基于CANOPEN的智能消防水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CAN控制器采用了PHILIPS公司生產(chǎn)的應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨(dú)立CAN總線控制器，它支持基本型CAN模式和增強(qiáng)型CAN模式。它具有完成高性能CAN通信協(xié)議所要求的全部必要特性。CAN總線驅(qū)動(dòng)器80C250是CAN控制器和物理總線之間的接口，可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。而且，CAN控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動(dòng)器80C250之間是通過(guò)高速光耦TL113相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過(guò)，光耦部分電路所采用的兩個(gè)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(jié)點(diǎn)對(duì)象字典的建立
網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都需要有一個(gè)對(duì)象字典。在本系統(tǒng)中，有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和十三個(gè)從節(jié)點(diǎn)。在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中都采用預(yù)定義連接集中規(guī)定的十一位ID。它由四位功能碼和七位節(jié)點(diǎn)ID組成?？紤]到系統(tǒng)今后的可擴(kuò)展性，設(shè)定十三個(gè)子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)為8-20.下面以主節(jié)點(diǎn)為例介紹對(duì)象字典的創(chuàng)建。
從節(jié)點(diǎn)需要能夠訪問(wèn)主節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典，因此，主節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)SDO。主節(jié)點(diǎn)需要向十三個(gè)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此需要十三個(gè)Tx―PDO和十三個(gè)Rx―PDO。每個(gè)PDO又由PDO通訊參數(shù)（PDO Parameter）和PDO映射參數(shù)（PDO Mapping）兩部分組成。如下表所示：

另外，主節(jié)點(diǎn)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，因此需要有管理對(duì)象（NMT）。系統(tǒng)還有緊急的信息需要發(fā)送，因此需要有一個(gè)緊急事件對(duì)象（Emergency Object）。
一個(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典是在電子數(shù)據(jù)文檔（EDS：Electronic data sheet)中描述的。節(jié)點(diǎn)本身只需要能夠提供對(duì)象字典中必需的對(duì)象以及其它可選擇、構(gòu)成節(jié)點(diǎn)部分可配置功能的對(duì)象。
3.3 節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)
節(jié)點(diǎn)的軟件從內(nèi)容上可以分為一個(gè)組成部分：基本功能部分，包括節(jié)點(diǎn)的通訊初始化和硬件設(shè)備的初始化，定義和訪問(wèn)對(duì)象字典，進(jìn)行PDO通訊和SDO通訊；錯(cuò)誤處理和節(jié)點(diǎn)的管理部分，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)誤或者節(jié)點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作；擴(kuò)展功能部分，用于在系統(tǒng)的硬件發(fā)生變化時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行再設(shè)置。
3.4 網(wǎng)絡(luò)初始化流程
CANopen網(wǎng)絡(luò)的初始化流程如圖3所示：

在智能消防炮網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在上電和內(nèi)部初始化后自動(dòng)進(jìn)入預(yù)操作狀態(tài)（Pre―operational state）。處于該狀態(tài)中的從節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)SDO被配置參數(shù)，但不允許進(jìn)行PDO通訊。工控機(jī)主節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)NMT使各個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入操作狀態(tài)（Operational state）。在操作狀態(tài)中，允許PDO通訊。主節(jié)點(diǎn)還可以使從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)（Stopped State）。在停止?fàn)顟B(tài)中，既不允許PDO通訊也不允許SDO通訊，節(jié)點(diǎn)可以專業(yè)做自己的事情。可以從停止?fàn)顟B(tài)回到預(yù)操作狀態(tài)或者操作狀態(tài)。
4.結(jié)束語(yǔ)
智能消防水炮系統(tǒng)作為大空間建筑的重要消防設(shè)施，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的重視。而CAN總線在各個(gè)領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景，CANopen是一種公開(kāi)的協(xié)議。將CANopen應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用于消防水炮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不僅可以提系統(tǒng)通訊的效率和通訊的可靠性，而且能夠據(jù)推動(dòng)智能消防水炮系統(tǒng)以CANopen協(xié)議為平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：首次將CAN總線和CANopen協(xié)議應(yīng)用于智能消防水炮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。