PB-B-CANDK总线桥在风力发电系统中的应用

3.1.2 CANopen协议简介

CANopen协议是CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一，并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲，CANopen协议被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型，例如数字和模拟的输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器，都在称为"设备描述"的协议中进行描述；"设备描述"定义了不同类型的标准设备及其相应的功能。依靠CANopen协议的支持，可以对不同厂商的设备通过总线进行配置。

在CANopen网络中的通信信息以对象来进行描述的。CANopen通信模型定义了4种报文（通信对象）：网络管理报文（NMT）、服务数据对象（SDO）、过程数据对象（PDO）和特殊功能对象。

SDO采用客户机服务器模式，其中访问者被称作客户（client），对象字典被访问且提供所请求服务的设备被称为服务器（server）。SDO客户机能够通过使用索引和子索引来访问设备（服务器）对象字典中的条目或项（对象）。客户机的请求报文和服务器的应答报文总是包含8个字节（但不是所有的数据字节都一定有意义）。每个客户的请求一定有来自服务器的应答。SDO的两种传送机制为：加速传送、分段传送。

PDO对象用来传输实时数据，PDO对象采用生产者消费者模式。数据从一个生产者传到一个或多个消费者。数据传送限制在1到8个字节（例如，一个 PDO可以传输最多64个数字I/O值，或者4个16位的AD值）。PDO通讯没有额外的协议规定。PDO由两种类型的使用：数据发送和数据接收。它们以 TPDO和RPDO区分。

PDO可以有多种传输方式，其中，同步传输是指为了使设备同步，又一个同步应用程序周期性地发送一个同步对象（SYNC对象）。异步传输是由远程帧触发传送或由设备子协议中规定的对象特定事件触发传送。

3.2 PB-B-CANDK产品设计特点

? 成熟可靠的器件选型及结构设计，使得PB-B-CANDK总线桥能够很好的适应风电现场温差变化大、高海拔、盐卤腐蚀等工作环境。PB-B-CANDK总线桥工作环境温度可达-33-+55℃，具有高海拔实际使用工作报告。

? 高速、实时实现PROFIBUS-DP设备与CANOPEN设备之间的数据交换；DP端支持12M波特率高速通信，CANopen端报文连续发送时间隔可小于1ms，保证通信数据在PB-B-CANDK总线桥中的延迟时间不超过10ms。

? 利用CANOPEN的“心跳”，PB-B-CANDK总线桥可主动向CANopen主控系统提供自身模块在Canopen通信中的当前状态。

? PB-B-CANDK总线桥有着完善的数据包校验协议及数据包拼接协议，保证了通信中的数据一致性与完整性。

? PB-B-CANDK总线桥完美地实现了风电系统中PROFIBUS系统（或设备）与CANOPEN设备（或系统）的互连。

3.3 产品技术指标

⑴ PROFIBUS-DP/V0协议，符合：GB/T 20540-2006：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线第3部分：PROFIBUS规范和IEC61158：2003TYPE10；

⑵ 标准PROFIBUS-DP驱动接口, 波特率自适应，最大波特率12M；

⑶ PROFIBUS 输入/输出数量按客户定制要求设置为固定值：96 Input Bytes + 32 Output Bytes；通用产品PROFIBUS输入/输出数量最大可达 Input Bytes + Output Bytes≤232 Bytes。

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

(5) CAN接口波特率： 250K，符合用户要求；通用产品CAN接口波特率：5K~1M可选。

(6) CANopen通信数据：4个TPDO（NodeID为0x181~0x184，共32个字节），12个RPDO（NodeID为0x201~0x20C，共96个字节），这些PDO分别对应着DP端的96个字节输入数据，和32个字节的输出数据；

(7) 电源电压：24 VDC(±20％)

(8) 额定电流：170 mA (24 VDC时)

(9) 环境温度：

运输和存储：-40℃～+70℃

工作温度：-33℃～+55℃

(10) 工作相对湿度：5~95%

(11) 外形尺寸：宽（82mm）×长（113mm）× 厚（39mm）；

(12) 安装方式：35mm导轨；

(13) 防护等级：IP20；

(14) 重量：约230g。

3.4 现场应用

现场应用，见图3.

北京鼎实的PB-B-CANDK位于风力发电机机舱中，主要作用为通过CANOPEN通信，读取DEIF风机控制器的角度，温度，转速，电流电压等信息，PB-B-CANDK总线桥将这些在CANOPEN网络中获得的信息数据映射到DP端，并作为DP输入数据发送给主站（倍福PLC）；

DP主站（倍福PLC）接收PB-B-CANDK总线桥发送的数据，并对各个参数进行实时的控制，以确保电机的稳定工作。DP主站的控制以DP输出数据的形式发给PB-B-CANDK总线桥，并由总线桥转换为CANOPEN通信PDO发送给DEIF风机控制器。

四、结束语

CAN/CANOPEN设备与PROFIBUS主控制器之间的系统集成，是工业控制系统中经常碰到的难题。北京鼎实科技以协议转换网关为技术专长，在工厂自动化控制系统中其产品得到广泛应用。本文介绍的是在风力发电系统中遇到的CAN协议设备向PROFIBUS主控系统集成问题，在这种应用场合中，系统对鼎实网关的实时性（及网关的协议转换延时）、低温工作环境、高海拔环境、盐卤腐蚀等问题提出了新的要求。北京鼎实为此推出专用于风电行业的PROFIBUS/CANOPEN总线桥PB-B-CANDK，很好的解决了风电行业对网关的特殊要求。经上海某外企、重庆某国企、河北某国企等风电行业厂家在国内很多风电场地实际应用，反映效果良好。