canopen總線(xiàn)協(xié)議在地鐵通信網(wǎng)絡(luò )中的應用

圖3 can總線(xiàn)冗余設計

　　3.3 canopen控制單元(vcu)實(shí)現

　　列車(chē)網(wǎng)絡(luò )硬件包括：列車(chē)車(chē)輛控制單元(vcu)，遠程輸入輸出模塊(remote i/o module, riom)，司機顯示單元(ddu)，列車(chē)通訊中繼器(repeater)等。其中列車(chē)車(chē)輛控制單元(vcu)：vcu通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)連接各子設備，負責列車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的各種數據的傳輸和管理，列車(chē)車(chē)輛控制單元與列車(chē)各子系統通訊，采集列車(chē)運行時(shí)各個(gè)子系統數據，并將相應的控制指令發(fā)送到各子系統，對列車(chē)各設備實(shí)施列車(chē)級控制。vcu一般選用高性能的列車(chē)專(zhuān)用plc來(lái)實(shí)現。在列車(chē)上，兩臺vcu分為強主vcu和弱主vcu，兩個(gè)vcu互為冗余。在強主vcu工作時(shí)，弱主vcu一直處于偵聽(tīng)狀態(tài)，可接收網(wǎng)絡(luò )上傳送的任何數據，但不行使網(wǎng)絡(luò )管理和控制功能。當強主vcu故障時(shí)，弱主vcu馬上自動(dòng)接替強主vcu工作，保證列車(chē)正常運行，如圖4所示。

圖4 vcu監控流程圖

3.4 canopen接口參數

　　本文需要做的工作就是在設計canopen通信網(wǎng)絡(luò )的基礎上，定義牽引系統與通信網(wǎng)絡(luò )的信號接口就能對這些信息進(jìn)行傳輸。監測過(guò)程中數據的處理和虛擬儀器的實(shí)現都是由列車(chē)主控制器vcu完成的。

　　系統在進(jìn)行完網(wǎng)絡(luò )管理狀態(tài)轉換之后將對控制系統節點(diǎn)啟動(dòng)配置過(guò)程，分為六個(gè)階段：

　　(1) 當dcu不在線(xiàn)時(shí)，vcu通過(guò)sdo周期性詢(xún)問(wèn)dcu是否在線(xiàn)；

　　(2) 當dcu連接到can總線(xiàn)上， dcu響應vcu的sdo請求；

　　(3) vcu配置dcu的rx pdo和tx pdo，對象為14xxh 和18xxh；

　　(4) vcu配置dcu的消費者心跳，對象1016h；

　　(5) vcu配置dcu的生產(chǎn)者心跳，對象1017h；

　　(6) vcu啟動(dòng)dcu系統。

　　直到階段(6)，dcu系統處于預操作模式階段。在階段(6)之后，dcu系統處于操作模式階段，pdo能夠被交換。

　　在canopen網(wǎng)絡(luò )對牽引的控制過(guò)程中，傳輸的數據類(lèi)型有：

　　(1) 過(guò)程數據(pdo)：用于傳輸dcu狀態(tài)數據，故障數據，控制指令等。

　　(2) 服務(wù)數據(sdo) ：dcu系統應提供一個(gè)sdo信道。這個(gè)信道將用于網(wǎng)絡(luò )配置。

　　(3) 網(wǎng)絡(luò )管理數據(nmt) ：vcu使用nmt對象管理和控制dcu通信。

　　(4) 時(shí)間戳(time stamp)：vcu周期性地廣播一個(gè)標準的時(shí)間戳到dcu，使dcu實(shí)時(shí)時(shí)鐘與vcu同步。

　　(5) 心跳數據(heart-beat)：dcu將周期性產(chǎn)生一個(gè)心跳信息，vcu可以通過(guò)檢測dcu心跳信息了解其狀態(tài)；反之亦然。

4 結束語(yǔ)

　　本文基于監控網(wǎng)絡(luò )結構和功能對通信網(wǎng)絡(luò )的需求，選擇can總線(xiàn)并應用其高層協(xié)議canopen，采用雙cpu的冗余系統，并具體實(shí)現其網(wǎng)絡(luò )功能。隨后本文討論了canopen通信網(wǎng)絡(luò )的總體設計，最后本章詳細闡述了canopen通信的實(shí)現方法。