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1.系統(tǒng)概述
　　在很多應(yīng)用中，我們需要獲取現(xiàn)場(chǎng)總線模塊的數(shù)據(jù)，并參與控制，比如：溫度信號(hào)、濕度信號(hào)、高度信號(hào)等等。我們現(xiàn)在可以采用組態(tài)軟件利用現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸，來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)。為我們獲取應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)提供了方便快捷的解決方案。

2.CANOpen設(shè)備分析
2.1.CANOpen設(shè)備模型
　　CANOpen 設(shè)備模型外部連接CANBus 系統(tǒng)合過(guò)程I/O，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)CAN 總線系統(tǒng)，向高層傳送。設(shè)備模型（圖3）內(nèi)部可以被分為3 部分：
　　● 通信接口（Communication）部分：
　　　提供在總線上收發(fā)通信對(duì)象的服務(wù)。不同CANOpen 設(shè)備間的通信都是
　　　通過(guò)交換通信對(duì)象完成的。
　　● 對(duì)象字典（Object Directory）部分：
　　　對(duì)象字典描述了設(shè)備的功能性。它以特定的方式描述了通信對(duì)象(應(yīng)用數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù))，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的功能性描述。這些對(duì)象通過(guò)一個(gè)16 位的索引和一個(gè)附加的8 位子索引來(lái)訪問(wèn)。對(duì)象字典位于CAN 總線
設(shè)備通信部分和應(yīng)用部分之間，向應(yīng)用程序提供接口，應(yīng)用程序?qū)?duì)象字典進(jìn)行操作就可以實(shí)現(xiàn)CANOpen 通信。
　　● 應(yīng)用（Application）部分：
　　　應(yīng)用部分由用戶編寫(xiě)，包括功能部分和通信部分。通信部分通過(guò)對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)CANopen 通信，而功能部分由用戶根據(jù)應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)。比如CAN 控制器，應(yīng)用程序部分則為過(guò)程控制或數(shù)據(jù)處理邏輯，
需要用戶編寫(xiě)。

圖3[1] CANOpen 設(shè)備模型

2.2.CANOpen設(shè)備應(yīng)用分析
CANOpen 設(shè)備的應(yīng)用可以有下面2 個(gè)層面：
　●操作應(yīng)用層面：現(xiàn)場(chǎng)操作人員、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查人員等關(guān)注；
　●系統(tǒng)設(shè)置層面：系統(tǒng)集成技術(shù)人員、設(shè)備維護(hù)和改造人員等關(guān)注。
　　從操作應(yīng)用層面看，技術(shù)人員主要是通過(guò)已經(jīng)形成的生產(chǎn)線，依靠CANOpen系統(tǒng)完成既定的生產(chǎn)工作，也就是通過(guò)采集的信號(hào)的內(nèi)容展示和分析結(jié)果，關(guān)注的是通過(guò)設(shè)備完成的生產(chǎn)操作。也就是，操作人員關(guān)注通過(guò)正確的操作方法，順利完成生產(chǎn)任務(wù)。這個(gè)層面的用戶是人機(jī)界面系統(tǒng)的最終使用者。工業(yè)人機(jī)界面
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮這個(gè)層面應(yīng)用的需求。
　　從系統(tǒng)設(shè)置層面看，技術(shù)人員要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行裝配、設(shè)置，甚至編程。技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)備的說(shuō)明文檔，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程的需求，進(jìn)行裝配和設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)，每種設(shè)備都有測(cè)試或者配置軟件，尤其邏輯控制設(shè)備，都配置編程軟件，比如PLC，CANOpen 設(shè)備也是如此！首先，這些軟件都已經(jīng)非常成熟，然后，編程通訊往往有很多不開(kāi)放的技術(shù)，所以，我們必須借助于設(shè)備廠商提供的軟件。這個(gè)層面的技術(shù)人員工作，往往是針對(duì)確定的I/O 部分，依照明確的工藝需求，進(jìn)行設(shè)備組態(tài)、系統(tǒng)集成等工作，關(guān)注系統(tǒng)集成部分，也就是根據(jù)操作應(yīng)用層面的具體需求進(jìn)行系統(tǒng)集成。
　　對(duì)于人機(jī)界面的組態(tài)，我們主要是考慮操作應(yīng)用層面的需求，也就是關(guān)注I/O狀態(tài)、控制有關(guān)的參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行結(jié)果的記錄等。這些為基于HMI 的現(xiàn)場(chǎng)總線控制平臺(tái)的協(xié)議通訊模式的實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。

　　HMI 組態(tài)關(guān)注的對(duì)象

　　NMT（Network ManagemenT）網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)：提供網(wǎng)絡(luò)管理（如初始化、啟動(dòng)和停止節(jié)點(diǎn)，偵測(cè)失效節(jié)點(diǎn)）服務(wù)。這種服務(wù)是采用主從通訊模式（所以只有一個(gè)NMT 主節(jié)點(diǎn)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上位機(jī)HMI 系統(tǒng)通過(guò)NMT 對(duì)象，管理網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)或停止CANOpen 節(jié)點(diǎn)。
　　過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象用于在CANOpen 節(jié)點(diǎn)間傳送過(guò)程數(shù)據(jù),如I/O 模塊的I/O 狀態(tài)的讀取和設(shè)定、模擬量采集和模擬量輸出等等。
　　Node 節(jié)點(diǎn)－－>HMI 平臺(tái)（TPDO：發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象）
　　Node 節(jié)點(diǎn)<－－HMI 平臺(tái)（RPDO：接收過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象）

系統(tǒng)配置關(guān)注對(duì)象
　　服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象（SDO：Server Data Object）服務(wù)用于讀寫(xiě)節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典（Object Dictionary）用來(lái)在設(shè)備之間傳輸大的低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)，典型的是用來(lái)配置CANopen 網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。
　　部分管理報(bào)文：
　　預(yù)定義報(bào)文或者特殊功能對(duì)象，比如修改節(jié)點(diǎn)ID，重新設(shè)置通訊波特率等。

2.3.CANOpen標(biāo)識(shí)符
　　為了減小簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)工作量，CANopen 定義了強(qiáng)制性的缺省標(biāo)識(shí)符（CAN-ID）分配表。這些標(biāo)志符在預(yù)操作狀態(tài)下可用，通過(guò)動(dòng)態(tài)分配還可修改他們。CANopen 設(shè)備必須向它所支持的通訊對(duì)象的提供相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。
　　缺省ID 分配表是基于11 位CAN－ID，包含一個(gè)4 位的功能碼部分和一個(gè)7位的節(jié)點(diǎn)ID(Node-ID)部分。如圖4 所示。

　　Node-ID：對(duì)應(yīng)CANOpen 設(shè)備，由系統(tǒng)集成商定義，例如通過(guò)設(shè)備上的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置。Node-ID 范圍是1~127（0 不允許被使用）。
　　Function Code：確定CAN 幀的類型，比如：PDO 和SDO：對(duì)應(yīng)CANOpen設(shè)備的寄存器。在CANOpen 設(shè)備中，常用的PDO 為0x180+Node-ID。其中0x180就是指Functon Code。SDO 是用來(lái)在設(shè)備之間傳輸大的低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象，典型的功能是配置CANopen 網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。
　　PDO 用來(lái)傳輸8 字節(jié)或更少數(shù)據(jù)，沒(méi)有其它協(xié)議預(yù)設(shè)定（意味著數(shù)據(jù)內(nèi)容已預(yù)先定義）。比如：某傾角傳感器上傳的為7 個(gè)字符，因此它有8 個(gè)PDO 數(shù)據(jù)需要傳到現(xiàn)場(chǎng)總線上。標(biāo)識(shí)符的格式為T(mén)PDO=0X180+NODE_ID，因此發(fā)送的PDO 可以表示為表3.1 的描述。

表3.1 CANOpen 設(shè)備的PDO

3.組態(tài)軟件通訊分析
3.1.PC-based的CAN總線接入
　　組態(tài)軟件建立在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之上，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)驅(qū)動(dòng)接口采集總線系統(tǒng)中PLC、智能儀表和其他設(shè)備的信息，詳細(xì)架構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)圖1。

　　組態(tài)軟件與硬件設(shè)備組成的CAN 總線系統(tǒng)，詳細(xì)組成請(qǐng)見(jiàn)圖2。

3.2.HMI和CANOpen系統(tǒng)中位置
　　簡(jiǎn)單系統(tǒng)：HMI + CANOpen 從站模塊
　　復(fù)雜系統(tǒng)：HMI 系統(tǒng)+CANOpen 主站模塊+CANOpen 從站模塊+診斷和配置節(jié)點(diǎn)
　　HMI 主要處于CANOpen 系統(tǒng)監(jiān)視和存儲(chǔ)、分析等

4.組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)分析
4.1.組態(tài)軟件CAN驅(qū)動(dòng)特殊性分析
　　用于人機(jī)交互部分：
　　應(yīng)用組態(tài)層保證數(shù)據(jù)發(fā)送成功。
　　驅(qū)動(dòng)層保證成功。
　　用于監(jiān)視部分：
　　采集的實(shí)時(shí)性保障；
　　采集的完整性保<