基于CANOPEN的智能消防水炮系統設計

CAN控制器采用了PHILIPS公司生產的應用于汽車和一般工業環境的獨立CAN總線控制器，它支持基本型CAN模式和增強型CAN模式。它具有完成高性能CAN通信協議所要求的全部必要特性。CAN總線驅動器80C250是CAN控制器和物理總線之間的接口，可以提供對總線的差動發送和接收功能。而且，CAN控制器SJA1000和CAN總線驅動器80C250之間是通過高速光耦TL113相連，這樣就很好的實現了總線上各個CAN節點間的電氣隔離。不過，光耦部分電路所采用的兩個電源必須也完全隔離，否則就失去了采用光耦的意義。
3.2 節點對象字典的建立
網絡中的每個設備都需要有一個對象字典。在本系統中，有一個主節點和十三個從節點。在各個節點中都采用預定義連接集中規定的十一位ID。它由四位功能碼和七位節點ID組成。考慮到系統今后的可擴展性，設定十三個子節點的節點號為8-20.下面以主節點為例介紹對象字典的創建。
從節點需要能夠訪問主節點的對象字典，因此，主節點需要一個SDO。主節點需要向十三個從節點發送數據，因此需要十三個Tx―PDO和十三個Rx―PDO。每個PDO又由PDO通訊參數（PDO Parameter）和PDO映射參數（PDO Mapping）兩部分組成。如下表所示：

另外，主節點需要對網絡中的從節點進行管理，因此需要有管理對象（NMT）。系統還有緊急的信息需要發送，因此需要有一個緊急事件對象（Emergency Object）。
一個節點的對象字典是在電子數據文檔（EDS：Electronic data sheet)中描述的。節點本身只需要能夠提供對象字典中必需的對象以及其它可選擇、構成節點部分可配置功能的對象。
3.3 節點軟件實現
節點的軟件從內容上可以分為一個組成部分：基本功能部分，包括節點的通訊初始化和硬件設備的初始化，定義和訪問對象字典，進行PDO通訊和SDO通訊；錯誤處理和節點的管理部分，當節點發生錯誤或者節點狀態發生改變時進行相應的操作；擴展功能部分，用于在系統的硬件發生變化時對節點的狀態和相關參數進行再設置。
3.4 網絡初始化流程
CANopen網絡的初始化流程如圖3所示：

在智能消防炮網絡中，每個節點在上電和內部初始化后自動進入預操作狀態（Pre―operational state）。處于該狀態中的從節點可以通過SDO被配置參數，但不允許進行PDO通訊。工控機主節點可以通過NMT使各個從節點進入操作狀態（Operational state）。在操作狀態中，允許PDO通訊。主節點還可以使從節點進入停止狀態（Stopped State）。在停止狀態中，既不允許PDO通訊也不允許SDO通訊，節點可以專業做自己的事情。可以從停止狀態回到預操作狀態或者操作狀態。
4.結束語
智能消防水炮系統作為大空間建筑的重要消防設施，近年來越來越受到人們的重視。而CAN總線在各個領域都有很好的應用前景，CANopen是一種公開的協議。將CANopen應用層協議應用于消防水炮系統的設計中，不僅可以提系統通訊的效率和通訊的可靠性，而且能夠據推動智能消防水炮系統以CANopen協議為平臺標準化。
本文作者創新點：首次將CAN總線和CANopen協議應用于智能消防水炮系統的設計。