RP2A系列远程I/O 用户手册
版本:1.2
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修订历史
日期 版本 2012.1.9 1.0版本
2012.08.21 1.1版本 修改第5页标准
2012.09.04 1.2 版本 完善文字描述
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安全注意事项
使用本产品前，请仔细阅读本手册及本手册提到的相关资料，注意正确操作产品时的安全。 本手册中给出的说明均是关于本产品的。
图标定义:
警告 小心 避免风险操作 谨慎操作及安装
?在开始安装和接线工作之前，一定要切断整个系统外部电源。不完全切断系统的电源能导致电击并损坏产品。
?小心不要让任何异物(如金属碎箔和接线碎片)进入模块内部，这些异物可能导致火灾或故障。
?必须将连接模块的通讯电缆和电源电缆敷设在电缆槽中或者用夹子固定。
?在符合模块手册中规定的一般操作环境下使用。在不符合本手册中规定的一般操作环境规格下使用时，可能会引起电击、火灾、故障，并会损坏产品，或使产品不能达到预期效果。
? 正确安装模块，如果模块安装得不正确，可能导致模块故障、失效或跌落。 ? 在安装或拆卸模块之前，一定要断开外部电源，否则可能损坏产品。 ? 不要直接触摸模块的导电部分和电子部件，可能会导致模块故障或失效。
? 在安装或拆卸模块之前，必须先切断外部电源。否则可能导致模块受损或故障。 ? 通电时不要触摸端子。可能会导致模块损坏或故障。
? 在清洁模块或重新紧固端子螺钉和模块固定螺钉之前，必须先切断外部电源。
非专业人士勿操作
目录
1. 简介.....................................................................................................................................- 4 -
CANopen 远程 IO概述...............................................................................- 4 -
1.1. 1.1
1.2. 1.2 产品应符合的标准和规范...........................................................................- 4 -
1.3. 1.3 产品类别区分...............................................................................................- 4 -
1.4. 1.4 Kinco RP2A 系列远程IO产品列表............................................................- 4 -
2. 技术特点.............................................................................................................................- 4 -
1.5.
2.1 CANopen 特点...........................................................................................- 4 -
1.6.
2.2 通信和设备配置..........................................................................................- 4 -
1.7.
2.3 电源, 环境条件和外壳..............................................................................- 4 -
3. CAN总线模块连接设置....................................................................................................- 4 -
1.8. 3.1 节点ID设置................................................................................................- 4 -
1.9. 3.2 波特率..........................................................................................................- 4 -
1.10. 3.3 CAN总线连接...........................................................................................- 4 -
1.11. 3.4 数据服务对象(SDO)..................................................................................- 4 -
过程数据对象(PDO)...............................................................................- 4 -
1.1
2.
3.5
1.13. 3.6 NMT 模块控制.......................................................................................- 4 -
1.14. 3.7 NMT节点保护........................................................................................- 4 -
1.15. 3.8 Emergency - 紧急对象..........................................................................- 4 -
4 .LED指示灯说明.................................................................................................................- 4 -
5 .模拟IO模块......................................................................................................................- 4 -
RP2A-0402C2_04AI + 02AO DC 24V..........................- 4 -
1.16. 5.1
RP2A-0402C1&
6. 附录.....................................................................................................................................- 4 -
1.17. 6.1 对象字典...................................................................................................- 4 -
1.18. 6.2 16进制SDO中止代码表（字节4 到7）...........................................- 4 -
1.19. 6.3 单位选择：.............................................................................................- 4 -
I/O模块协议图................................................................................- 4 -
6.4 CANOPEN
6.5 应用EDS文件范例：.........................................................................................- 4 -
1.20. 6.6 使用PEAKCAN-配置例子....................................................................- 4 - 7. 安装尺寸.............................................................................................................................- 4 -
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1. 简介
1.1. 1.1 CANopen 远程 IO概述
远程I/O是一种提供现场总线接口的I/O系统，由各种扩展模块和各种总线接口模块组成。本模块的防护等级为IP20，可以安装在配电柜内或现场环境中使用。
RP2系列 CANopen IO支持与其他CANopen设备通信，并且符合CiA 301 and CiA 302 协议标准。
本模块适用于扩展具有 CANopen 功能的 HMI、PLC 的 IO 扩展应用，如工厂自动化领域中的机器控和小规模过程控制。本模块能够满足如下应用领域的需求（但不限于这些应用）：
包装机械 纺织机械 建材机械 食品机械 塑料机械
数控机床 印刷机械 中央空调 环保设备 单一过程控制装置
1.2. 1.2
产品应符合的标准和规范
标准_Standard 适用范围_Scope
IEC60529 外壳防护等级产品的防护等
级
IEC 61131-2 该远程IO产品RoHS 产品所用材料CIA DS401
CIA DS301
CANOpen
表1 标准和规范
1.3. 1.3 产品类别区分
Kinco 远程IO模块的“产品名称”用于表示该产品的主要功能和用途。“产品名称”不是唯一的，而是一类产品的总称。
“产品名称”按以下原则确定：
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图1 RP2D系列产品命名规则
1.4. 1.4 Kinco RP2A系列远程IO产品列表
类型名称性能描述
RP2A-0402C1DC:24V 供电;
AI:04X(-10V~10V) 或（0~20mA）;最大输入共模电压：
+-10V；分辨率:12位;可承受最大电压±30V; 输入精
度0.5% F.S;
AO:02X（-10V～10V）或(0~20mA); 分辨率:12位; 输
出精度: 0.5% F.S;
模拟量IO模
块RP2A-0402C2 DC:24V 供电;
AI:04X(-10V~10V) 或（0~20mA）; 分辨率:16位; 可承
受最大电压±30V; 输入精度0.5% F.S;
AO:02X（-10V～10V）或(0~20mA); 分辨率:12位; 输
出精度: 0.5% F.S;
表2 RP2系列产品列表
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2. 技术特点
1.5.
2.1 CANopen 特点
?通信规范符合 CiA 301 V4.02
?设备规范符合 CiA 401 V2.1
?状态指示规范符合 CiA 303-3 V1.0
? 2 TPDO 和 2 RPDO
?SDO-Server
?Life guarding, Node guarding, Heartbeat Producer
?Emergency Producer
?最小启动能力 (Slave)
1.6.
2.2 通信和设备配置
?非电流耦合的CAN-总线驱动，支持在一条总线上最多100个CAN-节点 ?硬件开关设置节点ID和波特率
?CAN-总线比特率: 20kBit/s 到 1Mbit/s
?高质量接口(可锁)
?当错误发生时发送Emergency Messages
1.7.
2.3 电源, 环境条件和外壳
?工作电压: 24V ±10%
?电流消耗: 100mA—300mA
?工作温度: -20°C 到 +65°C
?贮存温度: -20°C 到 +90°C
?尺寸(LxWxH in mm): 139.2x86.4x51
?重量: 大约130g
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3. CAN总线模块连接设置
1.8. 3.1 节点ID设置
1）使用红色的拨码开关（1—7位）设置站号，在同一个CANopen网络里的模块的节点ID不能相同，范围是1—127.
DIP1 Bit0DIP2
Bit1
DIP3
Bit2
DIP4
Bit3
DIP5
Bit4
DIP6
Bit5
DIP7
Bit6
Node ID
ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF 1
OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF 2
ON ON OFF OFF OFF OFF OFF 3
… … … … … … … …
OFF ON ON ON ON ON ON 126
ON ON ON ON ON ON ON 127
表3 节点ID编码表
1.9. 3.2 波特率
使用红色的拨码开关（8—10位）设置通信速率，在同一个CANopen 网络里的模块的通信速率必须相同。
DIP8 Bit0DIP9
Bit1
DIP10
Bit2
Baud rate
ON OFF OFF 20K
OFF ON OFF 50K
ON ON OFF 125K
OFF OFF ON 250K
ON OFF ON 500K
OFF ON ON 800K
ON ON ON 1M
表4 波特率编码表
注：每次设置完节点ID与通信速率后需断电重启IO模块。
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1.10. 3.3 CAN总线连接
CAN通信总线端子引脚名称：
图2 CAN总线端子引脚图
各引脚功能描述：
序号名称描述
1 N/C 空脚
2 CAN_L 差分CAN 信号
3 GND CAN电源低电平
4 N/C 空脚
5 N/C 空脚
6 GND CAN电源低电平
7 CAN_H 差分CAN 信号
8 N/C 空脚
9 +24V 空脚
表5CAN总线端子引脚描述
注：使用时不需外接24V电源，支持内部供电;
1.11. 3.4 数据服务对象(SDO)
SDO 用来访问一个设备的对象字典。访问者被称作客户 (client)，对象字典被访问且提供所请求服务的 CANopen 设备别称作服务器(server)。客户的CAN 报文和服务器的应答 CAN 报文总是包含 8 字节数据（尽管不是所有的数据字节都一定有意义）。一个客户的请求一定有来自服务器的应答。
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在CANopen协议中，对对象字典的内容进行修改可以通过SDO（Service Data Object）来完成，下面介绍SDO命令的结构和遵循的准则。
SDO的基本结构如下：Client→Server/Server→Client
Byte0 Byte1-2 Byte3 Byte4-7
SDO
对象索引对象子索引数据（最大四字节数据）Command specifier
表6 SDO基本结构
SDO 命令字包含如下信息：
下载/上传（Download / upload）
请求/应答（Request /response）
分段/加速传送（Segmented / expedited transfer）
CAN帧数据字节长度，用于后续每个分段的交替清零和置位的触发位（toggle bit）
SDO中实现了5个请求/应答协议：
启动域下载（Initiate Domain Download）；域分段下载（Download Domain Segment）；启动域上传（Initiate Domain Upload）；域分段上传（Upload Domain Segment）和域传送中止（Abort Domain Transfer）。
§ 下载（Download）是指对对象字典进行写操作，上传（Upload）指对对象字典进行读操作。
§ 协议的SDO 命令字（SDO CAN报文的第一个字节）语法和细节在下面部分说明：（‘－’表示不相关，应为0）。
§ 读取参数时，使用启动域上传(Initiate Domain Upload )协议
§ 设置参数时，使用启动域下载(Initiate Domain Download)协议
启动域下载(Initiate Domain Download)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
Clien t→0 0 1 - n e s
←Server00 1 - - - - -
表7 启动域下载
说明：
n：表示报文数据中无意义数据的字节数【从(8－n)字节到第7字节数据无
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意义】 (当e=1且s=1时n有效，否则n为0)。
e：e=0时正常传送，e=1时加速传送。
s：表示是否指明数据长度，0为数据长度未指明，1为数据长度指明。
e=0，s=0：由CiA保留。
e=0，s=1：数据字节为字节计数器，byte 4是数据低位部分（LSB），byte 7是数据高位部分（MSB）。
e=1：数据字节为将要下载（download）的数据。
启动域下载(Initiate Domain Download)
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
Clien t→0 0 1 - - - - -
←Server0 0 1 - n e s
表8 启动域下载
Examples:
※读取参数
发送SDO报文
Daten
Identifier DLC
0 1 2 3 4 5 6 7
0x600+Node_ID 8 发送命令字 对象索引对象子索引00 接收SDO报文
Daten
Identifier DLC
0 1 2 3 4 5 6 7
0x580+Node_ID 8 发送命令字 对象索引对象子索引**
(** 最大四字节数据)
※ 注 ：SDO报文发送时命令字均为0x40
如果数据为1个字节，则接收命令字为0x4F
如果数据为2个字节，则接收命令字为0x4B
如果数据为3个字节，则接收命令字为0x47
如果数据为4个字节，则接收命令字为0x43
※修改参数时
发送SDO报文
Identifier DLC Daten
- 11 -
0 1 2 3 4 5 6 7
0x600+Node_ID 8 发送命令字 对象索引对象子索引**
(** 最大四字节数据)
接收SDO报文
Daten
Identifier DLC
0 1 2 3 4 5 6 7
0x580+Node_ID 8 发送命令字 对象索引对象子索引**
※ 注 ：SDO报文接收时命令字为0x60 ：正确写入；0x80：写入错误；
返回报文错误代码参考SDO中止表；
如果数据为1个字节，则发送命令字为0x2F
如果数据为2个字节，则发送命令字为0x2B
如果数据为3个字节，则发送命令字为0x27
如果数据为4个字节，则发送命令字为0x23
1.1
2.
3.5 过程数据对象(PDO)
过程数据对象用于在节点之间传送过程数据，如I/O模块I/O状态读取和设定，模拟量采集和模拟量输出等等，本协议考虑从机硬件限制最多支持4组PDO，每组包含一个RPDO和一个TPDO，现以RP2A-0402C1 I/O模块为例进行说明：
设I/O模块有04个输入，02个输出，04输入通过TPDO传给监控终端或其他节点，02输出通过RPDO由控制节点对其进行设定。
0x280+NODE_ID,RPDO:0x300+NODE_ID,用两个字节就可以表示1个I/O模拟量，因此发送和接收PDO可以表示如下(假设NODE_ID=1):
1.I/O节点→监控终端(TPDO)
COB-ID 0字节 1字节 2字节 3字节
Data:输入IO状态量
0x281
Input_Analog1 Input_Analog2 Input_Analog3Input_Analog4
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2.I/O节点←监控终端(RPDO)
COB-ID 0字节 1字节
Data:输出IO状态量
0x301
Output_ Analog1 Output_ Analog2
3.PDO传输类型：
触发PDO的条件
(B = both needed O = one or both)
传输类型
PDO传输
SYNC RTR Event
0 B - B 同步，非循环
1-240 O - - 同步，循环
241-251 - - - Reserved 252 B B - 同步，在RTR之后
253 - O - 异步，在RTR之后
254 - O O 异步，制造商特定事件
255 - O O 异步，设备子协议特定事件 说明：
S YNC 接收到SYNC-object。
R TR －接收到远程帧。
E vent 例如数值改变或者定时器中断。
传输类型为：1到240时，该数字代表两个PDO之间的SYNC对象的数目）。
表9 PDO传输类型
4.PDO修改：
1）将COB-IDbit31置为1则删除该PDO；
2）只有删除了PDO才能修改PDO的COB-ID及建立新的PDO，及建立新的映射参数
3）将COB-IDbit31置为0则使能该PDO
1.13. 3.6 NMT 模块控制
只有NMT-Master节点能够传送NMT Module Control报文。所有从设备必须支持NMT模块控制服务。
NMT Module Control消息不需要应答。NMT消息格式如下：
NMT-Master ? NMT-Slave(s)
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COB-ID Byte0 Byte1
0x000 CS Node-ID
表10 NMT消息格式
当Node-ID=0，则所有的NMT从设备被寻址。CS是命令字，可以取如下值：
CS NMT service
0x01 Start Remote Node
0x02 Stop Remote Node
0x80 Enter Pre-operational State
Node
0x81 Reset
Communication
0x82 Reset
表11 CS命令字取值范围
1.14. 3.7 NMT节点保护
通过节点保护服务，MNT 主节点可以检查每个节点的当前状态，当这些节点没有数据传送时这种服务尤其有意义。
NMT-Master节点发送远程帧（无数据）如下：
NMT-Master → NMT-Slave
COB-ID
0x700+Node_ID
NMT-Slave节点发送如下报文应答：
NMT-Master ← NMT-Slave
COB-ID Byte0
0x700 + Node_ID Bit 7 : toggle Bit6-0 : 状态
数据部分包括一个触发位（bit7） ，触发位必须在每次节点保护应答中交替置“0”或者“1” 。触发位
在第一次节点保护请求时置为“0” 。位0到位6（bits0～6）表示节点状态，可为下表中的数值。
状态代码 状态含义
0x00 Initialising
0x01 Disconnected *
0x02 Connecting *
0x03 Preparing *
- 14 -
0x04/0x84 Stopped
0x05/0x85 Operational
0x7F/0xFF Pre-operational
表12 NMT 节点报文描述
注意：带＊号的状态只有支持扩展 boot-up 的节点才提供。注意状态 0 从不在节点保护应答中出现，
因为一个节点在这个状态时并不应答节点保护报文。
或者，一个节点可被配置为产生周期性的被称作心跳报文（Heartbeat）的报文。
设节点NODE_ID=2
节点→监控终端
COB-ID 0字节
节点状态
0x702
0x00
返回状态如下：
状态代码 状态含义
0x00 Boot-up
0x04/0x84 Stopped
0x05/0x85 Operational
0x7F/0xFF Pre-operational
当一个 Heartbeat 节点启动后它的 Boot-up 报文是其第一个 Heartbeat 报文。Heartbeat 消费者通常是
NMT-Master节点，它为每个Heartbeat节点设定一个超时值，当超时发生时采取相应动作。
一个节点不能够同时支持Node Guarding和Heartbeat协议。
1.15. 3.8 Emergency - 紧急对象
网络中的节点检测到硬件或软件的错误可以将其通过紧急对象通知其他节点。内部的任何错误都将被编码为定义好的错误代码传送到其他节点，如果错误全部被纠正，则节点将发送一个带有“无错误”的报文。
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CANopen 的紧急对象包含以下两类错误：
z通信错误
9传输报文时频繁发生错误
9CAN控制器脱离总线错误
9发送缓冲器溢出
9接收缓冲器溢出
9心跳(Heartbeat)或生命守卫(Life-Guarding)信息的丢失
9在SDO块传递中出现CRC错误
z应用错误
应用程序错误是指短路，欠压，超出温度极限，代码或RAM错误等。
紧急报文包含8个字节，第1和第2字节包含了设备规范中定义的信息，第3字节包含了错误寄存器的内容，剩下的五个字节包含了设备制造商定义的错误信息。紧急状态错误代码存储在对象字典索引1003h处，错误将按照时间顺序被写入该索引，最旧的错误将占据最高的子索引位置。
紧急对象报文格式如下：
Byte 0 1 2 3 4 5 6 7
内容 错误代码 错误寄存器对象制造商定义的错误区域
本模块支持的错误代码如下：
错误代码 错误代码描述
0x0000 错误复位或者无错误
0x1000 通用错误
0x3110 输入电压过高
0x3120 输入电压过低
0x3210 内部电压过高
0x3220 内部电压过低
0x5000 设备硬件错误
0x6100 设备内部软件错误
0x8110 CAN Overrun
0x8120 Error Passive
0x8130 Life guard 或者 Heartbeat错误
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0x8140 Recovered from bus-off
0x8210 PDO由于长度错误而没有被处理
0x8220 超长
0x9000 外部错误
表13 错误代码
本模块错误寄存器对象1001h如下：
100h 错误设置
0x11 通讯错误
0x21 输出错误
0x41 输入错误
表9 错误寄存器对象代码
4 .LED指示灯说明
CANopen Error LED
CANopen 的错误 LED 指示了 CAN 物理层的状态，并指出造成 CAN 报文（SYNC、GUARD 或HEARTBEAT）丢失的错误。它是红色的 LED
编号 ERR LED 状态 描述
1 暗 没有错误 器件处于工作状态
2 红灯亮 设备故障 设备硬件故障
表14 ERR LED 状态
CAN通讯状态指示灯，使用红.绿色双色灯。
编号 CAN LED 状态 描述
1 暗 没有错误 总线连接正常，没有报文传输
2 红灯闪烁 总线故障 总线未连接上，波特率不对等
3 绿灯闪两下 总线在通讯 有报文传输是就闪烁两次，如果一直有报文传输就会一直闪烁
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表15 CAN LED 状态
CANopen Run LED
CANopen 运行 LED 指示 CANopen 网络状态机构的状态。它是绿色的 LED。
编号 RUN LED 状态 描述
1 暗 停止 器件处于停止状态
2 闪烁 预操作 器件处于预操作状态 3
亮
工作
器件处于工作状态
表16 RUN LED 状态
AI/AO 指示灯。表明AI/AO 的输出状态
端口
LED 状态描述 红灯闪烁 电流输入故障。 红绿交替闪烁
绿
电压输入故障。
暗 电压输入小于0.5V，电流输入小于1mA AI 指示灯
绿灯亮 正常工作，有输入状态 红灯闪烁
电流输出故障。 红绿交替闪烁
绿
电压输出故障。
暗 电压输出为0，电流输出为0 AO 指示灯
绿灯亮
正常工作，有输出状态
表17 AI/AO LED 状态
5 .模拟IO模块
1.16. 5.1 RP2A-0402C1& RP2A-0402C2_04AI + 02AO DC 24V
AI输入通道特点:
输入类型：差动输入（所有通道使用同一个公共端）
输入信号范围：-10V~10V或0~20mA
输入阻抗：电压通道≧135kΩ，电流通道≤120Ω
可承受最大输入电压：±30V
分辨率：RP2A-0402C1:12位， RP2A-0402C2:16位;
转换速度：完成一次转换所需的时间在 200us/通道
测量精度（在25℃）：0.3% F.S.
温度漂移：≤100ppm/℃
共模抑制比：≧60dB（DC，AC至60Hz）
共模电压：（信号电压＋共模电压）≤±12V。超出后模块将处于保护状
态
AO输出通道特点：
输出信号：-10V-10V；0-20mA
负载阻抗：电压通道≥500?，电流通道≤500?
分辨率：12位；
转换时间：≤200us
输出精度（在25℃）： 0.3% F.S.
温度漂移：≤100ppm/℃
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6. 附录
1.17. 6.1 对象字典
Object Dictionary
index
Object/Sub
Name
Data type /Default value
Object is mappable
Access 1000h Var Device type number Unsigned32 FALSE RO 1001h Var
Error Register
Unsigned8 TRUE RO 1002h Var
Manufacturer Status Register Unsigned32 TRUE RO 1005h Var
Identifier SYNC-Message
Unsigned32 FLASE RW 1008h Var Device description String FLASE CONST 1009h Var Hardware Version String FLASE CONST 100Ah Var Software Version String FLASE CONST 100Ch Var Guard Time Unsigned16 FLASE
RW 100Dh
Var
Life Time Factor Unsigned8
FLASE
RW 1014h Var Identifier
Emergency Unsigned8 FLASE RW 1015h Var Inhibit Time EMCY Unsigned16 FLASE
RW
1016h ARRAY Consumer Heartbeat Time Unsigned32 FLASE RW[0h:RO] 1017h Var Producer Heartbeat
Time Unsigned16 FLASE
RW
1018h Record Identity Object Identity FLASE RO
1029h Var Error Behavior Unsigned8 FLASE RW[0h:RO] 1200h Record
1st Server SDO Parameter
SDO
Parameter FLASE RO
Record RPDO2 （Voltage ）
Communication
parameter
PDOComPar
FLASE RW|FW[0h:RO]
1h COB-ID 301h FLASE RW 1401h
2h Transmission type
FFh FLASE RW
1402h
Record RPDO3 （current ）PDOComPar
FLASE RW|FW[0h:RO]