摘要：工程项目中远程控制、联网要求越来越多，也越来越高，现场总线作为针对现场的一种可靠解决方案日益盛行，而CANopen作为现场总线之一，应用也是越来越广泛，本文在详细分析了赫优讯netTAP网关产品的基础上，介绍了如何实现赫优讯CANopen网关与施耐德Twido系列PLC间的网络通讯。
关键词: 现场总线 CANopen 施耐德Twido PLC 网关
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 researching 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
工业自动化的快速发展，网络化概念与自动化的完美结合，使得远程控制、工程联网变得更加简便，现场总线作为网络总线在工程中更有其优势所在，实时性得以提高、可靠性增强、现场布线更加简单，越来越多的工程项目使用现场总线实现远程监控与联网。当今现场总线技术极大发展，现场总线协议种类也是非常之多，而CANopen作为现场总线家族的一员，以其自身的优势，得到了众多自动化厂商的支持。德国赫优讯作为工业通讯领域的专家，产品覆盖所有主流现场总线和实时以太网，针对CANopen总线协议，赫优讯产品也是非常丰富，其中在工程上应用比较广泛的产品NT30-COS-RS，可实现串口设备与CANopen设备的直接互连，本文在具体分析NT30-COS-RS的技术特点后，详细阐述如何实现与施耐德Twido系列PLC的通讯。
2德国赫优讯NT30-COS-RS特点
德国赫优讯netTAP网关家族可实现串口（RS232/RS422/RS485）与现场总线（CANopen、Profibus、DeviceNet等）或以太网（TCP/IP、Ethernet/IP、ModbusTCP等）之间的协议转换，利用赫优讯配置软件SyCon.net进行简单配置即可使用。NT30-COS-RS作为netTAP成员之一，功能为实现Modbus RTU串口设备与CANopen设备的互连，利用输入输出过程映像区进行数据交换，通过软件可将串口端配置为Modbus主站或从站，应用非常方便。NT30-COS-RS中过程映像区大小为256 Words IO，也就是说串口端可同时接受256 Words IO数据的传输，通过共享内存透传的方式发送至CANopen主站设备，因此多个Modbus RTU串口设备，只需要一个NT30-COS-RS即可，硬件图如图1所示。
图1. netTAP 硬件图
3 通讯系统的构成
系统硬件结构图如图2所示，施耐德公司CANopen主站模块TWDNCO1M作为CANopen总线主站节点， Node ID设为1，赫优讯NT30-COS-RS网关作为CANopen总线中一个从站节点，Node ID设为3，施耐德 Twido系列PLC型号为TWDLMDA20DRT， Modbus RTU串口设备品牌不限。
图2. CANopen通讯硬件结构图
4 通讯系统的实现
实现不同厂商设备的互连，是通讯系统引用网络化概念，实现产品标准化的一个最大优势，这也使得工程应用变得更加灵活，方案选择余地更大，而不同厂商设备互连的前提是：各厂商所生产的产品必须严格遵循标准，且提供统一的产品描述文件，如CANopen的EDS文件，Profibus的GSD文件等。通过这些产品描述文件，即可实现网络的组态与参数配置，这也是联网工程中实现通讯功能至关重要的一步。
4.1 硬件组态
一般情况下，各厂商会提供针对自家CANopen主站的网络组态工具（未来如果各厂商设备基于FDT/DTM技术，可实现网络工具的互换），如施耐德的Twidosoft，内部集成了Twido系列PLC的硬件组态模块。以下以Twidosoft3.5版本为例，利用施耐德 USB硬件配置电缆，详细介绍如何实现施耐德的CANopen主站和德国赫优讯CANopen从站NT30-COS-RS的网络组态。这也是实现通讯功能、书写控制程序的前提。
在安装完Twidosoft3.5软件和USB驱动程序后，打开Twidosoft在file—preferences中选择USB连接方式，新建工程项目，选择PLC型号（本文使用TWDLMDA20DRT型号），在硬件组态中的扩展总线中右键添加模块，添加TWDNCO1M模块（施耐德 CANopen模块），可同时添加多个模块，右键进入配置界面，对网络从站信息进行加载与参数配置。如图3所示。
图3. CANopen配置界面
通过 Import按钮，添加从站EDS文件，德国赫优讯NT30-COS-RS的EDS名为“Nt30cos.eds”，可通过多种途径获得，如赫优讯网站、netTAP光盘或咨询赫优讯上海办，EDS信息加载后，选中NT30-COS-RS，左下角会显示产品的基本信息。此时即可以双击添加从站，可添加多个从站，根据施耐德 CANopen主站模块信息，最多不超过16个接受PDO和16个发送PDO，如果每个从站设备的PDO数量不同，则连接的从站数量也将随之变化。从站地址可根据从站的实际地址进行对应，通过 上下键进行地址的选择，赫优讯NT30-COS-RS的从站地址通过拨码开关设定（一般从站地址的设定方式有两种：一种通过硬件设定，一种是通过软件设定），设定从站地址为3。另外需要对主站监控从站状态的方式进行设定，可选方式有：保护时间、心跳或不设定，本例中选择保护时间。
在CANopen网络设定中，除了设定从站地址来区分各个从站节点外，还有一个至关重要的参数设定，那就是波特率的设定，CANopen主站与从站进行数据交换之前，需要对波特率的信息进行检查，如果波特率不同，将无法进行通讯连接，波特率必须严格一致。波特率可选项很多，本例选择250kbs波特率，主站波特率在图3的右下方设定，NT30-COS-RS从站通过赫优讯SyCon.net软件进行设定。
在CANopen从站加载完成，从站地址和波特率关键通讯参数设定完成后，需要对CANopen从站数据PDO、SDO进行映射和连接。即图3所示的Mapping和Link内容，另外，为了简便PLC编程，通过形参来代替实参，使程序具有更好的可读性，可在Symbol选项中进行PDO形参的命名。
4.2 软件实现
赫优讯netTAP网关使用非常灵活，通过赫优讯SyCon.net软件可下载不同的firmware，实现不同的协议转换。同时NT30-COS-RS可通过软件配置串口为Modbus RTU主站或从站，设定所连接串口设备的各项参数、IO信息等。以下详细阐述NT30-COS-RS的参数配置过程，NT30-COS-RS配置工具为SyCon.net，可免费在赫优讯网上下载、光盘随带或联系赫优讯上海办。
图4. SyCon.net操作界面
如图4所示，新建项目后，选择你所使用的netTAP型号，本例中型号为NT30-COS-RSI4。左键拖放到左侧绿色线上，双击后即可对参数进行配置。
图5. NT30-COS-RS参数配置界面
如图5所示，首先需要在Device选项下，加载firmware固件，在Device Assignment中选择不同的驱动方式连接至NT30-COS-RS。建立连接后方可下载需要的firmware，而后对参数进行配置，MODBUS目录下是串口信息的基本配置，最重要的选项是Modbus主从选项，BUS_COS目录下是CANopen波特率的设定，必须与上述施耐德 CANopen主站波特率的设置一致，同样选择250kbs。如果选择Modbus作为主站，则COMMAND目录下参数就非常重要，在这里可设定所连接的Modbus从站的IO数据信息，所连接的从站地址信息等，最多可支持256 Words IO数据的设置，具体见参考[5]。本案中NT30-COS-RS在串口端作为Modbus从站，故无需修改太多参数，直接右键连接设备下载即可。
4.3 软件测试
以下通过简单的测试，检测CANopen主站是否与NT30-COS-RS从站建立连接。在施耐德 CANopen模块参考手册[1]中可知，Twido系列PLC中有特定的系统位%SW20-%SW27可检测CANopen扩展模块所连接CANopen从站的通讯连接状态。通过此状态位的值即可查看是否与NT30-COS-RS CANopen从站通讯成功。本例中所连接的从站NT30-COS-RS的地址为3，故通过读取%SW21的数据即可。
图6. Twidosoft梯形图程序
在Twidosoft中通过梯形图编程语言编写PLC程序如图6所示，读取%SW20和%SW21系统位检测从站通讯状态。通过梯形图编程语言编写好程序后，连接PLC，下载程序，进入运行状态，通过运行 动画按钮，可获取%SW20和%SW21系统位的值分别为0和2，对比施耐德软件操作手册[1]中的系统位解析，可知从站1、2无连接模块，从站3连接从站状态无错误，运行状态良好。也说明了施耐德 CANopen主站模块与赫优讯netTAP系列NT30-COS-RS CANopen从站模块通讯成功。
5总结
本文使用赫优讯netTAP网关系列中的NT30-COS-RS CANopen从站与串口协议转换模块，和施耐德 Twido 系列PLC加CANopen主站模块，利用Twidosoft软件对网络通讯进行参数配置，利用赫优讯SyCon.net软件对NT30-COS-RS网关进行参数配置，并借助于梯形图编程语言编写Twido PLC的测试程序，测试通讯状态，测试结果说明通讯状态良好。实现了赫优讯NT30-COS-RS CANopen从站模块与施耐德 CANopen主站模块的通讯。希望对工程联网项目有所帮助，同时赫优讯netTAP网关系列也是非常丰富，希望能给工程应用人员带来方便，解决工程中远程监控和联网的难题。
参考文献
[1] Twidosoft软件参考手册V3.2_CN. Schneider （施耐德电气公司）, 2005.
[2] Twido硬件参考手册V3.2_CN. Schneider （施耐德电气公司）, 2005.
[3] USB口编程电缆使用手册_CN. Schneider （施耐德电气公司）, 2005.
[4] ComProDTM_en. Hilscher Company.（德国赫优讯自动化系统有限公司）, 2004.
[5] NtCosMbr_en. Hilscher Company.（德国赫优讯自动化系统有限公司）, 2004.
作者简介
邹玉鞋(1980－－) 男 硕士 德国赫优讯自动化系统有限公司技术支持主管 专门从事工业自动化行业网络研究。