摘要：
本文首先基于CANopen高層協(xié)議，分析CANopen設(shè)備模型和CANopen應(yīng)用系統(tǒng)，并描述基于HMI的CANopen系統(tǒng)，最后，通過(guò)組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)CANopen設(shè)備的人機(jī)界面接入。文章以人機(jī)界面為核心，描述HMI系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集模型，分析HMI系統(tǒng)關(guān)注的CANopen協(xié)議的內(nèi)容，闡述了符合CANopen通信協(xié)議的設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上的應(yīng)用，并給出了具體的應(yīng)用模型。
關(guān)鍵詞：
HMI（人機(jī)界面）；HMIBuilder；組態(tài)軟件；CANopen。
1. 系統(tǒng)概述
組態(tài)軟件建立工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的各種標(biāo)準(zhǔn)之上的，詳細(xì)架構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)圖1.1。
HMI（Human Machine Interface）系統(tǒng)已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一類(lèi)應(yīng)用核心。軟硬一體，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
通過(guò)組態(tài)軟件驅(qū)動(dòng)接口，組態(tài)軟件采集現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)控件顯示數(shù)據(jù)信息，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)存盤(pán)接口完成歷史存儲(chǔ)，以及其他功能，比如報(bào)警、邏輯、用戶(hù)管理等，最后，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和組態(tài)驅(qū)動(dòng)接口，還可以實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng)中PLC、智能儀表和其他總線(xiàn)設(shè)備的控制。
在系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備是信息的源頭，連接采集傳感器信號(hào)，并參與控制執(zhí)行單元，比如通過(guò)輸入部分，采集溫濕度、高度信號(hào)等模擬量采集（AI）和開(kāi)關(guān)量輸入（DI）信號(hào)；通過(guò)計(jì)算和控制部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、報(bào)警判斷等計(jì)算和邏輯控制；最后，經(jīng)由輸出部分，通過(guò)電壓和電流的模擬量輸出（AO）和開(kāi)關(guān)量輸出（DO）執(zhí)行控制結(jié)果。
圖1.2形象的描述了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)有規(guī)律可循，并可以標(biāo)準(zhǔn)化，為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)高層協(xié)議設(shè)備模型的標(biāo)準(zhǔn)化提供了事實(shí)依據(jù)和保障。
2. CANopen設(shè)備
2.1. CANopen協(xié)議
圖2.1[1] CAN、CANopen標(biāo)準(zhǔn)在OSI網(wǎng)絡(luò)模型中的關(guān)系框圖
CANopen協(xié)議是CiA(CAN-in-Automation)組織定義的標(biāo)準(zhǔn)之一。CANopen協(xié)議已得到廣泛的認(rèn)可，并成為CAN總線(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。
基于OSI通訊模型，CAN總線(xiàn)協(xié)議僅僅定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)，而CANopen協(xié)議是在CAN2.0A協(xié)議基礎(chǔ)上的應(yīng)用層協(xié)議。
通過(guò)圖2.1，我們可以清楚地看到CANopen協(xié)議和CAN協(xié)議的關(guān)系。也可以說(shuō)，CAN協(xié)議是固化在CAN控制器芯片中的，比如我們選用飛利浦SJA1000CAN控制器，則CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已經(jīng)在控制器中實(shí)例化或固化；CANopen協(xié)議是應(yīng)用層協(xié)議，也就是需要我們?cè)谲浖幊虒?shí)現(xiàn)。
所以，CANopen協(xié)議也體現(xiàn)了總線(xiàn)設(shè)備在應(yīng)用軟件中的映射關(guān)系或設(shè)備輪廓描述（Device Profile）。
2.2. CANopen設(shè)備模型
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的作用就是將接近執(zhí)行層面總線(xiàn)設(shè)備的信息發(fā)送給總線(xiàn)系統(tǒng)的管理層面主站系統(tǒng)。CAN協(xié)議決定了CAN總線(xiàn)支持多主的通訊方式，使上層系統(tǒng)可以更多種的方式獲取總線(xiàn)設(shè)備的信息。基于CAN2.0A協(xié)議，CANopen協(xié)議定義了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的總線(xiàn)設(shè)備模型，明確了總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理，定義了總線(xiàn)設(shè)備內(nèi)的各種信息對(duì)象，而且規(guī)定了設(shè)備設(shè)置的具體方法。
根據(jù)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)的要求，CANopen設(shè)備下面接入信號(hào)I/O，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，上部連接CAN總線(xiàn)，向高層傳送設(shè)備信息。CANopen協(xié)議為總線(xiàn)設(shè)備定義了應(yīng)用程序軟件、對(duì)象字典和CAN-bus通訊，如圖2.2說(shuō)明了三者間的關(guān)系。
圖2.2 [1] CANopen設(shè)備模型中應(yīng)用軟件、對(duì)象字典和通訊部分的關(guān)系圖
Communication Interface（通信接口）：
提供CAN總線(xiàn)上收發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的服務(wù)。規(guī)定了四類(lèi)CANopen數(shù)據(jù)報(bào)文：管理報(bào)文（Administrative message：包括LMT、NMT和DBT服務(wù)報(bào)文）、SDO（Service Data bbbbbb：設(shè)備配置相關(guān)，優(yōu)先級(jí)較低的報(bào)文）、PDO（Process Data bbbbbb：8字節(jié)數(shù)據(jù)快速傳送報(bào)文）和特殊報(bào)文（Predefined messages or Special Function bbbbbbs：包括SYNC、Time Stamp等報(bào)文）。設(shè)備間的通信都是通過(guò)交換通信對(duì)象完成的。
CANopen bbbbbb Directory（對(duì)象字典）：
對(duì)象字典描述設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)和其網(wǎng)絡(luò)性能，以特定的方式描述總線(xiàn)設(shè)備包含的報(bào)文對(duì)象（過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象PDO或配置服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象SDO），從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的功能性描述。這些對(duì)象通過(guò)一個(gè)16位的索引和一個(gè)附加的8位子索引來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。對(duì)象字典位于CAN總線(xiàn)設(shè)備通信部分和應(yīng)用部分之間，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。
Application（應(yīng)用程序）：
應(yīng)用程序部分由用戶(hù)編寫(xiě)或者配置，包括功能部分和通信部分。通信部分通過(guò)對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)CANopen通信，而功能部分由用戶(hù)根據(jù)應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)。比如CAN控制器，應(yīng)用程序部分則為過(guò)程控制或數(shù)據(jù)處理邏輯，需要用戶(hù)編寫(xiě)。
各個(gè)廠(chǎng)家提供的CANopen設(shè)備都必須遵循協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，我們查找設(shè)備廠(chǎng)家提供的資料或技術(shù)手冊(cè)的時(shí)候，都可以找到類(lèi)似Beckhoff公司的總線(xiàn)設(shè)備描述（參見(jiàn)圖2.3）。
圖2.3 [1] Beckhoff公司CANopen設(shè)備描述
2.3. CANopen系統(tǒng)應(yīng)用
CANopen協(xié)議應(yīng)用可以分為下面2個(gè)層面：
操作應(yīng)用層面：現(xiàn)場(chǎng)操作人員、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查人員等關(guān)注，關(guān)注可控性、易操作性和操作效率。
目標(biāo)：監(jiān)測(cè)控制，生產(chǎn)操作。 特點(diǎn)：關(guān)注CANopen協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容。
系統(tǒng)設(shè)置層面：系統(tǒng)集成技術(shù)人員、設(shè)備維護(hù)和改造人員等關(guān)注，通過(guò)最佳的方案，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)。
目標(biāo)：工程實(shí)施、系統(tǒng)集成。 特點(diǎn)：關(guān)注CANopen協(xié)議整體。
從操作應(yīng)用層面看，技術(shù)操作人員主要是通過(guò)已經(jīng)形成的生產(chǎn)線(xiàn)，依靠CANopen系統(tǒng)完成既定的生產(chǎn)工作，也就是通過(guò)采集的信號(hào)的內(nèi)容展示和分析結(jié)果，關(guān)注的是通過(guò)設(shè)備完成的生產(chǎn)操作。也就是，操作人員關(guān)注通過(guò)正確的操作方法，順利完成生產(chǎn)任務(wù)。這個(gè)層面的用戶(hù)是人機(jī)界面系統(tǒng)的最終使用者。工業(yè)人機(jī)界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮這個(gè)層面應(yīng)用的需求。
如圖2.4所示，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)中，人機(jī)界面部分往往是體現(xiàn)操作應(yīng)用層面。
從系統(tǒng)設(shè)置層面看，技術(shù)人員要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行裝配、設(shè)置，甚至編程。技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)備的說(shuō)明文檔，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程的需求，進(jìn)行裝配和設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)，每種設(shè)備都有測(cè)試或者配置軟件，尤其邏輯控制設(shè)備，都配置編程軟件，比如PLC，CANopen設(shè)備也是如此！首先，這些軟件都已經(jīng)非常成熟，然后，編程通訊往往有很多不開(kāi)放的技術(shù)，所以，我們必須借助于設(shè)備廠(chǎng)商提供的軟件。這個(gè)層面的技術(shù)人員工作，往往是針對(duì)確定的I/O部分，依照明確的工藝需求，進(jìn)行設(shè)備組態(tài)、系統(tǒng)集成等工作，關(guān)注系統(tǒng)集成部分，也就是根據(jù)操作應(yīng)用層面的具體需求進(jìn)行系統(tǒng)集成。
如圖2.4所示，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)中，編碼調(diào)試設(shè)備和軟件往往體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置層面。
對(duì)于人機(jī)界面的組態(tài)，我們主要是考慮操作應(yīng)用層面的需求，也就是關(guān)注I/O狀態(tài)、控制有關(guān)的參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行結(jié)果的記錄等。這些為基于HMI的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制平臺(tái)的協(xié)議通訊模式的實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。
HMI組態(tài)關(guān)注的數(shù)據(jù)對(duì)象主要是過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象（PDO）用于在CANopen節(jié)點(diǎn)間傳送過(guò)程數(shù)據(jù),如I/O模塊的I/O狀態(tài)的讀取和設(shè)定、模擬量采集和模擬量輸出等等。
Node節(jié)點(diǎn)-->HMI平臺(tái)（TxPDO：發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象）
Node節(jié)點(diǎn)<--HMI平臺(tái)（RxPDO：接收過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象）
系統(tǒng)配置關(guān)注的數(shù)據(jù)對(duì)象主要是服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象（SDO：Server Data bbbbbb）服務(wù)用于讀寫(xiě)節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典（bbbbbb Dictionary）用來(lái)在設(shè)備之間傳輸大的低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的下載/上傳、請(qǐng)求/應(yīng)答、分段/加速傳送等操作，用來(lái)配置CANopen網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。
其他的數(shù)據(jù)對(duì)象，比如管理報(bào)文、預(yù)定義報(bào)文、特殊報(bào)文，系統(tǒng)配置時(shí)，一般會(huì)使用。而根據(jù)控制工藝，在操作應(yīng)用層面，較少使用這些數(shù)據(jù)對(duì)象。
2.4. CANopen標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)對(duì)象
為了減少簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)工作量，CANopen定義了強(qiáng)制性的缺省標(biāo)識(shí)符（CAN-ID）分配表。這些標(biāo)志符在預(yù)操作狀態(tài)下可用，通過(guò)動(dòng)態(tài)分配還可修改他們。CANopen設(shè)備必須向它所支持的通訊對(duì)象的提供相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。
缺省ID分配表是基于11位CAN－ID，包含一個(gè)4位的功能碼部分和一個(gè)7位的節(jié)點(diǎn)ID(Node-ID)部分。如圖4所示。
圖2.5 [1] PDO數(shù)據(jù)對(duì)象11位ID的預(yù)定義格式
Node-ID：對(duì)應(yīng)CANopen設(shè)備，由系統(tǒng)集成商定義，例如通過(guò)設(shè)備上的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置。Node-ID范圍是1~127（0不允許被使用）。
Function Code：確定CAN幀的類(lèi)型，比如：PDO 和SDO：對(duì)應(yīng)CANopen設(shè)備的寄存器。在CANopen設(shè)備中，常用的PDO為0x180+Node-ID。其中0x180就是指Functon Code。SDO 是用來(lái)在設(shè)備之間傳輸大的低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象，典型的功能是配置CANopen網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。
比如，PDO 用來(lái)傳輸8字節(jié)或更少數(shù)據(jù)，沒(méi)有其它協(xié)議預(yù)設(shè)定（意味著數(shù)據(jù)內(nèi)容已預(yù)先定義）。 比如：某傾角傳感器上傳的為7個(gè)字符，因此它有8個(gè)PDO數(shù)據(jù)需要傳到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上。標(biāo)識(shí)符的格式為T(mén)PDO=0X180+NODE_ID，因此發(fā)送的PDO可以表示為表3.1的描述。
表3.1 CANopen設(shè)備的PDO
3. 組態(tài)軟件通訊
3.1. PC-based的CAN總線(xiàn)接入
組態(tài)軟件與硬件設(shè)備組成的CAN總線(xiàn)系統(tǒng)，詳細(xì)組成請(qǐng)見(jiàn)圖3.1。
圖3.1 CAN總線(xiàn)系統(tǒng)
3.2. 基于HMI的CANopen系統(tǒng)描述
1）、簡(jiǎn)單系統(tǒng)：HMI + CANopen模塊。
人機(jī)界面產(chǎn)品可以直接連接CAN從站模塊，如圖3.2所示。CAN從站模塊主要是I/O模塊，可以采集模擬量I/O數(shù)據(jù)或者控制數(shù)字量I/O，并通過(guò)總線(xiàn)方式擴(kuò)展。比如，帶CAN接口的HMI設(shè)備HMITECH TPC-CAN，直接連接芬蘭Axiomatic單軸和雙軸傾角傳感器。
人機(jī)界面產(chǎn)品也可以直接連接CAN主站模塊，如圖3.3所示。CAN主站模塊可以是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊的可編程控制器，可以擴(kuò)展直接I/O模塊，也可以連接控制總線(xiàn)擴(kuò)展模塊。比如，HMITECH TPC-CAN連接EPEC 2020控制模塊。
2）、復(fù)雜系統(tǒng)：HMI系統(tǒng)+CANopen站模塊+診斷和配置節(jié)點(diǎn)。
HMI主要完成CANopen系統(tǒng)監(jiān)視和存儲(chǔ)、分析功能。人機(jī)界面的優(yōu)勢(shì)是友好的人機(jī)交互。所以，同人機(jī)交互相關(guān)的CAN系統(tǒng)信息界面顯示、總線(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的初步分析等是CAN系統(tǒng)中人機(jī)界面所關(guān)注的重點(diǎn)。
CAN主站控制器注重實(shí)時(shí)性，HMI系統(tǒng)注重友好顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。雖然，CAN主站控制器的邏輯也可以部分轉(zhuǎn)移到HMI系統(tǒng)，但是，我們還是建議客戶(hù)根據(jù)控制工藝的要求，慎重考慮，合理的配置系統(tǒng)。
4. 組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)
4.1. 組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)特定
圖4.1 組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)
組態(tài)軟件的CAN驅(qū)動(dòng)程序，如圖4.1所示，是人機(jī)界面和組態(tài)軟件的接口，其功能和特點(diǎn)是：
CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞給組態(tài)軟件的接口：
驅(qū)動(dòng)要借助系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口，讀取CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)組態(tài)軟件的標(biāo)準(zhǔn)形式，傳遞給組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。
可以通過(guò)多種形式保證數(shù)據(jù)發(fā)送和接收成功：
1）、驅(qū)動(dòng)內(nèi)部，判斷CAN控制器發(fā)送錯(cuò)誤信息；
2）、通過(guò)寫(xiě)入設(shè)備寄存器，然后，讀取判斷寄存器寫(xiě)是否成功。
關(guān)注CANopen協(xié)議操作應(yīng)用層面：
驅(qū)動(dòng)程序中，并不需要整合CANopen整個(gè)協(xié)議棧，支持CAN2.0協(xié)議就足夠。然后，CANopen協(xié)議部分通過(guò)組態(tài)邏輯解決。
可以通過(guò)多種形式保障數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性：
實(shí)時(shí)性就是最新發(fā)送總線(xiàn)數(shù)據(jù)，能夠在規(guī)定的延時(shí)內(nèi)，進(jìn)入組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。完整性就是能夠?qū)⑺械臄?shù)據(jù)報(bào)文抓取到組態(tài)軟件，并進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。根據(jù)控制工藝的要求，我們可以設(shè)置總線(xiàn)數(shù)據(jù)上發(fā)的頻率，通過(guò)HMI嵌入的CAN控制器設(shè)置屏蔽減少非目標(biāo)數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)CAN控制器和驅(qū)動(dòng)緩沖區(qū)的處理數(shù)據(jù)收發(fā)性能。
4.2. HMIBuilder軟件CAN驅(qū)動(dòng)映射關(guān)系
4.2.1. HMIBuilder組態(tài)軟件
HMIBuilder組態(tài)軟件是北京昆侖縱橫科技發(fā)展有限公司（Http://www.hmibuilder.com）推出的分布式組態(tài)軟件。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是HMIBuilder軟件關(guān)注的重點(diǎn)之一。
4.2.2. HMIBuilder設(shè)備站參數(shù)對(duì)應(yīng)PCI1680U的一個(gè)Port口
針對(duì)研華PCI-1680U板卡，在設(shè)備站參數(shù)設(shè)置中，其端口、設(shè)備號(hào)可以選擇（見(jiàn)圖4.2），波特率可以設(shè)定，比如Port1，設(shè)備號(hào)為0，波特率：250K。這些對(duì)應(yīng)Advantech Device Magnager中的HardwareSetting（見(jiàn)圖4.3）。其協(xié)議類(lèi)型和遠(yuǎn)程幀方式對(duì)應(yīng)CanMEx.exe測(cè)試程序中對(duì)CAN卡的進(jìn)一步設(shè)置(詳見(jiàn)圖4.4)，其中CanMEx.exe在安裝研華Demo后目錄中，如C:\Program Files\Advantech\CAN\CAN Examples\Examples\VC\CanMEx）。
圖4.2 站參數(shù)選擇
圖4.3 HardwareSetting
圖4.4 CanMEx
4.2.3. HMIBuilder模擬量CANopen幀的數(shù)據(jù)域
在圖4.5中，其中Message內(nèi)容為數(shù)據(jù)域的ASCII碼形式解碼。在HMIBuilder中，PCI1680U對(duì)應(yīng)的點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置方法如圖4.5。其中，ID可以CANopen設(shè)備的PDO。如果要讀PDO數(shù)據(jù)域的第一個(gè)Byte數(shù)據(jù)。那么設(shè)置如下：416:0:U8:R。也就是416表示設(shè)備ID，0表示偏移量，U8-表示8位無(wú)符號(hào)整形。也就是說(shuō)，起始偏移為數(shù)據(jù)域按照字節(jié)的偏移，取值為0到7。如果按照F32數(shù)據(jù)類(lèi)型，起始偏移取值為0和1。
圖4.5 點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置
注意：本驅(qū)動(dòng)的解碼方法包括8位無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)、8位帶符號(hào)整數(shù)、16位無(wú)符號(hào)整數(shù)、帶符號(hào)整數(shù)、16位BCD整數(shù)、32位無(wú)符號(hào)整數(shù)、32位帶符號(hào)整數(shù)、32位BCD整數(shù)、32位浮點(diǎn)數(shù)。
5.應(yīng)用實(shí)例
下面，我們針對(duì)芬蘭Axiomatic公司MVINC-CO-x-range型號(hào)傾角傳感器，實(shí)現(xiàn)CANopen模塊的人機(jī)界面接入。
1、物理連接
準(zhǔn)備首先正確接線(xiàn)，連接研華的PCI-1680U板卡；然后用研華的隨機(jī)測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試。如果測(cè)試通訊完成后，再進(jìn)行下一步，連接帶CAN通訊的下一級(jí)設(shè)備，在這里我們測(cè)試Axiomatic公司MVINC-CO-x-range型號(hào)傾角傳感器。
2、傾角傳感器分析
通過(guò)閱讀傳感器的技術(shù)說(shuō)明文檔，我們的目標(biāo)是通過(guò)組態(tài)軟件可以控制傾角傳感器的啟動(dòng)和停止，同時(shí)采集傳感器的傾角信息。模塊的啟動(dòng)和停止可以通過(guò)NMT指令實(shí)現(xiàn)。模塊的傾角信息通過(guò)TPDO1數(shù)據(jù)對(duì)象周期上傳。我們也知道通過(guò)SDO，可以配置對(duì)象字典，通過(guò)層設(shè)置服務(wù)（LSS：Layer setting service）可以設(shè)置模塊的Node-ID和波特率等，但是，這些不是本文的目標(biāo)，也就是，這些不是操作應(yīng)用層面關(guān)注的，而是系統(tǒng)設(shè)置層面關(guān)注的。
3、HMIBuilder站參數(shù)組態(tài)
設(shè)置一個(gè)站，選擇驅(qū)動(dòng)程序。如下：
圖5.1 站參數(shù)設(shè)置
配置協(xié)議,參數(shù)設(shè)置如下：
用PCI-1680U板卡的第一個(gè)端口接收數(shù)據(jù)，所以在設(shè)備中選擇Port1,設(shè)備號(hào)選擇第一個(gè)設(shè)備，波特率選擇250k（和傳感器波特率相同），屏蔽碼為255。
圖5.2 通信設(shè)置
4、傾角傳感器的NMT對(duì)象組態(tài)
表5.1 [3] 網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象（NMT）數(shù)據(jù)報(bào)文格式
CAN-ID如果為0X00，表示總線(xiàn)上所有節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行相關(guān)命令操作。
命令分類(lèi)為：
表5.2 [3] CAN模塊命令
在HMIBuilder數(shù)據(jù)組態(tài)中，我們?cè)O(shè)置啟動(dòng)CAN模塊2個(gè)模擬量參數(shù)如圖，要求ID都為0，偏移地址連續(xù)，而其分別為0和1。
圖5.3 模擬量參數(shù)設(shè)置
注意：
地址為0，偏移量為0
圖5.4 地址無(wú)偏移
地址為0，偏移量為1.
圖5.5 地址偏移一位
5、傾角傳感器TPDO1對(duì)象組態(tài)
通過(guò)傾角傳感器相關(guān)技術(shù)文檔，我們可以察看設(shè)備定義的數(shù)據(jù)對(duì)象字典，確定數(shù)據(jù)報(bào)文的數(shù)據(jù)域的內(nèi)容。比如TPDO1，對(duì)于MVINC-CO-2-180模塊，CAN數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送7個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的定義為：
Sub1為緯度角（Latitude angle），16Bits；
Sub2為經(jīng)度角（Longitude angle），16Bits；
Sub3為溫度（temperature），8Bits；
Sub4為輔助輸入（Auxiliary bbbbb），16Bits；
表5.3 [3]MVINC-CO-2-180模塊的TPDO1對(duì)象的數(shù)據(jù)字典內(nèi)容
傾角傳感器上傳數(shù)據(jù)的格式：
表5.4 TPDO1對(duì)象的數(shù)據(jù)報(bào)文
如果我們讀取CAN模塊7個(gè)模擬量參數(shù)，需要在組態(tài)軟件中做如下設(shè)置：
圖5.6 模擬量參數(shù)設(shè)置
地址設(shè)置如下：
圖5.7 采集上來(lái)的數(shù)據(jù)
圖5.7 地址設(shè)置 偏移0.對(duì)應(yīng)D0：416:0:U8:R
圖5.8地址設(shè)置 偏移1對(duì)應(yīng)D1：416:1:U8:R
注意：
讀上的數(shù)據(jù)為7位，ID不變。設(shè)置偏移為0…6
6、HMIBuilder組態(tài)完成
配置啟動(dòng)畫(huà)面
圖5.9 啟動(dòng)畫(huà)面
運(yùn)行情況：
圖5.10 運(yùn)行結(jié)
6.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)HMIBuilder組態(tài)軟件的CAN總線(xiàn)通信設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傾角傳感器數(shù)據(jù)的采集。進(jìn)一步，我們可以看到：HMI系統(tǒng)中，我們主要關(guān)注CANopen協(xié)議的數(shù)據(jù)對(duì)象PDO部分，同時(shí)，其他數(shù)據(jù)對(duì)象也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝的要求在組態(tài)軟件中實(shí)現(xiàn)。
7.參考文獻(xiàn)
[1] CANopenn:high-level protocol for CAN-bus, H.Boterenbrood, NIKHEF, Amsterdam, March 20,2000
[2] 《HMIBuilder功能手冊(cè)》 北京昆侖縱橫科技發(fā)展科技有限公司
[3] MVINC-CO-X_user_manual_2_08,Author:JKA,Modified:25.07.2007 14:28
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|