基于CANOPEN的智能消防水炮系統設計
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整個(gè)消防水炮系統包含了十四個(gè)節點(diǎn)，它們構成一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò )。工業(yè)控制計算機為網(wǎng)絡(luò )主節點(diǎn)。由它來(lái)協(xié)調系統中各個(gè)分節點(diǎn)的動(dòng)作。工控機通過(guò)一塊CAN通訊卡掛接在CAN網(wǎng)絡(luò )上。系統中一共包含了十二個(gè)消防炮分節點(diǎn)。在各個(gè)分節點(diǎn)中，包含一臺紅外CCD攝像機、一門(mén)消防水炮、兩臺步進(jìn)電機和一臺直流電機。各個(gè)分節點(diǎn)中節點(diǎn)控制模塊的硬件系統如圖2所示。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/157793.htm
CAN控制器采用了PHILIPS公司生產(chǎn)的應用于汽車(chē)和一般工業(yè)環(huán)境的獨立CAN總線(xiàn)控制器，它支持基本型CAN模式和增強型CAN模式。它具有完成高性能CAN通信協(xié)議所要求的全部必要特性。CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器80C250是CAN控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，可以提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。而且，CAN控制器SJA1000和CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器80C250之間是通過(guò)高速光耦TL113相連，這樣就很好的實(shí)現了總線(xiàn)上各個(gè)CAN節點(diǎn)間的電氣隔離。不過(guò)，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源必須也完全隔離，否則就失去了采用光耦的意義。
3.2 節點(diǎn)對象字典的建立
網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)設備都需要有一個(gè)對象字典。在本系統中，有一個(gè)主節點(diǎn)和十三個(gè)從節點(diǎn)。在各個(gè)節點(diǎn)中都采用預定義連接集中規定的十一位ID。它由四位功能碼和七位節點(diǎn)ID組成?？紤]到系統今后的可擴展性，設定十三個(gè)子節點(diǎn)的節點(diǎn)號為8-20.下面以主節點(diǎn)為例介紹對象字典的創(chuàng )建。
從節點(diǎn)需要能夠訪(fǎng)問(wèn)主節點(diǎn)的對象字典，因此，主節點(diǎn)需要一個(gè)SDO。主節點(diǎn)需要向十三個(gè)從節點(diǎn)發(fā)送數據，因此需要十三個(gè)Tx―PDO和十三個(gè)Rx―PDO。每個(gè)PDO又由PDO通訊參數（PDO Parameter）和PDO映射參數（PDO Mapping）兩部分組成。如下表所示：
另外，主節點(diǎn)需要對網(wǎng)絡(luò )中的從節點(diǎn)進(jìn)行管理，因此需要有管理對象（NMT）。系統還有緊急的信息需要發(fā)送，因此需要有一個(gè)緊急事件對象（Emergency Object）。
一個(gè)節點(diǎn)的對象字典是在電子數據文檔（EDS：Electronic data sheet)中描述的。節點(diǎn)本身只需要能夠提供對象字典中必需的對象以及其它可選擇、構成節點(diǎn)部分可配置功能的對象。
3.3 節點(diǎn)軟件實(shí)現
節點(diǎn)的軟件從內容上可以分為一個(gè)組成部分：基本功能部分，包括節點(diǎn)的通訊初始化和硬件設備的初始化，定義和訪(fǎng)問(wèn)對象字典，進(jìn)行PDO通訊和SDO通訊；錯誤處理和節點(diǎn)的管理部分，當節點(diǎn)發(fā)生錯誤或者節點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)進(jìn)行相應的操作；擴展功能部分，用于在系統的硬件發(fā)生變化時(shí)對節點(diǎn)的狀態(tài)和相關(guān)參數進(jìn)行再設置。
3.4 網(wǎng)絡(luò )初始化流程
CANopen網(wǎng)絡(luò )的初始化流程如圖3所示：
在智能消防炮網(wǎng)絡(luò )中，每個(gè)節點(diǎn)在上電和內部初始化后自動(dòng)進(jìn)入預操作狀態(tài)（Pre―operational state）。處于該狀態(tài)中的從節點(diǎn)可以通過(guò)SDO被配置參數，但不允許進(jìn)行PDO通訊。工控機主節點(diǎn)可以通過(guò)NMT使各個(gè)從節點(diǎn)進(jìn)入操作狀態(tài)（Operational state）。在操作狀態(tài)中，允許PDO通訊。主節點(diǎn)還可以使從節點(diǎn)進(jìn)入停止狀態(tài)（Stopped State）。在停止狀態(tài)中，既不允許PDO通訊也不允許SDO通訊，節點(diǎn)可以專(zhuān)業(yè)做自己的事情?？梢詮耐Ｖ範顟B(tài)回到預操作狀態(tài)或者操作狀態(tài)。
4.結束語(yǔ)
智能消防水炮系統作為大空間建筑的重要消防設施，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的重視。而CAN總線(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域都有很好的應用前景，CANopen是一種公開(kāi)的協(xié)議。將CANopen應用層協(xié)議應用于消防水炮系統的設計中，不僅可以提系統通訊的效率和通訊的可靠性，而且能夠據推動(dòng)智能消防水炮系統以CANopen協(xié)議為平臺標準化。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：首次將CAN總線(xiàn)和CANopen協(xié)議應用于智能消防水炮系統的設計。
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