驥遠(yuǎn)PROFINET轉(zhuǎn)CANopen應(yīng)用

4.1配置模塊

1.  正確連接電源，通過MiniUSB口將PN - CANopen與PC相連，給PN - CANopen上電；

2.  打開配置軟件，根據(jù)需求在配置軟件中進(jìn)行配置；

3.  點(diǎn)擊工具欄中的“下載”按鈕，將配置下載到PN - CANopen中；

4.  在TIA Portal中配置相應(yīng)的組態(tài)，包括要配置的模塊，目標(biāo)設(shè)備（PN - CANopen）的  IP地址及設(shè)備名稱；

5.  將 TIA Portal的組態(tài)配置下載到PLC中；

6.  等待大約 10秒，PN - CANopen會(huì)與 PLC之間建立連接，此時(shí)PN燈亮。

4.2參數(shù)設(shè)置步驟

4.2.1 創(chuàng)建工程

打開TIA Portal，選擇創(chuàng)建新項(xiàng)目，輸入項(xiàng)目名稱，選擇路徑等信息后，點(diǎn)擊創(chuàng)建，如下圖所示。

通過 Portal 視圖或創(chuàng)建完成的項(xiàng)目視圖將 CPU 插入到項(xiàng)目中。

在視圖中，選擇“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”并單擊“添加新設(shè)備”（或者在項(xiàng)目視圖中的項(xiàng)目名稱下，雙擊“添加新設(shè)備”），如下圖“添加新設(shè)備”對(duì)話框，添加支持PROFINET接口的控制器，例如6ES7 212-1BE40-0XB0。

4.2.2 GSD安裝

在TIA Portal 菜單欄點(diǎn)擊“選項(xiàng)”>“管理通用站描述文件”， 如圖所示：

在彈出的對(duì)話框中，選擇“已安裝的GSD”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊源路徑選擇按鈕，彈出瀏覽文件夾對(duì)話框中找到選擇 GSD文件“GSDML-V2.33-PN - CANopen-20200330”所在的文件夾路徑并選中，點(diǎn)擊確認(rèn)即可。

選擇導(dǎo)入的GSD文件，點(diǎn)擊安裝，直至安裝完成。

軟件會(huì)更新硬件目錄。

4.2.3設(shè)備組態(tài)

雙擊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，添加 PN - CANopen設(shè)備模塊，在硬件目錄 > 其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備> PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > JiYuan > JY EnTalk GateWay > JY-ET-005，如下圖所示：

添加設(shè)備模塊后，如下圖所示

使用設(shè)備配置的“網(wǎng)絡(luò)視圖”在項(xiàng)目中的各個(gè)設(shè)備之間創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接。創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接之后，使用巡視窗口的“屬性”選項(xiàng)卡組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。

選擇“網(wǎng)絡(luò)視圖”以顯示要連接的設(shè)備。選擇JY-ET-005的PROFINET端口，然后將連接拖到PLC_1模塊的PROFINET端口處，釋放鼠標(biāo)按鈕以創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)連接。

PROFINET網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建成功，如下圖所示：

雙擊JY-ET-005設(shè)備并組態(tài)所有必需的模塊及子模塊，

–   在硬件目錄中，展開“模塊”容器。

–   雙擊或拖動(dòng)Input modules /  Output modules下的模塊類型。如下圖所示：

組態(tài)JY-ET-005設(shè)備的PROFINET接口，選擇設(shè)備上的綠色 PROFINET框。巡視窗口中的“屬性” 選項(xiàng)卡會(huì)顯示 PROFINET 端口，在巡視窗口的“屬性 > PROFINET接口”選擇“以太網(wǎng)地址”，在IP協(xié)議中設(shè)置IP地址，如下圖

組態(tài)PLC_1的PROFINET接口，選擇 CPU 上的綠色 PROFINET框。巡視窗口中的“屬性” 選項(xiàng)卡會(huì)顯示 PROFINET 端口，在巡視窗口的“屬性 > PROFINET接口”選擇“以太網(wǎng)地址”， 在IP協(xié)議中設(shè)置IP地址，如下圖:

執(zhí)行編譯和下載

4.3 CANopen介紹

CANopen協(xié)議是由   CiA協(xié)會(huì)針對(duì) CAN協(xié)議的不完整性而定義出來的一個(gè)更高層次的協(xié)議——應(yīng)用層協(xié)議。通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對(duì)象的服務(wù)。不同  CANopen設(shè)備間的通信都是通過交換通信對(duì)象完成的。這一部分直接面向  CAN控制器進(jìn)行操作。對(duì)象字典描述了設(shè)備使用的所有的數(shù)據(jù)類型，通信對(duì)象和應(yīng)用對(duì)象。對(duì)象字典位于通信程序和應(yīng)用程序之間，向應(yīng)用程序提供接口，應(yīng)用程序?qū)?duì)象字典進(jìn)行操作就可以實(shí)現(xiàn)  CANopen通信。應(yīng)用程序包括功能部分和通信部分，通信部分通過對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)  CANopen通信，而功能部分則根據(jù)應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)。

4.3.1服務(wù)資料對(duì)象(SDO)

服務(wù)資料對(duì)象(SDO)：可用來存取遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典，讀取或設(shè)定其中的資料。提供對(duì)象字典的節(jié)點(diǎn)稱為SDO server，存取對(duì)象字典的節(jié)點(diǎn)稱為  SDO client。SDO通訊一定由   SDO client開始，并提供初始化相關(guān)的參數(shù)。

CANopen的術(shù)語中，上傳是指由SDO server中讀取資料，而下載是指設(shè)定server的資料。

SDO通過使用索引和子索引（在CAN報(bào)文的前幾個(gè)字節(jié)），SDO使客戶機(jī)能夠訪問設(shè)備（服務(wù)器）對(duì)象字典中的項(xiàng)（對(duì)象）。

SDO通過 CAL中多元域的CMS對(duì)象來實(shí)現(xiàn)，允許傳送任何長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)（當(dāng)數(shù)據(jù)超過   4個(gè)字節(jié)時(shí)分拆成幾個(gè)報(bào)文）。

協(xié)議是確認(rèn)服務(wù)類型：為每個(gè)消息生成一個(gè)應(yīng)答（一個(gè)SDO需要兩個(gè)ID）。SDO請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文總是包含  8個(gè)字節(jié)（沒有意義的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度在第一個(gè)字節(jié)中表示，第一個(gè)字節(jié)攜帶協(xié)議信息）。SDO通訊有較多的協(xié)議規(guī)定。

各種傳輸幀格式：

SDO用來訪問一個(gè)設(shè)備的對(duì)象字典。訪問者被稱作客戶(client)，對(duì)象字典被訪問且提供所請(qǐng)求服務(wù)的CANopen設(shè)備別稱作服務(wù)器(server)?？蛻舻腃AN報(bào)文和服務(wù)器的應(yīng)答CAN報(bào)文總是包含   8字節(jié)數(shù)據(jù)（盡管不是所有的數(shù)據(jù)字節(jié)都一定有意義）。一個(gè)客戶的請(qǐng)求一定有來自服務(wù)器的應(yīng)答。

4.3.2 過程數(shù)據(jù)對(duì)象(PDO)

PDO用來傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從一個(gè)生產(chǎn)者傳到一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者。數(shù)據(jù)傳送限制在 1到8個(gè)字節(jié)（例如，一個(gè) PDO可以傳輸最多64個(gè)數(shù)字 I/O值，或者4個(gè)16位的 AD值）。PDO通訊沒有協(xié)議規(guī)定。PDO數(shù)據(jù)內(nèi)容只由它的  CAN ID定義，假定生產(chǎn)者和消費(fèi)者知道這個(gè) PDO的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

每個(gè)PDO在對(duì)象字典中用 2個(gè)對(duì)象描述：

PDO通訊參數(shù)：包含哪個(gè) COB-ID將被 PDO使用，傳輸類型，禁止時(shí)間和定時(shí)器周期。

PDO映射參數(shù)：包含一個(gè)對(duì)象字典中對(duì)象的列表，這些對(duì)象映射到 PDO里，包括它們的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（bits）。生產(chǎn)者和消費(fèi)者必須知道這個(gè)映射，以解釋  PDO內(nèi)容。

PDO消息的內(nèi)容是預(yù)定義的（或者在網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)配置的）：

映射應(yīng)用對(duì)象到 PDO中是在設(shè)備對(duì)象字典中描述的。如果設(shè)備（生產(chǎn)者和消費(fèi)者）支持可變   PDO映射，那么使用 SDO報(bào)文可以配置 PDO映射參數(shù)。

PDO可以有多種傳送方式：

同步非周期：由遠(yuǎn)程幀預(yù)觸發(fā)傳送，或者由設(shè)備子協(xié)議中規(guī)定的對(duì)象特定事件預(yù)觸發(fā)傳送。

同步周期：傳送在每 1到 240個(gè) SYNC消息后觸發(fā)。

異步遠(yuǎn)程幀觸發(fā)傳送。

異步由設(shè)備子協(xié)議中規(guī)定的對(duì)象特定事件觸發(fā)傳送。

一個(gè)PDO可以指定一個(gè)禁止時(shí)間，即定義兩個(gè)連續(xù) PDO傳輸?shù)淖钚￠g隔時(shí)間，避免由于高優(yōu)先級(jí)信息的數(shù)據(jù)量太大，始終占據(jù)總線，而使其它優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)無力競(jìng)爭(zhēng)總線的問題。禁止時(shí)間由  16位無符號(hào)整數(shù)定義，單位  100us。

一個(gè)PDO可以指定一個(gè)事件定時(shí)周期，當(dāng)超過定時(shí)時(shí)間后，一個(gè)PDO傳輸可以被觸發(fā)（不需要觸發(fā)位）。事件定時(shí)周期由  16位無符號(hào)整數(shù)定義，單位   1ms。

4.3.3 NMT模塊控制

只有  NMT-Master節(jié)點(diǎn)能夠傳送   NMT Module Control報(bào)文。所有從設(shè)備必須支持   NMT模塊控制服務(wù)。

NMT Module Control消息不需要應(yīng)答。NMT消息格式如下：

NMT-Master →NMT-Slave(s)

當(dāng)Node-ID=0，則所有的NMT從設(shè)備被尋址。CS是命令字，可以取如下值：

4.3.4 NMT節(jié)點(diǎn)保護(hù)（NMT  Node Guarding）

通過節(jié)點(diǎn)保護(hù)服務(wù)，MNT主節(jié)點(diǎn)可以檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，當(dāng)這些節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)這種服務(wù)尤其有意義。

NMT-Master節(jié)點(diǎn)發(fā)送遠(yuǎn)程幀（無數(shù)據(jù)）如下：

NMT-Master →NMT-Slave

NMT-Slave節(jié)點(diǎn)發(fā)送如下報(bào)文應(yīng)答：

NMT-Master ←NMT-Slave

數(shù)據(jù)部分包括一個(gè)觸發(fā)位（bit7），觸發(fā)位必須在每次節(jié)點(diǎn)保護(hù)應(yīng)答中交替置“0”或者“1”。觸發(fā)位在第一次節(jié)點(diǎn)保護(hù)請(qǐng)求時(shí)置為“0”。位0到位6（bits0～6）表示節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，可為下表中的數(shù)值。

4.3.5心跳報(bào)文（Heartbeat）

Heartbeat Producer → Consumer(s)

狀態(tài)可為下表中的數(shù)值：

當(dāng)一個(gè)Heartbeat節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后它的啟動(dòng)報(bào)文是其第一個(gè)Heartbeat報(bào)文。Heartbeat消費(fèi)者通常是NMT-Master節(jié)點(diǎn)，它為每個(gè)Heartbeat節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)超時(shí)值，當(dāng)超時(shí)發(fā)生時(shí)采取相應(yīng)動(dòng)作。

一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能夠同時(shí)支持NodeGuarding和Heartbeat協(xié)議。

4.3.6 NMT Boot-up

NMT-slave節(jié)點(diǎn)發(fā)布Boot-up報(bào)文通知NMT-Master節(jié)點(diǎn)它已經(jīng)從initialising狀態(tài)進(jìn)入pre-operational狀態(tài)。

NMT-Master ←NMT-Slave

4.3.7應(yīng)急指示對(duì)象：

應(yīng)急指示報(bào)文由設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)的致命錯(cuò)誤觸發(fā)，由相關(guān)應(yīng)用設(shè)備已最高優(yōu)先級(jí)發(fā)送到其它設(shè)備。

適用于中斷類型的錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。

一個(gè)應(yīng)急報(bào)文由8字節(jié)組成，格式如下：

sender → receiver(s)

4.3.8 NMT狀態(tài)控制過程：

CANopen啟動(dòng)過程，可以用節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示這兩種初始化過程，如下圖所示。

注意：

圖中括號(hào)內(nèi)的字母表示處于不同狀態(tài)那些通訊對(duì)象可以使用。

a.NMT，b.NodeGuard，c.SDO，d.Emergency，e.PDO，f.Boot-up

狀態(tài)轉(zhuǎn)移（1－5由NMT服務(wù)發(fā)起），NMT命令字（在括號(hào)中）：

1：Start_Remote_Node (0x01)

2：Stop_Remote_Node (0x02)

3：Enter_Pre-Operational_State (0x80)

4：Reset_Node (0x81)

5：Reset_Communication (0x82)

6：設(shè)備初始化結(jié)束，自動(dòng)進(jìn)入Pre_Operational狀態(tài)，發(fā)送啟動(dòng)消息

在任何時(shí)候NMT服務(wù)都可使所有或者部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。NMT服務(wù)的CAN報(bào)文由CAN頭(COB-ID=0)和兩字節(jié)數(shù)據(jù)組成；第一個(gè)字節(jié)表示請(qǐng)求的服務(wù)類型(‘NMTcommandspecifier’)，第二個(gè)字節(jié)是節(jié)點(diǎn)ID，或者0（此時(shí)尋址所有節(jié)點(diǎn)）。

設(shè)備進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)后，除了NMT服務(wù)和節(jié)點(diǎn)保護(hù)服務(wù)（如果支持并且激活的話）外，將停止通訊。

4.4配置軟件

配置模塊需要使用配置軟件，用戶可以從光盤或者網(wǎng)站上獲取并安裝，用戶使用網(wǎng)關(guān)配置軟件可以輕松完成  PN - CANopen的配置，從上到下分別分標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、設(shè)備樹，以及配置區(qū)，下面詳細(xì)說明這 5部分的功能，主界面如下圖：

4.5運(yùn)行

4.5.1數(shù)據(jù)交換

PN - CANopen的PROFINET網(wǎng)絡(luò)和CANopen網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是通過“映射”關(guān)系來建立的。在 PN - CANopen中有兩塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一塊是輸入緩沖區(qū)（1.5K字節(jié)），地址范圍為     0x000-0x5ff；另一塊是輸出緩沖區(qū)（1.5K字節(jié)），地址范圍同樣為0x000-0x5ff。

4.5.2 PROFINET從站

假定用戶配置的輸入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為  L1，輸出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為 L2。PN - CANopen會(huì)把[0x000,L1]地址范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送到PROFINET網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)從PROFINET網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)是，PN - CANopen會(huì)將數(shù)據(jù)寫到[0x000,L2]地址范圍內(nèi)。

4.6軟件安裝

在安裝  CANopen Configuration Tools（以下簡(jiǎn)稱 CCT）軟件時(shí)，推薦使用的計(jì)算機(jī)配置如表所示。

安裝  CCT軟件的主要步驟如下所述。

第 1 步 啟動(dòng)安裝向?qū)?/p>

雙擊安裝包，彈出如下圖，點(diǎn)擊下一步：

第 2 步 選擇安裝位置

選擇安裝位置，點(diǎn)擊下一步：

第 3 步 開始安裝

選擇安裝，點(diǎn)擊開始安裝：

第 4 步 正在安裝

安裝過程需要幾分鐘：

第  5 步 安裝完成提示

安裝完畢，彈出“CCT安裝完成向?qū)А贝翱?。鼠?biāo)左鍵單擊“完成”立即運(yùn)行   CCT，如下圖所示。

4.7用戶界面介紹

用戶界面主要由以下部分構(gòu)成，如圖

4.7.1標(biāo)題欄

用于顯示軟件的名稱，如果打開或保存了一個(gè)CANopen配置工程，也將顯示其所在的路徑。

4.7.2菜單欄

提供軟件所支持的工程文件操作，比如打開、保存；以及工程的下裝與串口設(shè)置等。

4.7.3工具欄

用于快速訪問菜單欄中的各個(gè)功能。

4.7.4設(shè)備樹

用于組態(tài)需要的硬件設(shè)備，一共分為兩個(gè)區(qū)域，分別是：

主站設(shè)備：列出組態(tài)到工程中的主要設(shè)備，主設(shè)備只能添加一個(gè)。

從站設(shè)備：列出組態(tài)到工程中的從屬設(shè)備，從屬設(shè)備可以添加多個(gè)。

4.7.5配置區(qū)

用于詳細(xì)配置主設(shè)備與從設(shè)備的信息，只有當(dāng)選擇了對(duì)應(yīng)的設(shè)備時(shí)，才會(huì)在配置區(qū)顯示其信息，該區(qū)域包含如下5個(gè)頁面：

通用屬性：設(shè)備的概述與總體信息，比如設(shè)備名稱、廠商信息。

錯(cuò)誤控制：用于配置設(shè)備是工作在心跳模式，還是監(jiān)聽模式。

PDO參數(shù)：提供對(duì)RPDO與TPDO對(duì)象的參數(shù)控制。

設(shè)備參數(shù)：提供對(duì)設(shè)備的通信區(qū)域、制造商區(qū)域，以及標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)域等內(nèi)容的組態(tài)配置。

在線監(jiān)視：監(jiān)視數(shù)據(jù)。

4.8開始使用

該部分將用一個(gè)最簡(jiǎn)單的流程來說明本軟件的使用方法。

4.8.1創(chuàng)建新工程

啟動(dòng)CANopen 配置套件，軟件會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)空的工程，如圖所示。

4.8.2添加主要設(shè)備

選中主設(shè)備，右擊添加設(shè)備，彈出“設(shè)備目錄”對(duì)話框，如圖所示。然后從“主設(shè)備”列表中選擇“JY-ET-005”作為主要設(shè)備，點(diǎn)擊“確認(rèn)”返回主界面。

4.8.3添加從屬設(shè)備

選中從屬設(shè)備，右擊添加設(shè)備，彈出“設(shè)備目錄”對(duì)話框，如下圖所示。例如添加CANopen Step Motor Driver作為從屬設(shè)備。

選擇從屬設(shè)備，點(diǎn)擊“確認(rèn)”后，彈出該從屬設(shè)備的設(shè)備屬性，可以修改節(jié)點(diǎn)ID。

4.8.4刪除從設(shè)備

單擊左鍵選中設(shè)備，然后右擊鼠標(biāo)選中“刪除”，如下圖所示。刪除CANopen Step Motor Driver從屬設(shè)備。

4.8.5配置串口

單擊工具欄上的“配置串口”按鈕，彈出“設(shè)置”對(duì)話框，如圖所示。選擇或輸入要使用的串口，然后單擊OK按鈕返回主界面。

4.8.6生成下裝文件

單擊工具欄上的生成程序文件按鈕，生成下裝用的二進(jìn)制文件。如果生成過程中沒有錯(cuò)誤，那么會(huì)彈出“生成成功!”確認(rèn)框。

4.8.7下裝

將生成的二進(jìn)制文件，通過串口下載到硬件。如果下裝時(shí)沒有生成文件，那么會(huì)自動(dòng)生成需要的文件。

4.8.8保存工程

單擊“文件”菜單中的“保存”，文件名為xxxx，將當(dāng)前工程保存到硬盤上，以便后續(xù)可以繼續(xù)使用。這里默認(rèn)的后綴名為.canproj，代表是一個(gè)CANopen的工程文件。

4.9配置視圖操作

4.9.1 PROFINET配置

點(diǎn)擊主站設(shè)備JY-ET-005的設(shè)備參數(shù)：

上述參數(shù)描述如下：

設(shè)備名稱：描述該設(shè)備在  PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的名稱；

IP地址：設(shè)備IP地址；

子網(wǎng)掩碼：設(shè)備子網(wǎng)掩碼；

網(wǎng)關(guān)地址：在局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)地址；

注意：設(shè)備名稱必須和TIA Portal軟件的設(shè)備名稱一致，PROFINET設(shè)備名稱如下圖：

IP地址必須與TIA Portal軟件設(shè)置的IP一致。例如配置軟件為192.168.0.5，與TIA Portal的IP地址（192.168.0.5）一致。

4.9.2導(dǎo)入新的   EDS文件

將EDS文件復(fù)制至安裝目錄下的“CANopen Configuration Studio\Devices\EDS”，比如采用默認(rèn)的安裝目錄則復(fù)制至“C:\Program Files (x86)\JiYuan\CANopen Configuration Studio\Devices\EDS”目錄下即可，重新打開軟件。

4.9.3中英文切換

此軟件支持中文和英文兩種語言，在“語言”中選擇“英文（E）”，可以將軟件切換為英文模式，如下圖所示：

在“Language”中選擇“Chinese”，可以將軟件切換為中文模式；

4.9.4 PDO參數(shù)

無需配置的RPDO或TPDO選項(xiàng)去掉前端的勾選項(xiàng)即可；

右擊對(duì)應(yīng)的RPDO或TPDO添加對(duì)象；選擇相應(yīng)的索引，點(diǎn)擊添加，添加完成后關(guān)閉對(duì)話框；

4.9.5設(shè)備參數(shù)

4.9.6錯(cuò)誤控制

心跳（生產(chǎn)者時(shí)間，消費(fèi)者時(shí)間）

節(jié)點(diǎn)保護(hù)（守護(hù)時(shí)間，壽命因子）

心跳和節(jié)點(diǎn)保護(hù)為互斥使用，

心跳一般從站作為生產(chǎn)者，主站作為消費(fèi)者，主站監(jiān)視從站

節(jié)點(diǎn)保護(hù)：主站請(qǐng)求從站狀態(tài)，從站上報(bào)狀態(tài)給主站，用于相互監(jiān)視。

4.10數(shù)據(jù)映射

4.11加載和保存配置

4.11.1保存配置工程

在“文件”中選擇“保存”，可以將配置好的工程以.canproj文件保存，如下圖所示：

4.11.2加載配置工程

在“文件”中選擇“打開”，可以將保存的.canproj文件打開。