德國赫優(yōu)訊CANopen網(wǎng)關(guān)和施耐德PLC間的通訊方案
1引言
工業(yè)自動化的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化概念與自動化的完美結(jié)合，使得遠(yuǎn)程控制、工程聯(lián)網(wǎng)變得更加簡便，現(xiàn)場總線作為網(wǎng)絡(luò)總線在工程中更有其優(yōu)勢所在，實(shí)時(shí)性得以提高、可靠性增強(qiáng)、現(xiàn)場布線更加簡單，越來越多的工程項(xiàng)目使用現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)今現(xiàn)場總線技術(shù)極大發(fā)展，現(xiàn)場總線協(xié)議種類也是非常之多，而CANopen作為現(xiàn)場總線家族的一員，以其自身的優(yōu)勢，得到了眾多自動化廠商的支持。德國赫優(yōu)訊作為工業(yè)通訊領(lǐng)域的專家，產(chǎn)品覆蓋所有主流現(xiàn)場總線和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，針對CANopen總線協(xié)議，赫優(yōu)訊產(chǎn)品也是非常豐富，其中在工程上應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品NT30-COS-RS，可實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備與CANopen設(shè)備的直接互連，本文在具體分析NT30-COS-RS的技術(shù)特點(diǎn)后，詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)與施耐德Twido系列PLC的通訊。
2德國赫優(yōu)訊NT30-COS-RS特點(diǎn)
3 通訊系統(tǒng)的構(gòu)成
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，施耐德公司CANopen主站模塊TWDNCO1M作為CANopen總線主站節(jié)點(diǎn)， Node ID設(shè)為1，赫優(yōu)訊NT30-COS-RS網(wǎng)關(guān)作為CANopen總線中一個從站節(jié)點(diǎn)，Node ID設(shè)為3，施耐德 Twido系列PLC型號為TWDLMDA20DRT， Modbus RTU串口設(shè)備品牌不限。
4 通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互連，是通訊系統(tǒng)引用網(wǎng)絡(luò)化概念，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的一個最大優(yōu)勢，這也使得工程應(yīng)用變得更加靈活，方案選擇余地更大，而不同廠商設(shè)備互連的前提是：各廠商所生產(chǎn)的產(chǎn)品必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)，且提供統(tǒng)一的產(chǎn)品描述文件，如CANopen的EDS文件，Profibus的GSD文件等。通過這些產(chǎn)品描述文件，即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)與參數(shù)配置，這也是聯(lián)網(wǎng)工程中實(shí)現(xiàn)通訊功能至關(guān)重要的一步。
4.1 硬件組態(tài)
一般情況下，各廠商會提供針對自家CANopen主站的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具（未來如果各廠商設(shè)備基于FDT/DTM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工具的互換），如施耐德的Twidosoft，內(nèi)部集成了Twido系列PLC的硬件組態(tài)模塊。以下以Twidosoft3.5版本為例，利用施耐德 USB硬件配置電纜，詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)施耐德的CANopen主站和德國赫優(yōu)訊CANopen從站NT30-COS-RS的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。這也是實(shí)現(xiàn)通訊功能、書寫控制程序的前提。
在安裝完Twidosoft3.5軟件和USB驅(qū)動程序后，打開Twidosoft在file—preferences中選擇USB連接方式，新建工程項(xiàng)目，選擇PLC型號（本文使用TWDLMDA20DRT型號），在硬件組態(tài)中的擴(kuò)展總線中右鍵添加模塊，添加TWDNCO1M模塊（施耐德 CANopen模塊），可同時(shí)添加多個模塊，右鍵進(jìn)入配置界面，對網(wǎng)絡(luò)從站信息進(jìn)行加載與參數(shù)配置。如圖3所示。
通過 Import按鈕，添加從站EDS文件，德國赫優(yōu)訊NT30-COS-RS的EDS名為“Nt30cos.eds”，可通過多種途徑獲得，如赫優(yōu)訊網(wǎng)站、netTAP光盤或咨詢赫優(yōu)訊上海辦，EDS信息加載后，選中NT30-COS-RS，左下角會顯示產(chǎn)品的基本信息。此時(shí)即可以雙擊添加從站，可添加多個從站，根據(jù)施耐德 CANopen主站模塊信息，最多不超過16個接受PDO和16個發(fā)送PDO，如果每個從站設(shè)備的PDO數(shù)量不同，則連接的從站數(shù)量也將隨之變化。從站地址可根據(jù)從站的實(shí)際地址進(jìn)行對應(yīng)，通過上下鍵進(jìn)行地址的選擇，赫優(yōu)訊NT30-COS-RS的從站地址通過撥碼開關(guān)設(shè)定（一般從站地址的設(shè)定方式有兩種：一種通過硬件設(shè)定，一種是通過軟件設(shè)定），設(shè)定從站地址為3。另外需要對主站監(jiān)控從站狀態(tài)的方式進(jìn)行設(shè)定，可選方式有：保護(hù)時(shí)間、心跳或不設(shè)定，本例中選擇保護(hù)時(shí)間。
在CANopen網(wǎng)絡(luò)設(shè)定中，除了設(shè)定從站地址來區(qū)分各個從站節(jié)點(diǎn)外，還有一個至關(guān)重要的參數(shù)設(shè)定，那就是波特率的設(shè)定，CANopen主站與從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，需要對波特率的信息進(jìn)行檢查，如果波特率不同，將無法進(jìn)行通訊連接，波特率必須嚴(yán)格一致。波特率可選項(xiàng)很多，本例選擇250kbs波特率，主站波特率在圖3的右下方設(shè)定，NT30-COS-RS從站通過赫優(yōu)訊SyCon.net軟件進(jìn)行設(shè)定。
在CANopen從站加載完成，從站地址和波特率關(guān)鍵通訊參數(shù)設(shè)定完成后，需要對CANopen從站數(shù)據(jù)PDO、SDO進(jìn)行映射和連接。即圖3所示的Mapping和bbbb內(nèi)容，另外，為了簡便PLC編程，通過形參來代替實(shí)參，使程序具有更好的可讀性，可在Symbol選項(xiàng)中進(jìn)行PDO形參的命名。
4.2 軟件實(shí)現(xiàn)
赫優(yōu)訊netTAP網(wǎng)關(guān)使用非常靈活，通過赫優(yōu)訊SyCon.net軟件可下載不同的firmware，實(shí)現(xiàn)不同的協(xié)議轉(zhuǎn)換。同時(shí)NT30-COS-RS可通過軟件配置串口為Modbus RTU主站或從站，設(shè)定所連接串口設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)、IO信息等。以下詳細(xì)闡述NT30-COS-RS的參數(shù)配置過程，NT30-COS-RS配置工具為SyCon.net，可免費(fèi)在赫優(yōu)訊網(wǎng)上下載、光盤隨帶或聯(lián)系赫優(yōu)訊上海辦。
如圖4所示，新建項(xiàng)目后，選擇你所使用的netTAP型號，本例中型號為NT30-COS-RSI4。左鍵拖放到左側(cè)綠色線上，雙擊后即可對參數(shù)進(jìn)行配置。
如圖5所示，首先需要在Device選項(xiàng)下，加載firmware固件，在Device Assignment中選擇不同的驅(qū)動方式連接至NT30-COS-RS。建立連接后方可下載需要的firmware，而后對參數(shù)進(jìn)行配置，MODBUS目錄下是串口信息的基本配置，最重要的選項(xiàng)是Modbus主從選項(xiàng)，BUS_COS目錄下是CANopen波特率的設(shè)定，必須與上述施耐德 CANopen主站波特率的設(shè)置一致，同樣選擇250kbs。如果選擇Modbus作為主站，則COMMAND目錄下參數(shù)就非常重要，在這里可設(shè)定所連接的Modbus從站的IO數(shù)據(jù)信息，所連接的從站地址信息等，最多可支持256 Words IO數(shù)據(jù)的設(shè)置，具體見參考[5]。本案中NT30-COS-RS在串口端作為Modbus從站，故無需修改太多參數(shù)，直接右鍵連接設(shè)備下載即可。
4.3 軟件測試
以下通過簡單的測試，檢測CANopen主站是否與NT30-COS-RS從站建立連接。在施耐德 CANopen模塊參考手冊[1]中可知，Twido系列PLC中有特定的系統(tǒng)位%SW20-%SW27可檢測CANopen擴(kuò)展模塊所連接CANopen從站的通訊連接狀態(tài)。通過此狀態(tài)位的值即可查看是否與NT30-COS-RS CANopen從站通訊成功。本例中所連接的從站NT30-COS-RS的地址為3，故通過讀取%SW21的數(shù)據(jù)即可。
在Twidosoft中通過梯形圖編程語言編寫PLC程序如圖6所示，讀取%SW20和%SW21系統(tǒng)位檢測從站通訊狀態(tài)。通過梯形圖編程語言編寫好程序后，連接PLC，下載程序，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，通過運(yùn)行動畫按鈕，可獲取%SW20和%SW21系統(tǒng)位的值分別為0和2，對比施耐德軟件操作手冊[1]中的系統(tǒng)位解析，可知從站1、2無連接模塊，從站3連接從站狀態(tài)無錯誤，運(yùn)行狀態(tài)良好。也說明了施耐德 CANopen主站模塊與赫優(yōu)訊netTAP系列NT30-COS-RS CANopen從站模塊通訊成功。
5總結(jié)
本文使用赫優(yōu)訊netTAP網(wǎng)關(guān)系列中的NT30-COS-RS CANopen從站與串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，和施耐德 Twido 系列PLC加CANopen主站模塊，利用Twidosoft軟件對網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行參數(shù)配置，利用赫優(yōu)訊SyCon.net軟件對NT30-COS-RS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行參數(shù)配置，并借助于梯形圖編程語言編寫Twido PLC的測試程序，測試通訊狀態(tài)，測試結(jié)果說明通訊狀態(tài)良好。實(shí)現(xiàn)了赫優(yōu)訊NT30-COS-RS CANopen從站模塊與施耐德 CANopen主站模塊的通訊。希望對工程聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目有所幫助，同時(shí)赫優(yōu)訊netTAP網(wǎng)關(guān)系列也是非常豐富，希望能給工程應(yīng)用人員帶來方便，解決工程中遠(yuǎn)程監(jiān)控和聯(lián)網(wǎng)的難題。
參考文獻(xiàn)
[1] Twidosoft軟件參考手冊V3.2_CN. Schneider （施耐德電氣公司）, 2005.
[2] Twido硬件參考手冊V3.2_CN. Schneider （施耐德電氣公司）, 2005.
[3] USB口編程電纜使用手冊_CN. Schneider （施耐德電氣公司）, 2005.
[4] ComProDTM_en. Hilscher Company.（德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司）, 2004.
[5] NtCosMbr_en. Hilscher Company.（德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司）, 2004.
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