CANOpen编码器说明指导书.doc

1、CANopen介绍12、通信对象13、CANopen预定义连接集34、编码器54.1 编码器说明54.2 接线说明55、Object directory(对象字典)75.1 Detailed description of the communication parameters(通讯子协议区域)75.1.1 Object 1000h: Device type(设备类型)75.1.2 Object 1001h: Error register(错误寄存器)75.1.3 Object 1003h: Predefined error field(预定义错误区域)75.1.4 Object 1005h: COB-ID for SYNC(SYNC标志符)85.1.5 Object 1008h: Manufacturer device name(制造商设备名)85.1.6 Object 1009h: Hardware version(硬件版本)85.1.7 Object 100Ah: Software version(软件版本)85.1.8 Object 100Ch und 100Dh: Guard Time and life time factor(节点保护参数)85.1.9 Object 1010h: Save parameters(保留参数)95.1.10 Object 1011h: restore default parameters(恢复默认参数值)95.1.11 Object 1014h: COB-ID emergency messages(EMCY标志符)95.1.12 Object 1017h: Producer Heartbeat Time(Heartbeat报文周期)105.1.13 Object 1018h: Identity Object(设备ID)105.1.14 Object 1800h: 1.transmit PDO parameter (TXPDO1 异步)105.1.15 Object 1801h: 2.transmit PDO parameter (TXPDO2 同时)105.2 Detailed Description of the Manufacturer(制造商特定子协议区域)115.2.1 Object h: Mode(工作模式)115.2.2 Object h: LocalAddress(编码器通讯地址)125.2.3 Object h: Max_LoopValue(循环测量时最大值)125.2.4 Object h: Min_BackForthValue(往复测量时最小值)125.2.5 Object h: Max_BackForthValue(往复测量时最大值)125.3 Detailed Description of the General Encoder Parameters(标准设备子协议区域)135.3.1 Object 6000h: Operating parameters(操作参数)135.3.2 Object 6003h: Preset value(外部置位设定值)135.3.3 Object 6004h: Value of position(编码器目前位置值)145.2.6 Object 6200h: Cyclic timer(发送测量值间隔时间)145.3.4 Object 6500h: Operating status(操作状态)145.3.5 Object 6501h: SingleTurn resolution(每圈对应测量值)145.3.6 Object 650Bh: Serial number(出厂序号)146、RS232通讯参数157、Layer-Setting-Service (LSS)16附：CANopen报文分析181、CANopen介绍从OSI网络模型角度来看同，现场总线网络通常只实现了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）、第7层（应用层）。因为现场总线通常只包含一个网段，所以不需要第3层（传输层）和第4层（网络层），也不需要第5层（会话层）第6层（描述层）作用。 CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898标准）；实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware）。 同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有要求应用层，本身并不完整，需要一个高层协议来定义CAN报文中11/29位标识符、8字节数据使用。而且，基于CAN总线工业自动化应用中，越来越需要一个开放、标准化高层协议：这个协议支持多种CAN厂商设备互用性、交换性，能够实现在CAN网络中提供标准、统一系统通讯模式，提供设备功效描述方法，实施网络管理功效。 应用层（Application layer）：为网络中每一个有效设备全部能够提供一组有用服务和协议。 通讯描述（Communication profile）：提供配置设备、通讯数据含义，定义数据通讯方法。 设备描述（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范行为。 下面章节将介绍基于CAN高层协议：CAL协议和基于CAL协议扩展CANopen协议。CANopen协议是CAN-in-Automation(CiA)定义标准之一，而且在公布后很快就取得了广泛认可。尤其是在欧洲，CANopen协议被认为是在基于CAN工业系统中占领导地位标准。大多数关键设备类型，比如数字和模拟输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器，全部在称为“设备描述”协议中进行描述；“设备描述”定义了不一样类型标准设备及其对应功效。依靠CANopen协议支持，能够对不一样厂商设备经过总线进行配置。 2、通信对象CANopen 指定有四类通信对象。第一类通信对象是用8 个字节数据字段把过程数据对象PDO(Process Data Objects)映象到一个单一CAN 帧从而传输应用对象每个PDO 有一个唯一标识符且能够仅经过一个节点发送但其接收者可不止一个(生产者/消费者通信) 发送PDO 可用多个方法如由内部事件驱动由内部定时器驱动由远程请求驱动和由接收到来自特定节点一个同时信息驱动应用对象和支持传送方法缺省映象在对象字典中对每一个PDO 全部作了描述PDO 标识符含有高优先级以确保良好实时性能假如需要硬实时控制那么系统设计者可为每个PDO 组态一个严禁时间(inhibit-time) 该“严禁时间”严禁在特定时间内发送这个对象所以设计者可对多个对象设计一个确定PDO 行为发送PDO 无需确定PDO 映象对象中定义了被在PDO 内传送应用对象它描述了所映象应用对象次序和长度在预操作状态(Pre-Operational State)期间支持动态PDO 映象设备必需支持这个功效若在预操作状态下支持动态映象则服务数据对象SDO 用户负责数据一致性。第二类通信对象是传送组态数据服务数据对象SDO(Service Data Objects) 组态数据有时多于8 个字节SDO 传输协议许可传送任意长度数据对象第一段内第一个字节包含必需数据流控制信息它包含为克服众所周知双重接收CAN 帧问题而设置一个触发位第一段内第2 4 字节包含要读出或写入对象字典登入项索引和子索引第一段内最终四个字节可用于组态数据用一样CAN标识符第二段和其后继段包含控制字节和多达7 个字节组态数据接收者确定每个字节方便有点对点通信(用户/服务器)。第三类通信对象是网络管理对象节点保护对象(Nodeguarding Object)和NMT 对象节点保护对象。是由NMT 主站节点远程请求含有一个字节CAN 帧数据字节关键包含节点状态节点保护时间在对象定时发送节点保护时间在对象字典中也作了要求而且能够由SDO 进行组态另外还要求了保护时间寿命(Life Guarding Time) 在该时间区内NMT 主站必需保护一个NMT 从站这就确保了即使在主站不存在情况下节点仍能以用户指定方法作出反应NMT 对象映象到一个单一带有2 个字节数据长度CAN 帧它标识符为0 第一个字节包含命令说明符第二个字节包含必需实施此命令设备节点标识符(当节点标识符为0 时全部节点必需实施此命令) 由NMT 主站发送NMT 对象强制节点转换成另一个状态CANopen 状态机要求了初始化状态子程序操作操作状态和停止(正式为准备)状态在加电后每个CANopen 处于初始化状态然后自动地转换到预操作状态在此状态下提供了同时对象和节点保护还许可SDO 传送假如NMT 主站已将一个或多个节点设置为操作状态则许可她们发送和接收PDO 在停止状态除NMT 对象外不许可通信初始化状态又分成三个子状态以使全部或部分节点复位在Reset_Application 子状态中制造商专用(manufacture-specific)行规区域和标准化设备行规区域参数均设置成它们缺省值在Reset_Communication 子状态中通信行规区域参数设定为它们通电(power-on)值第三个子状态是初始化状态在通电后或复位通信后或复位应用后节点自动地进入此状态通电值(Power-on)是上一次存放参数。第四类通信对象是应急对象。由设备内部出现致命错误来触发并从相关应用设备上应急用户发送所以应急对象适适用于中止类型报警信号每个“错误事件”(error event)只能发送一次应急对象只要在设备上不发生新错误就不得再发送应急对象零个或多个应急对象消费者可接收这些应急消费者反应是由应用指定CANopen 定义了应急对象中要传送若干个应急错误代码它是一个单一含有8 个数据字节CAN 帧。3、CANopen预定义连接集 为了减小简单网络组态工作量，CANopen定义了强制性缺省标识符（CAN-ID）分配表。这些标志符在预操作状态下可用，经过动态分配还可修改她们。CANopen设备必需向它所支持通讯对象提供对应标识符。 缺省ID分配表是基于11位CANID，包含一个4位功效码部分和一个7位节点ID(Node-ID)部分。图3-1所表示。 图3-1 预定义连接集ID Node-ID由系统集成约定义。Node-ID范围是1127（0不许可被使用）。以下表格CANopen预定义主/从连接集CAN标识符分配表。 注意： PDO/SDO 发送/接收是由（slave）CAN节点方观察。 NMT 错误控制包含节点保护（Node Guarding），心跳报文（Heartbeat）和Boot-up协议。 4、编码器4.1 编码器说明此转换板和Agilent AEAS7000系列13位/16位绝对编码器组件配合使用。安装电阻R11后，选择使用13位编码器，安装电阻R12后，选择使用16位编码器。电阻R11和R12不能同时安装。该编码器以标准CAN OPEN协议(CiA DSP 406)为基础，增加了部分制造商特定参数。4.2 接线说明使用专用线缆。线长1.5m。编码器近端处内屏蔽层套热缩管接SCREEN。使用热缩管套住内屏蔽层及内部电线。编码器近端外层护套离线头距离为8cm。编码器远端处内屏蔽层剪断并悬空，且必需和0V和外屏蔽层绝缘，使用热缩管套住内屏蔽层及内部电线，各色导线留长5cm。注意：内屏蔽层必需缩紧在热缩管内，不得漏出UB棕色外部供电，936V0V白色外部供电0VCLR黄色外部清零信号，高有效，936V，以0V线为参考TXD粉红RS232 TXDGND灰色编码器内部0V，应和外部供电0V保持绝缘RXD蓝色RS232 RXDSCREEN接内屏蔽层。内屏蔽层另外一端应剪断并悬空，且必需和0V和外屏蔽层绝缘紫色应剪断GND黑色编码器内部0V（CAN GND），应和外部供电0V保持绝缘CAN红色CAN总线负CAN绿色CAN总线正CANopen编码器电缆屏蔽层连接：使用两根电缆时情况UB、0V、CLR、TXD、GND、RXD使用一根屏蔽线，屏蔽层一端接编码器壳体（应在壳体内线缆密封接头处环形散开，使用金属螺母和防松垫圈把屏蔽层压紧在壳体内侧），屏蔽层另外一端应妥善接大地GND、CAN、CAN使用一根屏蔽线，屏蔽层一端接电路板上SCREEN处，屏蔽层另外一端应悬空，且必需和0V和另外一根屏蔽线屏蔽层绝缘使用一根双屏蔽电缆时情况外屏蔽层一端接编码器壳体（应在壳体内线缆密封接头处环形散开，使用金属螺母和防松垫圈把屏蔽层压紧在壳体内侧），外屏蔽层另外一端应妥善接大地。内屏蔽层一端接电路板上SCREEN处，内屏蔽层另外一端应悬空，且必需和0V和外屏蔽层绝缘。使用热缩管套住内屏蔽层及内部电线，各色导线留长5cm。RS232接口使用RS232接口设计用来对编码器进行CANopen节点地址和波特率设定，及出厂诊疗时使用。修改编码器CANopen节点地址和波特率之外情况，提议用户不要使用RS232接口。TXD（粉红）、RXD（蓝色）和GND（灰色）不要连接，且做好线头处理，相互之间不能短路，也不能和其它线短路。违反上述要求，可能会造成编码器损坏或电磁兼容（EMC）性能下降。5、Object directory(对象字典)5.1 Detailed description of the communication parameters(通讯子协议区域)5.1.1 Object 1000h: Device type(设备类型)提供设备外形和所使用设备类型信息：1000VARDevice typeUnsigned32roM数据内容Device type numberEncoder typeByte 0 (LSB)Byte 1Byte 2Byte 3 (MSB)96h*01h*01h (单圈绝对编码器)02h (多圈绝对编码器)00h5.1.2 Object 1001h: Error register(错误寄存器)错误寄存器，在这指示出设备发生错误：1001VARError registerUnsigned8roM数据内容：Bit 0 = 1: 通常性错误Bit 1.7 : 保留5.1.3 Object 1003h: Predefined error field(预定义错误区域)预定义错误区域，发生错误在这里能显示出来，最近4个错误将会被存放在错误区域。1、Sub-Index0包含有多少个错误被存贮。2、最新错误将会被存放在Sub-Index 1里，已经存在将会向后移一位。3、假如Sub-Index 0被写入0，全部错误将会被删除。1003ARRAYPredefined error fieldUnsigned32roO 5.1.4 Object 1005h: COB-ID for SYNC(SYNC标志符)定义SYNC报文COB-ID。另外，它还定义设备产生还是接收SYNC报文。1005VARCOB-ID for SYNCUnsigned32rwO 数据内容：Bit 0.10: 11位ID; Standard-ID = 80hBit 11.29: 0 (reserviert for 29 Bit Identifier devices)Bit 30: 0 (设备不产生SYNC)Bit 31: 1 (设备接收到SYNC报文)5.1.5 Object 1008h: Manufacturer device name(制造商设备名)包含制造商设备名称1008VARdevice nameVis-StringroO 数据内容：GEMPLE GAM605.1.6 Object 1009h: Hardware version(硬件版本)包含硬件版本号1009VARHardware versionVis-StringroO 数据内容： V1.005.1.7 Object 100Ah: Software version(软件版本)包含软件版本号100AVARSoftware versionVis-StringroO 数据内容： V5.18 5.1.8 Object 100Ch und 100Dh: Guard Time and life time factor(节点保护参数)定义节点保护参数。100CVARGuard TimeUnsigned16rwO 100DVARlife time factorUnsigned8rwO 数据内容：Monitoring time: 0000.FFFFh ms; standard value: = 0hLife time factor: 00.FFh; standard value = 0h5.1.9 Object 1010h: Save parameters(保留参数)在Sub-Index 1写入命令“save”(0x65766173h)，参数将会存入存放器中。h，h，h，h，h，6003h，6501h，650Bh等对象经过写入命令方法进行保留。1010ARRAYSave parametersUnsigned32rwO 数据内容：写入: 读取:Byte 0: 73h (s) Bit 0 = 1: 设备经过命令保留参数Byte 1: 61h (a) Bit 1 = 0: 设备不能自动保留Byte 2: 76h (v)Byte 3: 65h (e) Bit 2.31 = 0: 保留5.1.10 Object 1011h: restore default parameters(恢复默认参数值)在Sub-Index1写入命令“load”(0x64616F6Ch)，参数将会恢复成标准值，并存入存放器中。h，h，h，h，h，6003h，6501h，650Bh等对象经过写入命令方法进行存贮。1010ARRAYrestore default parametersUnsigned32rwO 数据内容：写入: 读取:Byte 0: 6Ch (l) Bit 0 = 1: 设备支持恢复标准值Byte 1: 6Fh (o) Byte 2: 61h (a) Bit 1.31 = 0: 保留Byte 3: 64h (d)5.1.11 Object 1014h: COB-ID emergency messages(EMCY标志符)定义emergency报文COB-ID。1024VARCOB-ID emergency messagesUnsigned32rwO 数据内容：Bit 0.10: 11位ID; Standard-ID = 80h+Node-IDBit 11.29: 0 (reserviert for 29 Bit Identifier devices)Bit 30, 31: 保留5.1.12 Object 1017h: Producer Heartbeat Time(Heartbeat报文周期)定义heartbeat报文周期时间，假如没有使用Producer Heartbeat Time为0。时间为1ms倍数。1017VARProducer_Heartbeat_TimeUnsigned16rwO 5.1.13 Object 1018h: Identity Object(设备ID)读取设备ID。1018VARIdentity ObjectroM 数据内容：Sub-Index 0h : ro 发送固定值4Sub-Index 1h : ro 发送Vendor-ID (0000003Fh)Sub-Index 2h : 发送产品代码(00000000h)Sub-Index 3h : ro 发送SW修订号(00000100h)Sub-Index 4h : ro 发送编码器序号(00000001h)标准值只有在Reset Node操作后有效。5.1.14 Object 1800h: 1.transmit PDO parameter (TXPDO1 异步)这个对象包含PDO1参数。1800RECORD1.transmit PDO parameterrwM 数据内容：SUB Index 0h: ro; 发送定值5。SUB Index 1h: COB ID Default Value：180h + Node-IDSUB Index 2h: transmission type(传输类型)Default Value = FEh (254) (异步)SUB Index 3h: Inhibit time; 即两个连续PDO传输最小间隔时间(单位:0.1ms)Default Value = 5000；SUB Index 5h: Event time; 当超出定时时间后，一个PDO能够被触发。(单位:1ms)Default Value = 0；5.1.15 Object 1801h: 2.transmit PDO parameter (TXPDO2 同时)这个对象包含PDO2参数。1801RECORD2.transmit PDO parameterrwM 数据内容：SUB Index 0h: ro; 发送定值5。SUB Index 1h: COB ID Default Value：280h + Node-IDSUB Index 2h: transmission type (传输类型)Default Value = 1h (同时)，传送在一个SYNC消息后触发。SUB Index 3h: Default Value = 0；SUB Index 5h: Default Value = 0；5.2 Detailed Description of the Manufacturer(制造商特定子协议区域)5.2.1 Object h: Mode(工作模式)VARModeUnsigned8rwO 数据内容：工作模式Mode各位定义：MSBLSB含义76543210保留保留保留00角度测量模式01长度测量模式10速度测量模式11输出编码器内码（二进制）0设置顺时针为正方向1设置逆时针为正方向0单圈测量模式1多圈测量模式0循环测量测量模式，测量值在0最大值之间循环，测量值大于最大设定值时变成0，重新开始循环。1往复测量测量模式，测量值在最小设定值最大设定值之间往复，测量值大于最大设定值时输出最大设定值，小于最小设定值时输出最小设定值5.2.2 Object h: LocalAddress(编码器通讯地址)VARLocalAddressUnsigned8rwO LocalAddress: 编码器RS232通讯地址，出厂值为05.2.3 Object h: Max_LoopValue(循环测量时最大值)VARMax_LoopValueUnsigned32rwO Max_LoopValue: 循环测量时最大值，出厂值为36000数据内容：角度测量模式时，单位为0.01度长度测量模式时，单位和SingleTurn resolution一致角度、长度单圈测量往复模式时，此值必需小于SingleTurn resolution角度、长度单圈测量循环模式时，此值必需是每圈对应测量值LengthPerRound整分数之一速度测量模式时，忽略此值标定模式时，忽略此值5.2.4 Object h: Min_BackForthValue(往复测量时最小值)VARMin_BackForthValueSigned32rwO Min_BackForthValue : 往复测量时最小值，出厂值为0数据内容：角度测量模式时，单位为0.01度长度测量模式时，单位和LengthPerRound一致角度、长度单圈测量往复模式时，此值必需大于1LengthPerRound，小于LengthPerRound，且Max_BackForthValueMin_BackForthValue LengthPerRound角度、长度单圈往复测量模式时，此值要求了一圈起点，一圈对应位置Min_BackForthValue（LengthPerRound+ Min_BackForthValue）速度测量模式时，忽略此值标定测量模式时，忽略此值5.2.5 Object h: Max_BackForthValue(往复测量时最大值)VARMax_BackForthValueSigned32rwO Max_BackForthValue: 往复测量时最大值，出厂值为36000数据内容：角度测量模式时，单位为0.01度长度测量模式时，单位和SingleTurn resolution一致角度、长度单圈测量往复模式时，此值必需大于1SingleTurn resolution，小于SingleTurn resolution，且Max_BackForthValueMin_BackForthValue 进入配置模式Send :7E5 11 20 00 00 00 00 00- 设置新节点地址为0x20Receive:7E4 11 00 00 00 00 00 00 00- SuccessSend :7E5 17 00 00 00 00 00 00 00-存贮配置Receive:7E4 17 00 00 00 00 00 00 00- SuccessSend :7E5 04 00 00 00 00 00 00 00- 进入操作模式(重启)Receive:720- New bootup message2. Setting baudrate(设置波特率)Send :7E5 04 01 00 0