關鍵詞: 現場總線 CANopen 施耐德Twido PLC 網關
Abstract: The requirement for remote control and network control in projects become more and more, fieldbus as one reliable solution is so popular, and as one fieldbus CANopen protocol, application is more and more widely, so this article is deeply rebbbbbbing on the CANopen communication between Hilscher netTAP gateway and Schneider Twido PLC. Hoping it can benefit for engineers.
Key words: FieldBus CANopen Twido PLC Gateway
1引言
工業自動化的快速發展，網絡化概念與自動化的完美結合，使得遠程控制、工程聯網變得更加簡便，現場總線作為網絡總線在工程中更有其優勢所在，實時性得以提高、可靠性增強、現場布線更加簡單，越來越多的工程項目使用現場總線實現遠程監控與聯網。當今現場總線技術極大發展，現場總線協議種類也是非常之多，而CANopen作為現場總線家族的一員，以其自身的優勢，得到了眾多自動化廠商的支持。德國赫優訊作為工業通訊領域的專家，產品覆蓋所有主流現場總線和實時以太網，針對CANopen總線協議，赫優訊產品也是非常豐富，其中在工程上應用比較廣泛的產品NT30-COS-RS，可實現串口設備與CANopen設備的直接互連，本文在具體分析NT30-COS-RS的技術特點后，詳細闡述如何實現與施耐德Twido系列PLC的通訊。
2德國赫優訊NT30-COS-RS特點
德國赫優訊netTAP網關家族可實現串口（RS232/RS422/RS485）與現場總線（CANopen、Profibus、DeviceNet等）或以太網（TCP/IP、Ethernet/IP、ModbusTCP等）之間的協議轉換，利用赫優訊配置軟件SyCon.net進行簡單配置即可使用。NT30-COS-RS作為netTAP成員之一，功能為實現Modbus RTU串口設備與CANopen設備的互連，利用輸入輸出過程映像區進行數據交換，通過軟件可將串口端配置為Modbus主站或從站，應用非常方便。NT30-COS-RS中過程映像區大小為256 Words IO，也就是說串口端可同時接受256 Words IO數據的傳輸，通過共享內存透傳的方式發送至CANopen主站設備，因此多個Modbus RTU串口設備，只需要一個NT30-COS-RS即可，硬件圖如圖1所示。
圖1. netTAP 硬件圖
3 通訊系統的構成
系統硬件結構圖如圖2所示，施耐德公司CANopen主站模塊TWDNCO1M作為CANopen總線主站節點， Node ID設為1，赫優訊NT30-COS-RS網關作為CANopen總線中一個從站節點，Node ID設為3，施耐德 Twido系列PLC型號為TWDLMDA20DRT， Modbus RTU串口設備品牌不限。
圖2. CANopen通訊硬件結構圖
4 通訊系統的實現
實現不同廠商設備的互連，是通訊系統引用網絡化概念，實現產品標準化的一個最大優勢，這也使得工程應用變得更加靈活，方案選擇余地更大，而不同廠商設備互連的前提是：各廠商所生產的產品必須嚴格遵循標準，且提供統一的產品描述文件，如CANopen的EDS文件，Profibus的GSD文件等。通過這些產品描述文件，即可實現網絡的組態與參數配置，這也是聯網工程中實現通訊功能至關重要的一步。
4.1 硬件組態
一般情況下，各廠商會提供針對自家CANopen主站的網絡組態工具（未來如果各廠商設備基于FDT/DTM技術，可實現網絡工具的互換），如施耐德的Twidosoft，內部集成了Twido系列PLC的硬件組態模塊。以下以Twidosoft3.5版本為例，利用施耐德 USB硬件配置電纜，詳細介紹如何實現施耐德的CANopen主站和德國赫優訊CANopen從站NT30-COS-RS的網絡組態。這也是實現通訊功能、書寫控制程序的前提。
在安裝完Twidosoft3.5軟件和USB驅動程序后，打開Twidosoft在file—preferences中選擇USB連接方式，新建工程項目，選擇PLC型號（本文使用TWDLMDA20DRT型號），在硬件組態中的擴展總線中右鍵添加模塊，添加TWDNCO1M模塊（施耐德 CANopen模塊），可同時添加多個模塊，右鍵進入配置界面，對網絡從站信息進行加載與參數配置。如圖3所示。
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圖3. CANopen配置界面
通過 Import按鈕，添加從站EDS文件，德國赫優訊NT30-COS-RS的EDS名為“Nt30cos.eds”，可通過多種途徑獲得，如赫優訊網站、netTAP光盤或咨詢赫優訊上海辦，EDS信息加載后，選中NT30-COS-RS，左下角會顯示產品的基本信息。此時即可以雙擊添加從站，可添加多個從站，根據施耐德 CANopen主站模塊信息，最多不超過16個接受PDO和16個發送PDO，如果每個從站設備的PDO數量不同，則連接的從站數量也將隨之變化。從站地址可根據從站的實際地址進行對應，通過 上下鍵進行地址的選擇，赫優訊NT30-COS-RS的從站地址通過撥碼開關設定（一般從站地址的設定方式有兩種：一種通過硬件設定，一種是通過軟件設定），設定從站地址為3。另外需要對主站監控從站狀態的方式進行設定，可選方式有：保護時間、心跳或不設定，本例中選擇保護時間。
在CANopen網絡設定中，除了設定從站地址來區分各個從站節點外，還有一個至關重要的參數設定，那就是波特率的設定，CANopen主站與從站進行數據交換之前，需要對波特率的信息進行檢查，如果波特率不同，將無法進行通訊連接，波特率必須嚴格一致。波特率可選項很多，本例選擇250kbs波特率，主站波特率在圖3的右下方設定，NT30-COS-RS從站通過赫優訊SyCon.net軟件進行設定。
在CANopen從站加載完成，從站地址和波特率關鍵通訊參數設定完成后，需要對CANopen從站數據PDO、SDO進行映射和連接。即圖3所示的Mapping和bbbb內容，另外，為了簡便PLC編程，通過形參來代替實參，使程序具有更好的可讀性，可在Symbol選項中進行PDO形參的命名。
4.2 軟件實現
赫優訊netTAP網關使用非常靈活，通過赫優訊SyCon.net軟件可下載不同的firmware，實現不同的協議轉換。同時NT30-COS-RS可通過軟件配置串口為Modbus RTU主站或從站，設定所連接串口設備的各項參數、IO信息等。以下詳細闡述NT30-COS-RS的參數配置過程，NT30-COS-RS配置工具為SyCon.net，可免費在赫優訊網上下載、光盤隨帶或聯系赫優訊上海辦。
圖4. SyCon.net操作界面
如圖4所示，新建項目后，選擇你所使用的netTAP型號，本例中型號為NT30-COS-RSI4。左鍵拖放到左側綠色線上，雙擊后即可對參數進行配置。
圖5. NT30-COS-RS參數配置界面
如圖5所示，首先需要在Device選項下，加載firmware固件，在Device Assignment中選擇不同的驅動方式連接至NT30-COS-RS。建立連接后方可下載需要的firmware，而后對參數進行配置，MODBUS目錄下是串口信息的基本配置，最重要的選項是Modbus主從選項，BUS_COS目錄下是CANopen波特率的設定，必須與上述施耐德 CANopen主站波特率的設置一致，同樣選擇250kbs。如果選擇Modbus作為主站，則COMMAND目錄下參數就非常重要，在這里可設定所連接的Modbus從站的IO數據信息，所連接的從站地址信息等，最多可支持256 Words IO數據的設置，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，直接右鍵連接設備下載即可。
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中有特定的系統位%SW20-%SW27可檢測CANopen擴展模塊所連接CANopen從站的通訊連接狀態。通過此狀態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的數據即可。
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圖6. Twidosoft梯形圖程序
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系統位檢測從站通訊狀態。通過梯形圖編程語言編寫好程序后，連接PLC，下載程序，進入運行狀態，通過運行 動畫按鈕，可獲取%SW20和%SW21系統位的值分別為0和2，對比施耐德軟件操作手冊[1>中的系統位解析，可知從站1、2無連接模塊，從站3連接從站狀態無錯誤，運行狀態良好。也說明了施耐德 CANopen主站模塊與赫優訊netTAP系列NT30-COS-RS CANopen從站模塊通訊成功。
5總結
本文使用赫優訊netTAP網關系列中的NT30-COS-RS CANopen從站與串口協議轉換模塊，和施耐德 Twido 系列PLC加CANopen主站模塊，利用Twidosoft軟件對網絡通訊進行參數配置，利用赫優訊SyCon.net軟件對NT30-COS-RS網關進行參數配置，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，測試結果說明通訊狀態良好。實現了赫優訊NT30-COS-RS CANopen從站模塊與施耐德 CANopen主站模塊的通訊。希望對工程聯網項目有所幫助，同時赫優訊netTAP網關系列也是非常豐富，希望能給工程應用人員帶來方便，解決工程中遠程監控和聯網的難題。
參考文獻
[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.（德國赫優訊自動化系統有限公司）, 2004.
[5> NtCosMbr_en. Hilscher Company.（德國赫優訊自動化系統有限公司）, 2004.
作者簡介
鄒玉鞋(1980--) 男 碩士 德國赫優訊自動化系統有限公司技術支持主管 專門從事工業自動化行業網絡研究。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
