骥远PROFINET转CANopen应用

4.1配置模块

1.  正确连接电源，通过MiniUSB口将PN - CANopen与PC相连，给PN - CANopen上电；

2.  打开配置软件，根据需求在配置软件中进行配置；

3.  点击工具栏中的“下载”按钮，将配置下载到PN - CANopen中；

4.  在TIA Portal中配置相应的组态，包括要配置的模块，目标设备（PN - CANopen）的  IP地址及设备名称；

5.  将 TIA Portal的组态配置下载到PLC中；

6.  等待大约 10秒，PN - CANopen会与 PLC之间建立连接，此时PN灯亮。

4.2参数设置步骤

4.2.1 创建工程

打开TIA Portal，选择创建新项目，输入项目名称，选择路径等信息后，点击创建，如下图所示。

通过 Portal 视图或创建完成的项目视图将 CPU 插入到项目中。

在视图中，选择“设备和网络”并单击“添加新设备”（或者在项目视图中的项目名称下，双击“添加新设备”），如下图“添加新设备”对话框，添加支持PROFINET接口的控制器，例如6ES7 212-1BE40-0XB0。

4.2.2 GSD安装

在TIA Portal 菜单栏点击“选项”>“管理通用站描述文件”， 如图所示：

在弹出的对话框中，选择“已安装的GSD”选项卡，点击源路径选择按钮，弹出浏览文件夹对话框中找到选择 GSD文件“GSDML-V2.33-PN - CANopen-20200330”所在的文件夹路径并选中，点击确认即可。

选择导入的GSD文件，点击安装，直至安装完成。

软件会更新硬件目录。

4.2.3设备组态

双击设备和网络，添加 PN - CANopen设备模块，在硬件目录 > 其他现场设备> PROFINET IO > Gateway > SIEMENS AG > JiYuan > JY EnTalk GateWay > JY-ET-005，如下图所示：

添加设备模块后，如下图所示

使用设备配置的“网络视图”在项目中的各个设备之间创建网络连接。创建网络连接之后，使用巡视窗口的“属性”选项卡组态网络的参数。

选择“网络视图”以显示要连接的设备。选择JY-ET-005的PROFINET端口，然后将连接拖到PLC_1模块的PROFINET端口处，释放鼠标按钮以创建网络连接。

PROFINET网络创建成功，如下图所示：

双击JY-ET-005设备并组态所有必需的模块及子模块，

–   在硬件目录中，展开“模块”容器。

–   双击或拖动Input modules /  Output modules下的模块类型。如下图所示：

组态JY-ET-005设备的PROFINET接口，选择设备上的绿色 PROFINET框。巡视窗口中的“属性” 选项卡会显示 PROFINET 端口，在巡视窗口的“属性 > PROFINET接口”选择“以太网地址”，在IP协议中设置IP地址，如下图

组态PLC_1的PROFINET接口，选择 CPU 上的绿色 PROFINET框。巡视窗口中的“属性” 选项卡会显示 PROFINET 端口，在巡视窗口的“属性 > PROFINET接口”选择“以太网地址”， 在IP协议中设置IP地址，如下图:

执行编译和下载

4.3 CANopen介绍

CANopen协议是由   CiA协会针对 CAN协议的不完整性而定义出来的一个更高层次的协议——应用层协议。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。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。应用程序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，而功能部分则根据应用要求实现。

4.3.1服务资料对象(SDO)

服务资料对象(SDO)：可用来存取远端节点的对象字典，读取或设定其中的资料。提供对象字典的节点称为SDO server，存取对象字典的节点称为  SDO client。SDO通讯一定由   SDO client开始，并提供初始化相关的参数。

CANopen的术语中，上传是指由SDO server中读取资料，而下载是指设定server的资料。

SDO通过使用索引和子索引（在CAN报文的前几个字节），SDO使客户机能够访问设备（服务器）对象字典中的项（对象）。

SDO通过 CAL中多元域的CMS对象来实现，允许传送任何长度的数据（当数据超过   4个字节时分拆成几个报文）。

协议是确认服务类型：为每个消息生成一个应答（一个SDO需要两个ID）。SDO请求和应答报文总是包含  8个字节（没有意义的数据长度在第一个字节中表示，第一个字节携带协议信息）。SDO通讯有较多的协议规定。

各种传输帧格式：

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。

4.3.2 过程数据对象(PDO)

PDO用来传输实时数据，数据从一个生产者传到一个或多个消费者。数据传送限制在 1到8个字节（例如，一个 PDO可以传输最多64个数字 I/O值，或者4个16位的 AD值）。PDO通讯没有协议规定。PDO数据内容只由它的  CAN ID定义，假定生产者和消费者知道这个 PDO的数据内容。

每个PDO在对象字典中用 2个对象描述：

PDO通讯参数：包含哪个 COB-ID将被 PDO使用，传输类型，禁止时间和定时器周期。

PDO映射参数：包含一个对象字典中对象的列表，这些对象映射到 PDO里，包括它们的数据长度（bits）。生产者和消费者必须知道这个映射，以解释  PDO内容。

PDO消息的内容是预定义的（或者在网络启动时配置的）：

映射应用对象到 PDO中是在设备对象字典中描述的。如果设备（生产者和消费者）支持可变   PDO映射，那么使用 SDO报文可以配置 PDO映射参数。

PDO可以有多种传送方式：

同步非周期：由远程帧预触发传送，或者由设备子协议中规定的对象特定事件预触发传送。

同步周期：传送在每 1到 240个 SYNC消息后触发。

异步远程帧触发传送。

异步由设备子协议中规定的对象特定事件触发传送。

一个PDO可以指定一个禁止时间，即定义两个连续 PDO传输的最小间隔时间，避免由于高优先级信息的数据量太大，始终占据总线，而使其它优先级较低的数据无力竞争总线的问题。禁止时间由  16位无符号整数定义，单位  100us。

一个PDO可以指定一个事件定时周期，当超过定时时间后，一个PDO传输可以被触发（不需要触发位）。事件定时周期由  16位无符号整数定义，单位   1ms。

4.3.3 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)

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：

4.3.4 NMT节点保护（NMT  Node Guarding）

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

NMT-Slave节点发送如下报文应答：

NMT-Master ←NMT-Slave

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。

4.3.5心跳报文（Heartbeat）

Heartbeat Producer → Consumer(s)

状态可为下表中的数值：

当一个Heartbeat节点启动后它的启动报文是其第一个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NodeGuarding和Heartbeat协议。

4.3.6 NMT Boot-up

NMT-slave节点发布Boot-up报文通知NMT-Master节点它已经从initialising状态进入pre-operational状态。

NMT-Master ←NMT-Slave

4.3.7应急指示对象：

应急指示报文由设备内部出现的致命错误触发，由相关应用设备已最高优先级发送到其它设备。

适用于中断类型的错误报警信号。

一个应急报文由8字节组成，格式如下：

sender → receiver(s)

4.3.8 NMT状态控制过程：

CANopen启动过程，可以用节点状态转换图表示这两种初始化过程，如下图所示。

注意：

图中括号内的字母表示处于不同状态那些通讯对象可以使用。

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

状态转移（1－5由NMT服务发起），NMT命令字（在括号中）：

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：设备初始化结束，自动进入Pre_Operational状态，发送启动消息

在任何时候NMT服务都可使所有或者部分节点进入不同的工作状态。NMT服务的CAN报文由CAN头(COB-ID=0)和两字节数据组成；第一个字节表示请求的服务类型(‘NMTcommandspecifier’)，第二个字节是节点ID，或者0（此时寻址所有节点）。

设备进入准备状态后，除了NMT服务和节点保护服务（如果支持并且激活的话）外，将停止通讯。

4.4配置软件

配置模块需要使用配置软件，用户可以从光盘或者网站上获取并安装，用户使用网关配置软件可以轻松完成  PN - CANopen的配置，从上到下分别分标题栏、菜单栏、工具栏、设备树，以及配置区，下面详细说明这 5部分的功能，主界面如下图：

4.5运行

4.5.1数据交换

PN - CANopen的PROFINET网络和CANopen网络之间的数据转换是通过“映射”关系来建立的。在 PN - CANopen中有两块数据缓冲区，一块是输入缓冲区（1.5K字节），地址范围为     0x000-0x5ff；另一块是输出缓冲区（1.5K字节），地址范围同样为0x000-0x5ff。

4.5.2 PROFINET从站

假定用户配置的输入数据的长度为  L1，输出数据的长度为 L2。PN - CANopen会把[0x000,L1]地址范围内的数据发送到PROFINET网络中，当从PROFINET网络接收到数据是，PN - CANopen会将数据写到[0x000,L2]地址范围内。

4.6软件安装

在安装  CANopen Configuration Tools（以下简称 CCT）软件时，推荐使用的计算机配置如表所示。

安装  CCT软件的主要步骤如下所述。

第 1 步 启动安装向导

双击安装包，弹出如下图，点击下一步：

第 2 步 选择安装位置

选择安装位置，点击下一步：

第 3 步 开始安装

选择安装，点击开始安装：

第 4 步 正在安装

安装过程需要几分钟：

第  5 步 安装完成提示

安装完毕，弹出“CCT安装完成向导”窗口。鼠标左键单击“完成”立即运行   CCT，如下图所示。

4.7用户界面介绍

用户界面主要由以下部分构成，如图

4.7.1标题栏

用于显示软件的名称，如果打开或保存了一个CANopen配置工程，也将显示其所在的路径。

4.7.2菜单栏

提供软件所支持的工程文件操作，比如打开、保存；以及工程的下装与串口设置等。

4.7.3工具栏

用于快速访问菜单栏中的各个功能。

4.7.4设备树

用于组态需要的硬件设备，一共分为两个区域，分别是：

主站设备：列出组态到工程中的主要设备，主设备只能添加一个。

从站设备：列出组态到工程中的从属设备，从属设备可以添加多个。

4.7.5配置区

用于详细配置主设备与从设备的信息，只有当选择了对应的设备时，才会在配置区显示其信息，该区域包含如下5个页面：

通用属性：设备的概述与总体信息，比如设备名称、厂商信息。

错误控制：用于配置设备是工作在心跳模式，还是监听模式。

PDO参数：提供对RPDO与TPDO对象的参数控制。

设备参数：提供对设备的通信区域、制造商区域，以及标准化区域等内容的组态配置。

在线监视：监视数据。

4.8开始使用

该部分将用一个最简单的流程来说明本软件的使用方法。

4.8.1创建新工程

启动CANopen 配置套件，软件会自动创建一个空的工程，如图所示。

4.8.2添加主要设备

选中主设备，右击添加设备，弹出“设备目录”对话框，如图所示。然后从“主设备”列表中选择“JY-ET-005”作为主要设备，点击“确认”返回主界面。

4.8.3添加从属设备

选中从属设备，右击添加设备，弹出“设备目录”对话框，如下图所示。例如添加CANopen Step Motor Driver作为从属设备。

选择从属设备，点击“确认”后，弹出该从属设备的设备属性，可以修改节点ID。

4.8.4删除从设备

单击左键选中设备，然后右击鼠标选中“删除”，如下图所示。删除CANopen Step Motor Driver从属设备。

4.8.5配置串口

单击工具栏上的“配置串口”按钮，弹出“设置”对话框，如图所示。选择或输入要使用的串口，然后单击OK按钮返回主界面。

4.8.6生成下装文件

单击工具栏上的生成程序文件按钮，生成下装用的二进制文件。如果生成过程中没有错误，那么会弹出“生成成功!”确认框。

4.8.7下装

将生成的二进制文件，通过串口下载到硬件。如果下装时没有生成文件，那么会自动生成需要的文件。

4.8.8保存工程

单击“文件”菜单中的“保存”，文件名为xxxx，将当前工程保存到硬盘上，以便后续可以继续使用。这里默认的后缀名为.canproj，代表是一个CANopen的工程文件。

4.9配置视图操作

4.9.1 PROFINET配置

点击主站设备JY-ET-005的设备参数：

上述参数描述如下：

设备名称：描述该设备在  PROFINET网络中的名称；

IP地址：设备IP地址；

子网掩码：设备子网掩码；

网关地址：在局域网的网关地址；

注意：设备名称必须和TIA Portal软件的设备名称一致，PROFINET设备名称如下图：

IP地址必须与TIA Portal软件设置的IP一致。例如配置软件为192.168.0.5，与TIA Portal的IP地址（192.168.0.5）一致。

4.9.2导入新的   EDS文件

将EDS文件复制至安装目录下的“CANopen Configuration Studio\Devices\EDS”，比如采用默认的安装目录则复制至“C:\Program Files (x86)\JiYuan\CANopen Configuration Studio\Devices\EDS”目录下即可，重新打开软件。

4.9.3中英文切换

此软件支持中文和英文两种语言，在“语言”中选择“英文（E）”，可以将软件切换为英文模式，如下图所示：

在“Language”中选择“Chinese”，可以将软件切换为中文模式；

4.9.4 PDO参数

无需配置的RPDO或TPDO选项去掉前端的勾选项即可；

右击对应的RPDO或TPDO添加对象；选择相应的索引，点击添加，添加完成后关闭对话框；

4.9.5设备参数

4.9.6错误控制

心跳（生产者时间，消费者时间）

节点保护（守护时间，寿命因子）

心跳和节点保护为互斥使用，

心跳一般从站作为生产者，主站作为消费者，主站监视从站

节点保护：主站请求从站状态，从站上报状态给主站，用于相互监视。

4.10数据映射

4.11加载和保存配置

4.11.1保存配置工程

在“文件”中选择“保存”，可以将配置好的工程以.canproj文件保存，如下图所示：

4.11.2加载配置工程

在“文件”中选择“打开”，可以将保存的.canproj文件打开。