PB-B-CANDK總線橋在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用

3.1.2 CANopen協(xié)議簡介

CANopen協(xié)議是CAN-in-Automation(CiA)定義的標準之一，并且在發(fā)布后不久就獲得了廣泛的承認。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占領導地位的標準。大多數(shù)重要的設備類型，例如數(shù)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(xié)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(xié)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(shù)據(jù)對象（SDO）、過程數(shù)據(jù)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）?？蛻魴C的請求報文和服務器的應答報文總是包含8個字節(jié)（但不是所有的數(shù)據(jù)字節(jié)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(shù)據(jù)，PDO對象采用生產者消費者模式。數(shù)據(jù)從一個生產者傳到一個或多個消費者。數(shù)據(jù)傳送限制在1到8個字節(jié)（例如，一個 PDO可以傳輸最多64個數(shù)字I/O值，或者4個16位的AD值）。PDO通訊沒有額外的協(xié)議規(guī)定。PDO由兩種類型的使用：數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。它們以 TPDO和RPDO區(qū)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(fā)送一個同步對象（SYNC對象）。異步傳輸是由遠程幀觸發(fā)傳送或由設備子協(xié)議中規(guī)定的對象特定事件觸發(fā)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(xiàn)場溫差變化大、高海拔、鹽鹵腐蝕等工作環(huán)境。PB-B-CANDK總線橋工作環(huán)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(xiàn)PROFIBUS-DP設備與CANOPEN設備之間的數(shù)據(jù)交換；DP端支持12M波特率高速通信，CANopen端報文連續(xù)發(fā)送時間隔可小于1ms，保證通信數(shù)據(jù)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(tǒng)提供自身模塊在Canopen通信中的當前狀態(tài)。

? PB-B-CANDK總線橋有著完善的數(shù)據(jù)包校驗協(xié)議及數(shù)據(jù)包拼接協(xié)議，保證了通信中的數(shù)據(jù)一致性與完整性。

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

3.3 產品技術指標

⑴ PROFIBUS-DP/V0協(xié)議，符合：GB/T 20540-2006：測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線第3部分：PROFIBUS規(guī)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(shù)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(shù)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(shù)據(jù)：4個TPDO（NodeID為0x181~0x184，共32個字節(jié)），12個RPDO（NodeID為0x201~0x20C，共96個字節(jié)），這些PDO分別對應著DP端的96個字節(jié)輸入數(shù)據(jù)，和32個字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)；

(7) 電源電壓：24 VDC(±20％)

(8) 額定電流：170 mA (24 VDC時)

(9) 環(huán)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(xiàn)場應用

現(xiàn)場應用，見圖3.

北京鼎實的PB-B-CANDK位于風力發(fā)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(shù)據(jù)映射到DP端，并作為DP輸入數(shù)據(jù)發(fā)送給主站（倍福PLC）；

DP主站（倍福PLC）接收PB-B-CANDK總線橋發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對各個參數(shù)進行實時的控制，以確保電機的穩(wěn)定工作。DP主站的控制以DP輸出數(shù)據(jù)的形式發(fā)給PB-B-CANDK總線橋，并由總線橋轉換為CANOPEN通信PDO發(fā)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(tǒng)集成，是工業(yè)控制系統(tǒng)中經常碰到的難題。北京鼎實科技以協(xié)議轉換網關為技術專長，在工廠自動化控制系統(tǒng)中其產品得到廣泛應用。本文介紹的是在風力發(fā)電系統(tǒng)中遇到的CAN協(xié)議設備向PROFIBUS主控系統(tǒng)集成問題，在這種應用場合中，系統(tǒng)對鼎實網關的實時性（及網關的協(xié)議轉換延時）、低溫工作環(huán)境、高海拔環(huán)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(yè)的PROFIBUS/CANOPEN總線橋PB-B-CANDK，很好的解決了風電行業(yè)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(yè)廠家在國內很多風電場地實際應用，反映效果良好。