PB-B-CANDK總線(xiàn)橋在風(fēng)力發(fā)電系統中的應用

3.1.2 CANopen協(xié)議簡(jiǎn)介

CANopen協(xié)議是CAN-in-Automation(CiA)定義的標準之一，并且在發(fā)布后不久就獲得了廣泛的承認。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認為是在基于CAN的工業(yè)系統中占領(lǐng)導地位的標準。大多數重要的設備類(lèi)型，例如數字和模擬的輸入輸出模塊、驅動(dòng)設備、操作設備、控制器、可編程控制器或編碼器，都在稱(chēng)為"設備描述"的協(xié)議中進(jìn)行描述；"設備描述"定義了不同類(lèi)型的標準設備及其相應的功能。依靠CANopen協(xié)議的支持，可以對不同廠(chǎng)商的設備通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行配置。

在CANopen網(wǎng)絡(luò )中的通信信息以對象來(lái)進(jìn)行描述的。CANopen通信模型定義了4種報文（通信對象）：網(wǎng)絡(luò )管理報文（NMT）、服務(wù)數據對象（SDO）、過(guò)程數據對象（PDO）和特殊功能對象。

SDO采用客戶(hù)機服務(wù)器模式，其中訪(fǎng)問(wèn)者被稱(chēng)作客戶(hù)（client），對象字典被訪(fǎng)問(wèn)且提供所請求服務(wù)的設備被稱(chēng)為服務(wù)器（server）。SDO客戶(hù)機能夠通過(guò)使用索引和子索引來(lái)訪(fǎng)問(wèn)設備（服務(wù)器）對象字典中的條目或項（對象）?？蛻?hù)機的請求報文和服務(wù)器的應答報文總是包含8個(gè)字節（但不是所有的數據字節都一定有意義）。每個(gè)客戶(hù)的請求一定有來(lái)自服務(wù)器的應答。SDO的兩種傳送機制為：加速傳送、分段傳送。

PDO對象用來(lái)傳輸實(shí)時(shí)數據，PDO對象采用生產(chǎn)者消費者模式。數據從一個(gè)生產(chǎn)者傳到一個(gè)或多個(gè)消費者。數據傳送限制在1到8個(gè)字節（例如，一個(gè) PDO可以傳輸最多64個(gè)數字I/O值，或者4個(gè)16位的AD值）。PDO通訊沒(méi)有額外的協(xié)議規定。PDO由兩種類(lèi)型的使用：數據發(fā)送和數據接收。它們以 TPDO和RPDO區分。

PDO可以有多種傳輸方式，其中，同步傳輸是指為了使設備同步，又一個(gè)同步應用程序周期性地發(fā)送一個(gè)同步對象（SYNC對象）。異步傳輸是由遠程幀觸發(fā)傳送或由設備子協(xié)議中規定的對象特定事件觸發(fā)傳送。

3.2 PB-B-CANDK產(chǎn)品設計特點(diǎn)

? 成熟可靠的器件選型及結構設計，使得PB-B-CANDK總線(xiàn)橋能夠很好的適應風(fēng)電現場(chǎng)溫差變化大、高海拔、鹽鹵腐蝕等工作環(huán)境。PB-B-CANDK總線(xiàn)橋工作環(huán)境溫度可達-33-+55℃，具有高海拔實(shí)際使用工作報告。

? 高速、實(shí)時(shí)實(shí)現PROFIBUS-DP設備與CANOPEN設備之間的數據交換；DP端支持12M波特率高速通信，CANopen端報文連續發(fā)送時(shí)間隔可小于1ms，保證通信數據在PB-B-CANDK總線(xiàn)橋中的延遲時(shí)間不超過(guò)10ms。

? 利用CANOPEN的“心跳”，PB-B-CANDK總線(xiàn)橋可主動(dòng)向CANopen主控系統提供自身模塊在Canopen通信中的當前狀態(tài)。

? PB-B-CANDK總線(xiàn)橋有著(zhù)完善的數據包校驗協(xié)議及數據包拼接協(xié)議，保證了通信中的數據一致性與完整性。

? PB-B-CANDK總線(xiàn)橋完美地實(shí)現了風(fēng)電系統中PROFIBUS系統（或設備）與CANOPEN設備（或系統）的互連。

3.3 產(chǎn)品技術(shù)指標

⑴ PROFIBUS-DP/V0協(xié)議，符合：GB/T 20540-2006：測量和控制數字數據通信工業(yè)控制系統用現場(chǎng)總線(xiàn)第3部分：PROFIBUS規范和IEC61158：2003TYPE10；

⑵ 標準PROFIBUS-DP驅動(dòng)接口, 波特率自適應，最大波特率12M；

⑶ PROFIBUS 輸入/輸出數量按客戶(hù)定制要求設置為固定值：96 Input Bytes + 32 Output Bytes；通用產(chǎn)品PROFIBUS輸入/輸出數量最大可達 Input Bytes + Output Bytes≤232 Bytes。

⑷ 標準CAN2.0A接口，符合CANopen CiA Draft Standard 301標準；

(5) CAN接口波特率： 250K，符合用戶(hù)要求；通用產(chǎn)品CAN接口波特率：5K~1M可選。

(6) CANopen通信數據：4個(gè)TPDO（NodeID為0x181~0x184，共32個(gè)字節），12個(gè)RPDO（NodeID為0x201~0x20C，共96個(gè)字節），這些PDO分別對應著(zhù)DP端的96個(gè)字節輸入數據，和32個(gè)字節的輸出數據；

(7) 電源電壓：24 VDC(±20％)

(8) 額定電流：170 mA (24 VDC時(shí))

(9) 環(huán)境溫度：

運輸和存儲：-40℃～+70℃

工作溫度：-33℃～+55℃

(10) 工作相對濕度：5~95%

(11) 外形尺寸：寬（82mm）×長(cháng)（113mm）× 厚（39mm）；

(12) 安裝方式：35mm導軌；

(13) 防護等級：IP20；

(14) 重量：約230g。

3.4 現場(chǎng)應用

現場(chǎng)應用，見(jiàn)圖3.

北京鼎實(shí)的PB-B-CANDK位于風(fēng)力發(fā)電機機艙中，主要作用為通過(guò)CANOPEN通信，讀取DEIF風(fēng)機控制器的角度，溫度，轉速，電流電壓等信息，PB-B-CANDK總線(xiàn)橋將這些在CANOPEN網(wǎng)絡(luò )中獲得的信息數據映射到DP端，并作為DP輸入數據發(fā)送給主站（倍福PLC）；

DP主站（倍福PLC）接收PB-B-CANDK總線(xiàn)橋發(fā)送的數據，并對各個(gè)參數進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，以確保電機的穩定工作。DP主站的控制以DP輸出數據的形式發(fā)給PB-B-CANDK總線(xiàn)橋，并由總線(xiàn)橋轉換為CANOPEN通信PDO發(fā)送給DEIF風(fēng)機控制器。

四、結束語(yǔ)

CAN/CANOPEN設備與PROFIBUS主控制器之間的系統集成，是工業(yè)控制系統中經(jīng)常碰到的難題。北京鼎實(shí)科技以協(xié)議轉換網(wǎng)關(guān)為技術(shù)專(zhuān)長(cháng)，在工廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統中其產(chǎn)品得到廣泛應用。本文介紹的是在風(fēng)力發(fā)電系統中遇到的CAN協(xié)議設備向PROFIBUS主控系統集成問(wèn)題，在這種應用場(chǎng)合中，系統對鼎實(shí)網(wǎng)關(guān)的實(shí)時(shí)性（及網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉換延時(shí)）、低溫工作環(huán)境、高海拔環(huán)境、鹽鹵腐蝕等問(wèn)題提出了新的要求。北京鼎實(shí)為此推出專(zhuān)用于風(fēng)電行業(yè)的PROFIBUS/CANOPEN總線(xiàn)橋PB-B-CANDK，很好的解決了風(fēng)電行業(yè)對網(wǎng)關(guān)的特殊要求。經(jīng)上海某外企、重慶某國企、河北某國企等風(fēng)電行業(yè)廠(chǎng)家在國內很多風(fēng)電場(chǎng)地實(shí)際應用，反映效果良好。