自动发送报文,不需主站询问; 10.可根据报文的 ID 决定接收或屏蔽该报文 11.可靠的错误处理和检错机制 12.可选择对网络进行三种操作:无处理、停止故障从站、停止整个网络 13.CAN 节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线的联系,以使总线上其它操作不受影响

CAN和CANopen的差别

CAN和CANopen的差别 CAN及CANopen介绍第一部分:CAN硬件介绍CAN:最早的现场总线、最广泛应用的现场总线 CANopen:CIA定义的最为成功的CAN应用层协议,在基于CAN的自动化系统中居于领导地位,欧洲标准 EN-50325-4 CAN+CANopen:机器自动化(MA)领域最为成功的总线解决方案,在欧美广泛被应用 CAN总线系统解决方案即是利用CAN总线的优点及其特长为机器自动化设备提供高效、可靠、性价比高的解决方案。作为机器自动化领域总线解决方案倡导者,CAN总线系统解决方案更能满足您对性价比的要求。 现场总线(Fieldbus)技术从提出到现在有二十多年了,作为工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题,通过模拟变数字

实现了不同公司产品间的互操作性问题,使用户有了更大的选择权,尤其它解决了流行几十年的传统系统过于封闭、难以维护的缺点。 采用现场总线控制技术,可大大简化系统集成的工作量、为控制系统的安装调试节省大量的费用,而系统的可靠性、稳定性却得到大幅提高,配合现场总线技术的各类总线诊技术进一步提高了整个系统的性能。强大的通讯功能又使得系统更加开放透明。 CAN现场总线技术是集自动控制技术、通讯技术、传感技术、计算机技术、诊断技术、微电子技术、网络技术等于一体,是个革命性的技术,正被广泛应用于自动化各个领域。目前广泛使用的其它现场总线还有Profibus、DeviceNet、ControlNet、HART、FF等等,但是CAN总线是所有现场总线中最早出现的,也是最适合于机器自动化领域的现场总线,如今它已经广泛应用于汽车、飞机、轮船、印刷、纺织、电子等等加工领域,是目前应用领域最为广泛的现场总线。 现场总线是一种革命性的通讯控制技术,因其具有很多普通控制方式不具有的优点,所以才得到了迅速的推广应用,与老的控制方式比较起来它主要的优势如下:

CANOPEN协议详解.pdf

一、CAN-BUS 介绍 1.CAN 的基本概念、特点 CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为 CAN ),是ISO*1国际标准化 的串行通信协议。CAN 协议如表 3 所示涵盖了ISO 规定的OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。 CAN 协议中关于ISO/OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层,具体有哪些定义如图所示。 . ISO/OSI 基本参照模型ISO/OSI 基本参照模型 各层定义的主要项目软件 控制 7 层:应用层 由实际应用程序提供可利用的服务。6 层:表示层 进行数据表现形式的转换。如:文字设定、数据压缩、加密等的控制5 层:会话层 为建立会话式的通信,控制数据正确地接收和发送。4 层:传输层控制数据传输的顺序、传送错误的恢复等,保证通信的品质。 如:错误修正、再传输控制。 3 层:网络层进行数据传送的路由选择或中继。 如:单元间的数据交换、地址管理。 硬件 控制 2 层:数据链路层 将物理层收到的信号(位序列)组成有意义的数据,提供传输错误控 制等数据传输控制流程。如:访问的方法、数据的形式。 通信方式、连接控制方式、同步方式、检错方式。应答方式、通信方式、包(帧)的构成。位的调制方式(包括位时序条件)。 1 层:物理层 规定了通信时使用的电缆、连接器等的媒体、电气信号规格等,以实 现设备间的信号传送。 如:信号电平、收发器、电缆、连接器等的形态。【注】*1 OSI :Open Systems Interconnection (开放式系统间互联)

CAN的特点 CAN 协议具有以下特点。 (1) 多主控制 在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。最先访问总线的单元可获得发送权。 (2) 消息的发送 在CAN 协议中,所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时,所有与总线相连 的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时,根据标识符(Identifier 以下称为ID)决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失利 的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 (3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时,连接在 总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4) 通信速度 根据整个网络的规模,可设定适合的通信速度。 在同一网络中,所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度 与其它的不一样,此单元也会输出错误信号,妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以 有不同的通信速度。 (5) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。 (6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元(错误通知功能)。 正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送。强制结束发送的单 元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止(错误恢复功能)。 (7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的 数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。由此功能,当总线上发生持续数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 (8) 连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。 但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度,可连 接的单元数增加;提高通信速度,则可连接的单元数减少。 2. CAN协议及标准规格

Kinco伺服CANOPEN通讯使用说明(二)

Kinco伺服CANOPEN通讯介绍 PDO通讯介绍 Kinco伺服是具备动态PDO配置能力的典型CANOPEN SLAVE设备。PDO的配置存于设备中以备在没有MASTER设备(NMT MASTER)时启动后操作。ECO2WIN软件可以用来观察NMT MASTER对PDO的配置或手工对PDO的配置。 常见4组PDO,每组包括TxPDO和RxPDO,对应的ID号(注意,ID号的值越小,其优先级越高),TxPDO1(181h~1ffh)、RxPDO1(201h~27Fh)、TxPDO2(281h~2ffh)、RxPDO2(301h~37Fh)、TxPDO3(381h~3ffh)、RxPDO3(401h~47Fh)、TxPDO4(481h~4ffh)、RxPDO4(501h~57Fh),在Kinco伺服内部RxPDO1和TxPDO1、RxPDO2和TxPDO2出厂时已经被初始化预定义,用户可根据需要修改。 PDO的通讯配置,每个PDO包含三个通讯参数:ID号(msg id),传输类型(type)和禁止时间(inhibit time)。传输类型按CANopen协议规定有如下多种: ――同步: 0:同步报文(非周期性,当具有同步ID(080h)的报文出现在总线上时,PDO被触发)1-240:同步报文(周期性,要求在同步时间窗内周期性地发送数据,数值表示多少个(1~240)同步报文(SYNC)之后,PDO将会被触发,主要应用于运动控制) 252:由远程帧来的请求命令同步更新PDO并响应请求 ――异步: 253:PDO连续更新,但只在远程帧请求后触发 255:非同步(RxPDO每次接收时更新,TxPDO在内容发生变化并不在禁止时间内时就发送),禁止时间只适用于TxPDO,缺省100微妙。 说明:对于PDO通讯,需要启动“CAN”网络才能实现,“CAN”网络的启动可以通过网络中的“NMT MASTER”设备来完成,如果没有“NMT MASTER”设备,则必须启动kinco伺服的CAN-Node(Kinco伺服的一个内部软件模块)。要实现该功能,需要设定Kinco 伺服的0x1F8000=3(缺省为0),设定完成后,保存(Administrator->Save params to device)并重新启动(Administrator->Restart device now),此时(或每1次重新上电后)Kinco伺服会向总线网络发出“NMT START”信息并且重新启动自己,在设置该对象值之前,必须确保总线上所有其它设备都已经上电并做好接收信息准备,因为多次启动网络没有任何影响,所以在总线中有多个kinco伺服时,最好将每个kinco伺服都进行此配置。 注:Kinco伺服不支持自发自收。 一、建立连接 1.框架图

CAN和CANopen简介

一、和简介 CAN总线全称为Controller Area Network即控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一,已经在汽车制造、机械制造、包装机械、烟草等行业得到了广泛的应用。CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节 不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计,特别适合工业过程监控设备的互连,因此,越来越受到工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一。 另外,CAN总线采用了多主竞争式总线结构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证,技术比较成熟,控制的芯片已经商品化,性价比高,特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC、AT、XT兼容机上,方便地构成分布式监控系统。 而CANopen是基于CAN总线的应用层协议,在开放的现场总线标准中CANopen是最着名和成功的一种,已经在欧洲和美国获得广泛的认可和大量应用。1992年在德国成立了“自动化CAN用户和制造商协 会”(CiA,CANinAutomation),开始着手制定自动化CAN的应用层协议CANopen。此后,协会成员开发出一系列CANopen产品,在机械制造、铁路、车辆、船舶、制药、食品加工等领域获得大量应用。目前CANopen协议已经成为了一种新的工业现场总线标准EN-50325-4。CANopen协议是CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一,在欧洲,CANopen协议被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型,例如数字和模拟的输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器,都在称为“设备描述”的协议中进行描述;“设备描述”定义了不同类型的标准设备及其相应的功能。依靠CANopen协议的支持,可以对不同厂商的设备通过总线进行配置。 二、CANopen的基本知识

CANOPEN协议详解

一、CAN-BUS介绍 1.CAN的基本概念、特点 CAN 是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN),是ISO*1国际标准化的串行通信协议。 CAN 协议如表3 所示涵盖了ISO 规定的OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。 CAN 协议中关于ISO/OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层,具体有哪些定义如图所示。 . ISO/OSI 基本参照模型 【注】*1 OSI:Open Systems Interconnection (开放式系统间互联)

CAN的特点 CAN 协议具有以下特点。 (1) 多主控制 在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。最先访问总线的单元可获得发送权。 (2) 消息的发送 在CAN 协议中,所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时,所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时,根据标识符(Identifier 以下称为ID)决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 (3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时,连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4) 通信速度 根据整个网络的规模,可设定适合的通信速度。 在同一网络中,所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样,此单元也会输出错误信号,妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。 (5) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。 (6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元(错误通知功能)。 正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止(错误恢复功能)。 (7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。由此功能,当总线上发生持续数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 (8) 连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度,可连接的单元数增加;提高通信速度,则可连接的单元数减少。 2. CAN协议及标准规格

CANopen协议介绍(讲义)

CANopen协议介绍(讲义) 2010-10-12 15:58:28| 分类:技术文档| 标签:|举报|字号大中小订阅 很长一段时间以来,很多人问我CANopen 总线优势到底在什么地方,我也大体的给了口头的讲述,但是比较笼统,没办法做到详细解释,加上纯技术的话语比较晦涩,遇上内行还能多聊几句,如果是刚接触的,那就是云里雾里了。这次正好要进行公司业务员培训,要讲讲CANopen,在整理过程中把我的讲义贴出来,希望能帮到大家,以下内容是我讲课的口述内容,比较白话,不能作为资料,大家见谅,鉴于我整理也比较辛苦,也算个小小的知识产权,所以PPT我 就不贴出来了。^-^ 讲义内容: 通常CANopen协议相关的一些资料相对来说比较晦涩,非专业人士看起来比较困难。我尽量以浅显易懂的方式将CANopen 协议的框架和它在实际应用中存在的优缺 点展示给大家。

我按照最先接触的内容由浅入深的讲解,直接讲CANopen协议会有点跳跃的感觉,所以,我以产品作为切入点,分析一下如何使用,在这个过程中,让大家理解什么是CANopen协议。首先,我们拿到一个产品,比方说是编码器,它的用途是作为位置传感器,那我们就需要将编码器送出的数据进行采集。一般自然界中存在的信号有多种形式,大多以模拟量形式存在,类似于人感觉到温度的高低、水流的快慢、风力的大小等等。但这是很模糊的概念,今天热了还是冷了,风大风小,没有比较是很难界定的,为了规范这些量,方便描述时的统一性,温度计量标准有华氏和摄氏、水流有每秒多少立方、风力有级数。这些,就是数字量。数字量在人与人之间传递时,可以通过嘴和耳,语言和听力,在设备之间如何来传递呢?学过数电的人知道,灯泡有两种状态,亮和暗,在最基础的电路回路里,“通”和“断”是两个最基本的状态,我们可以把他理解为“1”和“0”,这样,就有了表述的方法。但是单独使用这两种状态是无法传递信息的,如

CANOpen协议家族

CANOpen协议族入门学习笔记CANOPEN 2010-11-07 16:52:57 当我们使用CANOpen时,首先要明确我们 CANOPEN能干什么? 要用canopen干什么? 怎么用canopen来干活? CANOPEN能干什么? 首先需要明确canopen各个协议的功能,兄弟我最近在学习中大概总结了一些提纲如下: canopen分为两种协议类型: 1)基础题,应用层和通信层规范,主要是3xx系列的规范 2)解应用题,相当于用基础科目解应用题的一些套路,4xx系列规范 一般来讲,CANopen协议集定义了基于CAN的分布式工业自动化系统的应用标准以及CAN应用层通信标准。 CANopen是CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一,并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲,CANopen被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。CANopen协议集基于所谓的"通信子集",该子集规定了基本的通信机制及其特性。 cAN物理层和数据链路层协议最初开发用作客车的车载网络。基于CAN的高层协议定义了如何根据特定的应用要求来使用CAN数据链路协议。除专用的基于CAN的高层协议外,还有多个国际标准化协议:用于嵌入式控制系统的CANopen、 用于工厂自动化的DeviceNet、用于卡车和其它车辆的基于J1939的解决方案(J1939-71、Isobus、ISO 11992、CiA 501/2)、用于客车诊断的ISO 15765。 分解学习CANOPEN 基础题类的3xx,等效于课本和字典,看个大概,用的时候再翻查也不迟,反正是开卷考试。最重要的莫过于301这个协议了,所有的应用题都是在这个基础题上的变化,国内的资料基本上都是讲解这部分,出于偷懒,我就不多讲了。 应用题类:既然是应用题,我把cia中文网站上的一些资料copy过来,作为我的纲要 CiA 401: 针对通用I/O模块的设备规范 CiA 402: 针对驱动装置和运动控制装置(伺服控制器、步进式电机控制器、

CANopen协议里面DS301中关于PDO的介绍和应用

机械工程学院机械设计及理论研究所 目录 第一章PDO实例分析 (1) 一、目的: (1) 二、手段: (1) 三、分析: (1) 四、过程: (2) 4.1.对象字典的编写 (2) 4.1.1各节点ID分配表定义 (2) 4.1.2对节点1进行对象字典编写 (2) 4.1.3对节点2进行对象字典编写 (3) 4.1.4对节点3进行对象字典编写 (5) 4.2节点1发送数据至节点2、节点3 (6) 4.2.1节点1发送数据至总线 (6) 4.2.2 节点2、节点3从总线接收数据 (7) 4.3 节点2 发送数据至节点3 (8) 4.3.1 节点2 发送数据至总线 (8) 4.3.2 节点3从总线接收数据 (9) 参考文献 (10)

第一章PDO实例分析 一、目的: 实例的目的如图1-1所示,实现节点1的数据(A、B)传送到节点2、节点3,同时实现节点2传输数据(C、D)至节点3 。 图1-1 数据传输目的 二、手段: 使用PDO进行数据传送。 三、分析: 图1-2 SDO客户/服务器通讯模式[1] PDO通信是基于生产者/消费者(Producer/Consumer)模型,主要用于传输实时数据。产生数据的节点将带有自己节点号的数据放到总线上,需要该数据的节点可以配置为接收该节点发送的数据[3]。

四、过程: 4.1.对象字典的编写 对象字典的结构和条目对于所有设备是共同的,本例中采用索引定位,子索引确定对象的思想构建对象字典,方法是使用结构体定义子索引,子索引结构体的成员变量包含对象的属性(读写权限,数据类型,数据长度等)和指向对象的指针,定义索引时包含指向子索引的指针和子索引数目,对象字典各项在代码中采取如图1-3所示的方式来组织构建,这样可以方便地通过索引和子索引一找到对应的项,对象定义为指针的形式可以通过主站的SDO报文进行读写,实现对对象字典的灵活配置,同时这种方式实现通讯层与应用层共享数据变量的特点。对象字典的条目格式如图1-3所示: 图1-3 对象字典模块结构图 4.1.1各节点ID分配表定义 表1-1 各节点ID分配表 4.1.2对节点1进行对象字典编写 节点1发送数据至节点2、节点3,故需定义TPDO,我们在此处定义为TPDO1。节点1的应用数据区、TPDO1的通讯参数和映射参数在对象字典中的定义分别如表1-2、1-3和1-4所示。 表1-2 节点1的应用数据区在对象字典中的定义 表1-3 节点1的TPDO1通讯参数在对象字典中的定义

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