基于CANopen總線協議的城市地鐵數據通信網設計
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2．2 VCU控制單元
城市地鐵列車網絡的硬件系統通常由列車車輛控制單元(VCU)，遠程輸入輸出模塊(RemoteI／O Module，RIOM)，司機顯示單元(DDU)，列車通信中繼器(Repeater)等組成。其中列車車輛控制單元(VCU)用于通過車輛總線連接各子設備，負責列車網絡中各種數據的傳輸和管理，列車車輛控制單元與列車各子系統通信，可以采集列車運行時各子系統的數據，并將相應的控制指令發送到各子系統，以便對列車各設備實施列車級控制。VCU可選用高性能的列車專用PLC來實現。列車上的兩臺VCU分為強主VCU和弱主VCU，兩個VCU互為冗余。在強主VCU工作時，弱主VCU一直處于偵聽狀態，同時也可接收網絡上傳送的任何數據，但不行使網絡管理和控制功能。只有當強主VCU發生故障時，弱主VCU將馬上自動接替強主VCU工作，從而保證列車的正常運行。
2．3 配置過程
本設計在CANopen通信網絡的基礎上，以牽引系統為例來設計牽引系統與控制單元之間的通信網絡接口，然后由列車主控制器VCU完成監測過程中數據的處理和虛擬儀器的工作。圖3所示是由VCU完成監測控制的程序流程圖。本文引用地址：http://www.104case.com/article/156520.htm
當系統進行完網絡管理狀態轉換之后，即可對控制系統節點啟動配置過程，具體步驟是在DCU不在線時，由VCU通過SDO周期性詢問DCU
是否在線；如果DCU已經連接到CAN總線上，則由DCU響應VCU的SDO請求；之后，再由VCU配置DCU的Rx PDO和Tx PDO，對象為14xxh和18xxh；之后由VCU配置DCU的消費者心跳，對象為1016h；同時由VCU配置DCU的生產者心跳，對象為1017h；最后，由VCU啟動DCU系統。此時，DCU系統將處于預操作模式，之后，DCU系統將進入操作階段，這時，PDO就能夠進行交換了。
在CANopen網絡對牽引的控制過程中，其傳輸的數據類型有過程數據(PDO)、服務數據(SDO)、網絡管理數據(NMT)、時間戳(TimeStamp)和心跳數據(Heart-Beat)。其中過程數據用于傳輸DCU狀態數據、故障數據、控制指令等；服務數據指的是DCU系統所提供的一個SDO信道，這個信道用于網絡配置；網絡管理表示VCU使用NMT對象來管理和控制DCU通信；時間戳的作用主要是為了同步，通常VCU會周期性地廣播一個標準的時間戳到DCU，以便使DCU實時時鐘與VCU同步；此外，系統中的DCU也將周期性地產生一個心跳信息，這樣，VCU就可以通過檢測DCU心跳信息來了解其狀態；反之亦然。
3 結束語
利用CANopen總線網絡拓撲結構能很好地連接城市軌道列車的各個數據模塊。另外，CANopen總線強大的數據傳輸能力，也可以讓列車通信模塊變得容易擴充。應當說明的是，CANopen總線協議的接口配置對不同的應用系統各有不同，而不同的配置也會影響通信速率，因此，只有合理配置，才能保證整個列車通信系統的正常工作。
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