一、介紹

從OSI網(wǎng)絡(luò)模型的角度來(lái)看同，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一般只實(shí)現(xiàn)了第1層（物理層）、第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）、第7層（應(yīng)用層）。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通常只包括一個(gè)網(wǎng)段，因此不需要第3層（傳輸層）和第4層（網(wǎng)絡(luò)層），也不需要第5層（會(huì)話(huà)層）第6層（描述層）的作用。

CAN（ControllerAreaNetwork）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)僅僅定義了第1層、第2層（見(jiàn)ISO11898標(biāo)準(zhǔn)）；實(shí)際設(shè)計(jì)中，這兩層完全由硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員無(wú)需再為此開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件（Software）或固件（Firmware）。同時(shí)，CAN只定義物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒(méi)有規(guī)定應(yīng)用層，本身并不完整，需要一個(gè)高層協(xié)議來(lái)定義CAN報(bào)文中的11/29位標(biāo)識(shí)符、8字節(jié)數(shù)據(jù)的使用。而且，基于CAN總線(xiàn)的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，越來(lái)越需要一個(gè)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議：這個(gè)協(xié)議支持各種CAN廠(chǎng)商設(shè)備的互用性、互換性，能夠?qū)崿F(xiàn)在CAN網(wǎng)絡(luò)中提供標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的系統(tǒng)通訊模式，提供設(shè)備功能描述方式，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理功能。

應(yīng)用層（Applicationlayer）：為網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)有效設(shè)備都能夠提供一組有用的服務(wù)與協(xié)議。

通訊描述（Communicationprofile）：提供配置設(shè)備、通訊數(shù)據(jù)的含義，定義數(shù)據(jù)通訊方式。

設(shè)備描述（Deviceproflile）：為設(shè)備（類(lèi)）增加符合規(guī)范的行為。

下面將介紹基于CAN的高層協(xié)議：CAL協(xié)議和基于CAL協(xié)議擴(kuò)展的CANopen協(xié)議。CANopen協(xié)議是CAN-in-Automation(CiA)定義的標(biāo)準(zhǔn)之一，并且在發(fā)布后不久就獲得了廣泛的承認(rèn)。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認(rèn)為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占領(lǐng)導(dǎo)地位的標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)重要的設(shè)備類(lèi)型，例如數(shù)字和模擬的輸入輸出模塊、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、操作設(shè)備、控制器、可編程控制器或編碼器，都在稱(chēng)為“設(shè)備描述”的協(xié)議中進(jìn)行描述；“設(shè)備描述”定義了不同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其相應(yīng)的功能。依靠CANopen協(xié)議的支持，可以對(duì)不同廠(chǎng)商的設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行配置。在OSI模型中，CAN標(biāo)準(zhǔn)、CANopen協(xié)議之間的關(guān)系如下圖所示：

圖1CAN、CANopen標(biāo)準(zhǔn)在OSI網(wǎng)絡(luò)模型中的位置框圖

二、CAL協(xié)議

CAL（CANApplicationLayer）協(xié)議是目前基于CAN的高層通訊協(xié)議中的一種，最早由Philips醫(yī)療設(shè)備部門(mén)制定?，F(xiàn)在CAL由獨(dú)立的CAN用戶(hù)和制造商集團(tuán)CiA（CANinAutomation）協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)管理、發(fā)展和推廣。

CAL提供了4種應(yīng)用層服務(wù)功能：

CMS(CAN-basedMessageSpecification)

CMS提供了一個(gè)開(kāi)放的、面向?qū)ο蟮沫h(huán)境，用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的應(yīng)用。CMS提供基于變量、事件、域類(lèi)型的對(duì)象，以設(shè)計(jì)和規(guī)定一個(gè)設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）的功能如何被訪(fǎng)問(wèn)（例如，如何上載下載超過(guò)8字節(jié)的一組數(shù)據(jù)（域），并且有終止傳輸?shù)墓δ埽?。CMS從MMS(ManufacturingMessageSpecification)繼承而來(lái)。MMS是OSI為工業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控而制定的應(yīng)用層規(guī)范。

NMT(NetworkManagemenT)

提供網(wǎng)絡(luò)管理（如初始化、啟動(dòng)和停止節(jié)點(diǎn)，偵測(cè)失效節(jié)點(diǎn)）服務(wù)。這種服務(wù)是采用主從通訊模式（所以只有一個(gè)NMT主節(jié)點(diǎn)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

DBT(DistriBuTor)

提供動(dòng)態(tài)分配CANID（正式名稱(chēng)為COB-ID，CommunicationObjectIdentifier）服務(wù)。這種服務(wù)是采用主從通訊模式（所以只有一個(gè)DBT主節(jié)點(diǎn)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

LMT(LayerManagemenT)

LMT提供修改層參數(shù)的服務(wù)：一個(gè)節(jié)點(diǎn)（LMTMaster）可以設(shè)置另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)（LMTSlave）的某層參數(shù)（如改變一個(gè)節(jié)點(diǎn)的NMT地址，或改變CAN接口的位定時(shí)和波特率）。

CMS為它的消息定義了8個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)優(yōu)先級(jí)擁有220個(gè)COB-ID，范圍從1到1760。剩余的標(biāo)志（0，1761-2031）保留給NMT，DBT和LMT，見(jiàn)下表。

三、變頻器與貝加萊人機(jī)界面連接如下

圖2

四、CPS_ModbusRTUGateway(I-7232D)配置

在計(jì)算機(jī)上安裝I-7232DUTILITY配置軟件，并運(yùn)行如下圖所示

圖3

運(yùn)行配置軟件后顯示如下圖，I-7232D上電時(shí)將INT腳與GND短接，使I-7232D工作在配置模式

圖4

選擇正確的通訊COM口，點(diǎn)擊“CONNETCT”連接I-7232D，連接成功后,點(diǎn)擊CAN-bus將出現(xiàn)如下窗口圖所示：

圖5

I-7232D的CANopen端：

波特率：250KBPS

節(jié)點(diǎn)號(hào)為：1

然后點(diǎn)擊RS-485按鈕如下圖

圖6

I-7232D的RS-485端：

波特率：19200BPS

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：8

奇偶校驗(yàn)：無(wú)

停止位：1

超時(shí)：50ms

在配置完通訊端口參數(shù)后擊點(diǎn)“NEXT”彈出如下窗口，如圖所示

圖7

然后點(diǎn)擊“ADD”按鈕添加MODBUS地址映射，”ModbusDeviceNodeID”，這里輸入被映射的變頻器RS-485節(jié)點(diǎn)地址，”RelayAddress”，本欄里選擇MODBUSRTU功能碼，這里我們只用兩個(gè)功能碼：AnalogOutput(寫(xiě)入)和AnalogInput(讀取)，“Register/RelayAddress”此處填入要讀/寫(xiě)的變頻器寄存器地址，“DataLength”這里設(shè)置讀/寫(xiě)變頻器寄存器的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。在這里我們的映射地址如下表所示。在完成映射后點(diǎn)擊“ModbusInformation”和“PDOInformation”可以察看映射參數(shù)列表如下圖所示

圖8

圖9

完成以上操作后點(diǎn)擊“NEXT”出現(xiàn)如下窗口

圖10

然后點(diǎn)擊“Finish”保存配置的參數(shù)到I-7232D同時(shí)在應(yīng)用程序根目錄下生成EDS文件，保存成功后返回主窗口。完成配置后掉電重啟I-7232D。

PP45CANopen程序：

CAN通訊口初始化程序

(*initprogram*)

CANopen_0.enable=1

CANopen_0.baud_rate=25;250k

CANopen_0.cob_anz=20

CANopen_0.error_adr=adr(ERR)

CANopen_0.device="SS1.IF3";設(shè)備名稱(chēng)

CANopen_0.info=0

CANopen_0FUBCANopen();初始化CAN

NMT_Data[0]=1;CANOPEN命令01-

NMT_Data[1]=0

;requstcobcofg

UserType.RTR_COB[1]=$281;COB-ID281讀取

UserType.RTR_COB[2]=$381;......

UserType.RTR_COB[3]=$481

;cmmdcobcofg

UserType.Send_COB[1]=$301;COB-ID301寫(xiě)入

UserType.Send_COB[2]=$301;......

UserType.Send_COB[3]=$401;......

;nodeidcofg

UserType.Node[1]=$01;RS-485節(jié)點(diǎn)地址

UserType.Node[2]=$02;..

UserType.Node[3]=$03

PDO程序;

(*cyclicprogram*)

loopi=1to3do

m[i]=workstep[i]

selectworkstep[i]

stateSend_NMT

CANwrite_NMT[i].enable=1

CANwrite_NMT[i].us_ident=CANopen_0.us_ident

CANwrite_NMT[i].can_id=NMT_COB;0

CANwrite_NMT[i].data_adr=adr(NMT_Data[0])

CANwrite_NMT[i].data_lng=sizeof(NMT_Data)

CANwrite_NMT[i]FUBCANwrite()----?使I-78232D進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)

whenCANwrite_NMT[i].status<>MSG_BUSY;1

nextSend_Data1

stateSend_Data1

(*PDO1RX*)

CANwrite_data1[i].enable=1

CANwrite_data1[i].us_ident=CANopen_0.us_ident

CANwrite_data1[i].can_id=UserType.Send_COB[i]

CANwrite_data1[i].data_adr=adr(UserType.Txdata[i].Data[0])?將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)

CANwrite_data1[i].data_lng=sizeof(UserType.Txdata[i])

CANwrite_data1[i]FUBCANwrite()

whenCANwrite_data1[i].status<>MSG_BUSY;1

nextSend_Data2

stateSend_Data2(*PDO1TX*)

（*讀取模式為異步RTR*）

CANrtr_01[i].request=notCANrtr_01[i].request

CANrtr_01[i].enable=1

(*enablethefunctionblockCANrtr*)

CANrtr_01[i].us_ident=CANopen_0.us_ident

(*setus_idwiththevaluefromCANopen*)

CANrtr_01[i].data_adr=ADR(UserType.Rxdata[i].Data[0]);存儲(chǔ)讀入的數(shù)據(jù)

(*setthedestinationadress*)

CANrtr_01[i].can_id=UserType.RTR_COB[i]

(*setcan_id*)

CANrtr_01[i]FUBCANrtr();發(fā)送請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)

(*callCANrtr*)

whenCANrtr_01[i].status<>MSG_BUSY;1

nextSend_Data1

endselect

endloop

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序：

(*cyclicprogram*)

loopi=1to2do

ifi=1then

memcpy(adr(mActFreq[i]),adr(UserType.Rxdata[i].Data[2]),2)

MotorApp[i].rActFreq=real(mActFreq[i])/100.0;actfreqence

memcpy(adr(MotorApp[i].rStatus),adr(UserType.Rxdata[i].Data[0]),2);statusword

UserType.Txdata[i].Data[0]=byte(MotorApp[i].wCtrlWord);setcontrlword

UserType.Txdata[i].Data[1]=byte(lsr(MotorApp[i].wCtrlWord,8))

UserType.Txdata[i].Data[2]=byte(uint(MotorApp[i].wSetfreq*100));setFreqence

UserType.Txdata[i].Data[3]=byte(lsr(uint(MotorApp[i].wSetfreq*100),8))

UserType.Txdata[i].Data[4]=UserType.Txdata[i+1].Data[4]

UserType.Txdata[i].Data[5]=UserType.Txdata[i+1].Data[5]

UserType.Txdata[i].Data[6]=UserType.Txdata[i+1].Data[6]

UserType.Txdata[i].Data[7]=UserType.Txdata[i+1].Data[7]

else

memcpy(adr(mActFreq[i]),adr(UserType.Rxdata[i].Data[0]),2)

MotorApp[i].rActFreq=real(mActFreq[i])/100.0;actfreqence

memcpy(adr(MotorApp[i].rStatus),adr(UserType.Rxdata[i].Data[2]),2);statusword

UserType.Txdata[i].Data[4]=byte(MotorApp[i].wCtrlWord);setcontrlword

UserType.Txdata[i].Data[5]=byte(lsr(MotorApp[i].wCtrlWord,8))

UserType.Txdata[i].Data[6]=byte(uint(MotorApp[i].wSetfreq*100));setFreqence

UserType.Txdata[i].Data[7]=byte(lsr(uint(MotorApp[i].wSetfreq*100),8))

UserType.Txdata[i].Data[0]=UserType.Txdata[i-1].Data[0]

UserType.Txdata[i].Data[1]=UserType.Txdata[i-1].Data[1]

UserType.Txdata[i].Data[2]=UserType.Txdata[i-1].Data[2]

UserType.Txdata[i].Data[3]=UserType.Txdata[i-1].Data[3]

endif

status_1=UserType.Rxdata[1].Data[1]

status_2=UserType.Rxdata[1].Data[7]

endloop

注意：在MODBUS地址映射時(shí)沒(méi)有按COB-ID對(duì)齊（節(jié)省空間地址）如在寫(xiě)入時(shí)COB-ID為0X301一次可寫(xiě)入4個(gè)字，前兩個(gè)字為#1號(hào)變頻器的MODBUS地址，后兩個(gè)字為#2號(hào)變頻器MODBUS地址，讀取地址原理相同，具體查看I-7232D的PDO的參數(shù)列表

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