如何快速实现CANopen网络的组建与配置

Posted 2023-04-02

　1. CANopen从站/主站特点
　　具有网络管理（Network Management：简称NMT）主机功能的设备通常被称为CANopen主站设备，通常也具有服务数据（Service Date Object：简称SDO）客户端功能。反之具有网络管理（NMT）从机功能的设备通常被称为CANopen从站设备，且其必须具备有服务数据服务器功能。这样CANopen主站设备就可以控制从站以及读写CANopen从站设备的对象字典。
　　（1） CANopen从站特性
　　CANopen从站在CANopen网络中拥有唯一的节点地址，并且能独立完成特定的功能，例如数据采集、电机控制等等。对实时性要求高的数据，通常通过实时数据过程（Process Data Object：简称PDO）进行传输，因此CANopen从站应当支持一定数量的PDO传输功能。根据CANopen协议DS301V4.02的定义，每个从站都预定义了4个TPDO（Transmit Process Data Object：简称TPDO）和4个RPDO（Receive Process Data Object），另外从站也应具有节点/寿命保护或心跳报文以及生产紧急报文等功能。每个CANopen从站都应有一个对象字典，描述了从站所具有的应用参数和通信参数。
　　(2) CANopen主站特性
　　CANopen主站在网络所起的作用有别于CANopen从站，通常CANopen主站在网络中负责网络管理、从站参数配置以及从站数据的处理，其并不一定具有特定的功能，但也有自己的对象字典和唯一的节点地址。
　　2. CANopen网络组建
　　由于CANopen是基于CAN总线的一种应用层协议，因此其网络组建与CAN总线一致，典型的总线型结构，从站和主站都挂接在该总线上即可，在一个CANopen网络中只能有一个主站设备和若干个从站设备同时工作。CANopen网络布线时选用带屏蔽双绞线，提高总线抗干扰能力。表 1所示为CAN通信波特率与总线长度的关系。注意网络中的各节点的支线长度不易过长，波特率大于100Kbps的情况下，支线总长度不应大于30m，单个节点的支线也不应大于60cm。

表1 总线长度与波特率关系

　　（1）基本的CANopen网络结构

图1 CANopen基本网络结构

　　图 1所示为CANopen网络的基本结构，在该网络中有一个CANopen主站，负责管理网络中的所有从站，每个设备都有一个独立的节点地址（NodeID）。从站与从站之间也能建立通信，通常需要事先对各个从站进行配置，使各个从站之间能够建立起独立的PDO通信。
　　（2） 复杂的CANopen网络结构

图2 带网关设备的CANopen网络

　　图 3所示为带有网关设备的CANopen网络，与基本的CANopen网络相比，该网络中增加了一个CANopen网关设备，该网关设备可以是CANopen转DeviceNet、Profibus、Modbus或其它的设备。在CANopen网络中，我们也可把该网关设备作为一个从站设备或者是CANopen主站设备。
　　3. CANopen网络中从站的配置
　　CANopen从站设备在出厂时都设定有默认参数，并且这些参数都与节点地址绑定，例如实时数据传输PDO，其预定义连接集定义了其默认的参数有4个TPDO和4个RPDO，其COB-ID(Communication Object -ID)如表 2所示。在一些应用简单的场合只需要采用默认设置即可进行正常通信，但对于一些应用比较复杂的场合，则需要对从站进行相应的配置，最常见的配置参数有PDO的COB-ID、PDO映射参数、以及节点/寿命保护等参数。

表2 PDO预定义链接

　　CANopen网络中，对从站的参数配置或获取都是通过SDO进行传输，因此从站和主站都必须支持SDO传输才能进行正常的配置。为了快速配置从站设备，在配置从站之前通过NMT使整个网络设备进入到预操作状态。
　　(1) 通信参数配置
　　CANopen设备的通信参数包括PDO的COB-ID、传输类型、禁止时间以及映射参数等。其参数配置顺序如图 3所示。

图3 通信参数配置顺序

　　在配置PDO的通信参数时，首先禁止PDO通信，根据DS301 V4.02的定义，当COB-ID的最高位（第31位）为1时即可禁止该PDO通信，禁止PDO通信操作示例如图 4所示。需要注意的是只有在PDO禁止的情况下，相应的传输类型、映射参数以及COB-ID的值才能被改变，否则试图以任何方式去更改都会出现错误。
　　（2）其它参数的配置
　　除了通信相关的参数之外，CANopen设备还有一些与安全相关的参数，例如节点/寿命保护或者心跳报文。根据DS301 V4.02的定义，同一个CANopen从站中只可能使用节点/寿命保护或心跳报文的一种。节点/寿命保护可以实现双向保护，即主站可监控从站的状态，而从站也可监控主站是否在线。心跳报文只是一种单向的保护机制，心跳报文的消费者可以监控到心跳报文生产者的状态。在网络总线负载较大的情况下，建议使用心跳报文的保护机制来减轻总线负载。

图4 禁止PDO通信方法

　　（3）配置从站与从之间的通信
　　CANopen网络中从站与从站可以直接进行PDO通信而不需要主站的参与，这样就提高了实时数据的实时性。将接收从站RPDO的COB-ID更改为发送从站TPDO的COB-ID，这样就建立了两个从站之间了PDO通信，在通信过程中也不需要主站的任何干预。表 3所示。

表3 从站与从站通信COB-ID配置

　　4. 结语
　　根据不同应用环境可选用不同的线缆来组建CANopen网络，在CANopen网络的布置方面，需要了解线缆的阻抗、容抗、信号延时等来匹配总线的终端电阻，减少由于信号衰减或反射而导致总线工作异常。从而组建一个抗干扰能力强、稳定可靠的CANopen网络。
　　致远电子股份有限公司提供各种接口的CANopen接口卡、CANopen终端设备（包括数据采集，电机控制等）、CANopen分析仪、网关及网桥、OPC服务器以及基于CANopen协议的整套组网方案及应用开发。 参考技术A 看你用啥主站，主站PC端的软件如果可以自动扫描节点，那么这个是比较简便的，配置的话。主要是PDO，sdo配置，可以参考厂商canopen手册

电脑上网配置与网络组建

目前家庭或公司上网多使用无线路由器、网络交换机等网络设备，这类设备通常都提供了DHCP功能（DHCP能自动分配IP地址给每台电脑），能够自动连接多个支持网络的设备。

1、常见上网方式

1.1 宽带上网

利用光纤+五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区或楼盘中心交换机。优点：网络扩展性强，投资规模小。

1.2 无线上网

采用无线通信技术的上网方式。无线上网有两种方式，一种是通过手机开通上网功能，让电脑通过手机来实现上网；另一种是通过无线网络设备，以局域网为基础，使用无线AP和无线网卡来构建无线上网方式。

2、网络组建

2.1 有线物理连接

组建无线网，需要用到一些网络设备，调制解调器（如光猫）、无线路由器、集线器和网线等。

光纤到小区或楼盘中心交换机——通过网线连接光猫——通过光猫连接无线路由器——通过网线接口连接电脑——连接网络集线器。

2.2 无线连接

在电脑中需要配备无线网卡或无线路由器来实现无线连接。

连接无线网——电脑输入无线网密码——连接成功即可上网。

2.3 设置无线路由器网络参数，实现共享上网

无线路由器连接完成后，需要在电脑中对其进行上网参数设置，才能实现共享上网。

（1）启动浏览器，在地址栏输入路由器地址如192.168.0.1（注意：路由器地址根据具体情况来，不是所有路由器地址都是这个）

（2）输入管理员密码

（3）启动设置向导

 

（4）选择上网方式

（5）输入网络运营商提供的账户和密码

（6）无线设置

（7）设置完成

（8）查看网络运行状态