驥遠PROFINET轉CANopen應用

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，根據需求在配置軟件中進行配置；

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

4.  在TIA Portal中配置相應的組態，包括要配置的模塊，目標設備（PN - CANopen）的  IP地址及設備名稱；

5.  將 TIA Portal的組態配置下載到PLC中；

6.  等待大約 10秒，PN - CANopen會與 PLC之間建立連接，此時PN燈亮。

4.2參數設置步驟

4.2.1 創建工程

打開TIA Portal，選擇創建新項目，輸入項目名稱，選擇路徑等信息后，點擊創建，如下圖所示。

通過 Portal 視圖或創建完成的項目視圖將 CPU 插入到項目中。

在視圖中，選擇“設備和網絡”并單擊“添加新設備”（或者在項目視圖中的項目名稱下，雙擊“添加新設備”），如下圖“添加新設備”對話框，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 菜單欄點擊“選項”>“管理通用站描述文件”， 如圖所示：

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

選擇導入的GSD文件，點擊安裝，直至安裝完成。

軟件會更新硬件目錄。

4.2.3設備組態

雙擊設備和網絡，添加 PN - CANopen設備模塊，在硬件目錄 > 其他現場設備> PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > JiYuan > JY EnTalk GateWay > JY-ET-005，如下圖所示：

添加設備模塊后，如下圖所示

使用設備配置的“網絡視圖”在項目中的各個設備之間創建網絡連接。創建網絡連接之后，使用巡視窗口的“屬性”選項卡組態網絡的參數。

選擇“網絡視圖”以顯示要連接的設備。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，釋放鼠標按鈕以創建網絡連接。

PROFINET網絡創建成功，如下圖所示：

雙擊JY-ET-005設備并組態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Input modules /  Output modules下的模塊類型。如下圖所示：

組態JY-ET-005設備的PROFINET接口，選擇設備上的綠色 PROFINET框。巡視窗口中的“屬性” 選項卡會顯示 PROFINET 端口，在巡視窗口的“屬性 > PROFINET接口”選擇“以太網地址”，在IP協議中設置IP地址，如下圖

組態PLC_1的PROFINET接口，選擇 CPU 上的綠色 PROFINET框。巡視窗口中的“屬性” 選項卡會顯示 PROFINET 端口，在巡視窗口的“屬性 > PROFINET接口”選擇“以太網地址”， 在IP協議中設置IP地址，如下圖:

執行編譯和下載

4.3 CANopen介紹

CANopen協議是由   CiA協會針對 CAN協議的不完整性而定義出來的一個更高層次的協議——應用層協議。通信接口和協議軟件提供在總線上收發通信對象的服務。不同  CANopen設備間的通信都是通過交換通信對象完成的。這一部分直接面向  CAN控制器進行操作。對象字典描述了設備使用的所有的數據類型，通信對象和應用對象。對象字典位于通信程序和應用程序之間，向應用程序提供接口，應用程序對對象字典進行操作就可以實現  CANopen通信。應用程序包括功能部分和通信部分，通信部分通過對對象字典進行操作實現  CANopen通信，而功能部分則根據應用要求實現。

4.3.1服務資料對象(SDO)

服務資料對象(SDO)：可用來存取遠端節點的對象字典，讀取或設定其中的資料。提供對象字典的節點稱為SDO server，存取對象字典的節點稱為  SDO client。SDO通訊一定由   SDO client開始，并提供初始化相關的參數。

CANopen的術語中，上傳是指由SDO server中讀取資料，而下載是指設定server的資料。

SDO通過使用索引和子索引（在CAN報文的前幾個字節），SDO使客戶機能夠訪問設備（服務器）對象字典中的項（對象）。

SDO通過 CAL中多元域的CMS對象來實現，允許傳送任何長度的數據（當數據超過   4個字節時分拆成幾個報文）。

協議是確認服務類型：為每個消息生成一個應答（一個SDO需要兩個ID）。SDO請求和應答報文總是包含  8個字節（沒有意義的數據長度在第一個字節中表示，第一個字節攜帶協議信息）。SDO通訊有較多的協議規定。

各種傳輸幀格式：

SDO用來訪問一個設備的對象字典。訪問者被稱作客戶(client)，對象字典被訪問且提供所請求服務的CANopen設備別稱作服務器(server)。客戶的CAN報文和服務器的應答CAN報文總是包含   8字節數據（盡管不是所有的數據字節都一定有意義）。一個客戶的請求一定有來自服務器的應答。

4.3.2 過程數據對象(PDO)

PDO用來傳輸實時數據，數據從一個生產者傳到一個或多個消費者。數據傳送限制在 1到8個字節（例如，一個 PDO可以傳輸最多64個數字 I/O值，或者4個16位的 AD值）。PDO通訊沒有協議規定。PDO數據內容只由它的  CAN ID定義，假定生產者和消費者知道這個 PDO的數據內容。

每個PDO在對象字典中用 2個對象描述：

PDO通訊參數：包含哪個 COB-ID將被 PDO使用，傳輸類型，禁止時間和定時器周期。

PDO映射參數：包含一個對象字典中對象的列表，這些對象映射到 PDO里，包括它們的數據長度（bits）。生產者和消費者必須知道這個映射，以解釋  PDO內容。

PDO消息的內容是預定義的（或者在網絡啟動時配置的）：

映射應用對象到 PDO中是在設備對象字典中描述的。如果設備（生產者和消費者）支持可變   PDO映射，那么使用 SDO報文可以配置 PDO映射參數。

PDO可以有多種傳送方式：

同步非周期：由遠程幀預觸發傳送，或者由設備子協議中規定的對象特定事件預觸發傳送。

同步周期：傳送在每 1到 240個 SYNC消息后觸發。

異步遠程幀觸發傳送。

異步由設備子協議中規定的對象特定事件觸發傳送。

一個PDO可以指定一個禁止時間，即定義兩個連續 PDO傳輸的最小間隔時間，避免由于高優先級信息的數據量太大，始終占據總線，而使其它優先級較低的數據無力競爭總線的問題。禁止時間由  16位無符號整數定義，單位  100us。

一個PDO可以指定一個事件定時周期，當超過定時時間后，一個PDO傳輸可以被觸發（不需要觸發位）。事件定時周期由  16位無符號整數定義，單位   1ms。

4.3.3 NMT模塊控制

只有  NMT-Master節點能夠傳送   NMT Module Control報文。所有從設備必須支持   NMT模塊控制服務。

NMT Module Control消息不需要應答。NMT消息格式如下：

NMT-Master →NMT-Slave(s)

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

4.3.4 NMT節點保護（NMT  Node Guarding）

通過節點保護服務，MNT主節點可以檢查每個節點的當前狀態，當這些節點沒有數據傳送時這種服務尤其有意義。

NMT-Master節點發送遠程幀（無數據）如下：

NMT-Master →NMT-Slave

NMT-Slave節點發送如下報文應答：

NMT-Master ←NMT-Slave

數據部分包括一個觸發位（bit7），觸發位必須在每次節點保護應答中交替置“0”或者“1”。觸發位在第一次節點保護請求時置為“0”。位0到位6（bits0～6）表示節點狀態，可為下表中的數值。

4.3.5心跳報文（Heartbeat）

Heartbeat Producer → Consumer(s)

狀態可為下表中的數值：

當一個Heartbeat節點啟動后它的啟動報文是其第一個Heartbeat報文。Heartbeat消費者通常是NMT-Master節點，它為每個Heartbeat節點設定一個超時值，當超時發生時采取相應動作。

一個節點不能夠同時支持NodeGuarding和Heartbeat協議。

4.3.6 NMT Boot-up

NMT-slave節點發布Boot-up報文通知NMT-Master節點它已經從initialising狀態進入pre-operational狀態。

NMT-Master ←NMT-Slave

4.3.7應急指示對象：

應急指示報文由設備內部出現的致命錯誤觸發，由相關應用設備已最高優先級發送到其它設備。

適用于中斷類型的錯誤報警信號。

一個應急報文由8字節組成，格式如下：

sender → receiver(s)

4.3.8 NMT狀態控制過程：

CANopen啟動過程，可以用節點狀態轉換圖表示這兩種初始化過程，如下圖所示。

注意：

圖中括號內的字母表示處于不同狀態那些通訊對象可以使用。

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

狀態轉移（1－5由NMT服務發起），NMT命令字（在括號中）：

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：設備初始化結束，自動進入Pre_Operational狀態，發送啟動消息

在任何時候NMT服務都可使所有或者部分節點進入不同的工作狀態。NMT服務的CAN報文由CAN頭(COB-ID=0)和兩字節數據組成；第一個字節表示請求的服務類型(‘NMTcommandspecifier’)，第二個字節是節點ID，或者0（此時尋址所有節點）。

設備進入準備狀態后，除了NMT服務和節點保護服務（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站上獲取并安裝，用戶使用網關配置軟件可以輕松完成  PN - CANopen的配置，從上到下分別分標題欄、菜單欄、工具欄、設備樹，以及配置區，下面詳細說明這 5部分的功能，主界面如下圖：

4.5運行

4.5.1數據交換

PN - CANopen的PROFINET網絡和CANopen網絡之間的數據轉換是通過“映射”關系來建立的。在 PN - CANopen中有兩塊數據緩沖區，一塊是輸入緩沖區（1.5K字節），地址范圍為     0x000-0x5ff；另一塊是輸出緩沖區（1.5K字節），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據的長度為  L1，輸出數據的長度為 L2。PN - CANopen會把[0x000,L1]地址范圍內的數據發送到PROFINET網絡中，當從PROFINET網絡接收到數據是，PN - CANopen會將數據寫到[0x000,L2]地址范圍內。

4.6軟件安裝

在安裝  CANopen Configuration Tools（以下簡稱 CCT）軟件時，推薦使用的計算機配置如表所示。

安裝  CCT軟件的主要步驟如下所述。

第 1 步 啟動安裝向導

雙擊安裝包，彈出如下圖，點擊下一步：

第 2 步 選擇安裝位置

選擇安裝位置，點擊下一步：

第 3 步 開始安裝

選擇安裝，點擊開始安裝：

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安裝完成向導”窗口。鼠標左鍵單擊“完成”立即運行   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成，如圖

4.7.1標題欄

用于顯示軟件的名稱，如果打開或保存了一個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置等。

4.7.3工具欄

用于快速訪問菜單欄中的各個功能。

4.7.4設備樹

用于組態需要的硬件設備，一共分為兩個區域，分別是：

主站設備：列出組態到工程中的主要設備，主設備只能添加一個。

從站設備：列出組態到工程中的從屬設備，從屬設備可以添加多個。

4.7.5配置區

用于詳細配置主設備與從設備的信息，只有當選擇了對應的設備時，才會在配置區顯示其信息，該區域包含如下5個頁面：

通用屬性：設備的概述與總體信息，比如設備名稱、廠商信息。

錯誤控制：用于配置設備是工作在心跳模式，還是監聽模式。

PDO參數：提供對RPDO與TPDO對象的參數控制。

設備參數：提供對設備的通信區域、制造商區域，以及標準化區域等內容的組態配置。

在線監視：監視數據。

4.8開始使用

該部分將用一個最簡單的流程來說明本軟件的使用方法。

4.8.1創建新工程

啟動CANopen 配置套件，軟件會自動創建一個空的工程，如圖所示。

4.8.2添加主要設備

選中主設備，右擊添加設備，彈出“設備目錄”對話框，如圖所示。然后從“主設備”列表中選擇“JY-ET-005”作為主要設備，點擊“確認”返回主界面。

4.8.3添加從屬設備

選中從屬設備，右擊添加設備，彈出“設備目錄”對話框，如下圖所示。例如添加CANopen Step Motor Driver作為從屬設備。

選擇從屬設備，點擊“確認”后，彈出該從屬設備的設備屬性，可以修改節點ID。

4.8.4刪除從設備

單擊左鍵選中設備，然后右擊鼠標選中“刪除”，如下圖所示。刪除CANopen Step Motor Driver從屬設備。

4.8.5配置串口

單擊工具欄上的“配置串口”按鈕，彈出“設置”對話框，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，生成下裝用的二進制文件。如果生成過程中沒有錯誤，那么會彈出“生成成功!”確認框。

4.8.7下裝

將生成的二進制文件，通過串口下載到硬件。如果下裝時沒有生成文件，那么會自動生成需要的文件。

4.8.8保存工程

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

4.9配置視圖操作

4.9.1 PROFINET配置

點擊主站設備JY-ET-005的設備參數：

上述參數描述如下：

設備名稱：描述該設備在  PROFINET網絡中的名稱；

IP地址：設備IP地址；

子網掩碼：設備子網掩碼；

網關地址：在局域網的網關地址；

注意：設備名稱必須和TIA Portal軟件的設備名稱一致，PROFINET設備名稱如下圖：

IP地址必須與TIA Portal軟件設置的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導入新的   EDS文件

將EDS文件復制至安裝目錄下的“CANopen Configuration Studio\Devices\EDS”，比如采用默認的安裝目錄則復制至“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

無需配置的RPDO或TPDO選項去掉前端的勾選項即可；

右擊對應的RPDO或TPDO添加對象；選擇相應的索引，點擊添加，添加完成后關閉對話框；

4.9.5設備參數

4.9.6錯誤控制

心跳（生產者時間，消費者時間）

節點保護（守護時間，壽命因子）

心跳和節點保護為互斥使用，

心跳一般從站作為生產者，主站作為消費者，主站監視從站

節點保護：主站請求從站狀態，從站上報狀態給主站，用于相互監視。

4.10數據映射

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。