PB-B-CANDK總線橋在風力發電系統中的應用

3.1.2 CANopen協議簡介

CANopen協議是CAN-in-Automation(CiA)定義的標準之一，并且在發布后不久就獲得了廣泛的承認。尤其是在歐洲，CANopen協議被認為是在基于CAN的工業系統中占領導地位的標準。大多數重要的設備類型，例如數字和模擬的輸入輸出模塊、驅動設備、操作設備、控制器、可編程控制器或編碼器，都在稱為"設備描述"的協議中進行描述；"設備描述"定義了不同類型的標準設備及其相應的功能。依靠CANopen協議的支持，可以對不同廠商的設備通過總線進行配置。

在CANopen網絡中的通信信息以對象來進行描述的。CANopen通信模型定義了4種報文（通信對象）：網絡管理報文（NMT）、服務數據對象（SDO）、過程數據對象（PDO）和特殊功能對象。

SDO采用客戶機服務器模式，其中訪問者被稱作客戶（client），對象字典被訪問且提供所請求服務的設備被稱為服務器（server）。SDO客戶機能夠通過使用索引和子索引來訪問設備（服務器）對象字典中的條目或項（對象）。客戶機的請求報文和服務器的應答報文總是包含8個字節（但不是所有的數據字節都一定有意義）。每個客戶的請求一定有來自服務器的應答。SDO的兩種傳送機制為：加速傳送、分段傳送。

PDO對象用來傳輸實時數據，PDO對象采用生產者消費者模式。數據從一個生產者傳到一個或多個消費者。數據傳送限制在1到8個字節（例如，一個 PDO可以傳輸最多64個數字I/O值，或者4個16位的AD值）。PDO通訊沒有額外的協議規定。PDO由兩種類型的使用：數據發送和數據接收。它們以 TPDO和RPDO區分。

PDO可以有多種傳輸方式，其中，同步傳輸是指為了使設備同步，又一個同步應用程序周期性地發送一個同步對象（SYNC對象）。異步傳輸是由遠程幀觸發傳送或由設備子協議中規定的對象特定事件觸發傳送。

3.2 PB-B-CANDK產品設計特點

? 成熟可靠的器件選型及結構設計，使得PB-B-CANDK總線橋能夠很好的適應風電現場溫差變化大、高海拔、鹽鹵腐蝕等工作環境。PB-B-CANDK總線橋工作環境溫度可達-33-+55℃，具有高海拔實際使用工作報告。

? 高速、實時實現PROFIBUS-DP設備與CANOPEN設備之間的數據交換；DP端支持12M波特率高速通信，CANopen端報文連續發送時間隔可小于1ms，保證通信數據在PB-B-CANDK總線橋中的延遲時間不超過10ms。

? 利用CANOPEN的“心跳”，PB-B-CANDK總線橋可主動向CANopen主控系統提供自身模塊在Canopen通信中的當前狀態。

? PB-B-CANDK總線橋有著完善的數據包校驗協議及數據包拼接協議，保證了通信中的數據一致性與完整性。

? PB-B-CANDK總線橋完美地實現了風電系統中PROFIBUS系統（或設備）與CANOPEN設備（或系統）的互連。

3.3 產品技術指標

⑴ PROFIBUS-DP/V0協議，符合：GB/T 20540-2006：測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線第3部分：PROFIBUS規范和IEC61158：2003TYPE10；

⑵ 標準PROFIBUS-DP驅動接口, 波特率自適應，最大波特率12M；

⑶ PROFIBUS 輸入/輸出數量按客戶定制要求設置為固定值：96 Input Bytes + 32 Output Bytes；通用產品PROFIBUS輸入/輸出數量最大可達 Input Bytes + Output Bytes≤232 Bytes。

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

(5) CAN接口波特率： 250K，符合用戶要求；通用產品CAN接口波特率：5K~1M可選。

(6) CANopen通信數據：4個TPDO（NodeID為0x181~0x184，共32個字節），12個RPDO（NodeID為0x201~0x20C，共96個字節），這些PDO分別對應著DP端的96個字節輸入數據，和32個字節的輸出數據；

(7) 電源電壓：24 VDC(±20％)

(8) 額定電流：170 mA (24 VDC時)

(9) 環境溫度：

運輸和存儲：-40℃～+70℃

工作溫度：-33℃～+55℃

(10) 工作相對濕度：5~95%

(11) 外形尺寸：寬（82mm）×長（113mm）× 厚（39mm）；

(12) 安裝方式：35mm導軌；

(13) 防護等級：IP20；

(14) 重量：約230g。

3.4 現場應用

現場應用，見圖3.

北京鼎實的PB-B-CANDK位于風力發電機機艙中，主要作用為通過CANOPEN通信，讀取DEIF風機控制器的角度，溫度，轉速，電流電壓等信息，PB-B-CANDK總線橋將這些在CANOPEN網絡中獲得的信息數據映射到DP端，并作為DP輸入數據發送給主站（倍福PLC）；

DP主站（倍福PLC）接收PB-B-CANDK總線橋發送的數據，并對各個參數進行實時的控制，以確保電機的穩定工作。DP主站的控制以DP輸出數據的形式發給PB-B-CANDK總線橋，并由總線橋轉換為CANOPEN通信PDO發送給DEIF風機控制器。

四、結束語

CAN/CANOPEN設備與PROFIBUS主控制器之間的系統集成，是工業控制系統中經常碰到的難題。北京鼎實科技以協議轉換網關為技術專長，在工廠自動化控制系統中其產品得到廣泛應用。本文介紹的是在風力發電系統中遇到的CAN協議設備向PROFIBUS主控系統集成問題，在這種應用場合中，系統對鼎實網關的實時性（及網關的協議轉換延時）、低溫工作環境、高海拔環境、鹽鹵腐蝕等問題提出了新的要求。北京鼎實為此推出專用于風電行業的PROFIBUS/CANOPEN總線橋PB-B-CANDK，很好的解決了風電行業對網關的特殊要求。經上海某外企、重慶某國企、河北某國企等風電行業廠家在國內很多風電場地實際應用，反映效果良好。