CAN轉(zhuǎn)PROFINET網(wǎng)關(guān)在港機控制系統(tǒng)的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：CAN 轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān)PROFINET CAN 總線 穩(wěn)聯(lián)技術(shù) 港機控制

實現(xiàn)這兩種不同的現(xiàn)場總線之間的數(shù)據(jù)通信。

一、系統(tǒng)組成

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在整個控制系統(tǒng)中，各個調(diào)速裝置與 PLC、主 PLC 和司機室遠(yuǎn)程 PLC 之間、以及 PLC 與可顯示工作狀 態(tài)和故障情況的大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)之間采用 PROFINET 通訊連接。

在圖 1 的系統(tǒng)構(gòu)成中，略去了西門子 S7-400PLC 之外的其它現(xiàn)場級控制設(shè)備。西門子 S7-400PLC 的主要任務(wù)之一是實現(xiàn)對橋吊控制器的控制。

西門子 S7-400PLC 采用PROFINET 主站協(xié)議;

橋吊控制器采用的是汽車行業(yè)普遍使用的 CAN 總線技術(shù)， 控制現(xiàn)場集裝箱的動作。在該項目中，為了實現(xiàn)西門子 S7-400PLC 對橋吊控制器的控制，采用了穩(wěn)聯(lián)技術(shù)的高性能的 CAN 轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān)WL-ABC3333：

WL-ABC3333 做西門子 PLC 的PROFINET 從站。用戶通過在網(wǎng)關(guān)配置軟件設(shè)置網(wǎng)關(guān)輸入輸出字節(jié)數(shù)、CAN 通訊方式及波特率，并且在西門子 PLC 的組態(tài)軟件中進(jìn)行組態(tài)，即可實現(xiàn)不同總線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

2、通信網(wǎng)絡(luò)組成

2.1 PROFINET 協(xié)議簡介

PROFINET 是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨特的技術(shù)特點、嚴(yán)格的認(rèn)證 規(guī)范、開放的 標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為很重要的和應(yīng)用很廣泛的 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

?PROFINET：主站和從站之間采用以太網(wǎng)的通訊方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。

? 支持 CANopen 協(xié)議的最多 8 個字節(jié)的 TPDO、最多 8 個字節(jié)的 RPDO、最多 4 個字節(jié)快速 Download SDO 和最多 4 個字節(jié)快速 Upload SDO。

其中，PROFINET是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到 100M。PROFINET 可以連接遠(yuǎn)程 I/O、執(zhí) 行機構(gòu)、 智能馬達(dá)控制器、人機界面 HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備， 一條PROFINET 總線可以最多連接多個從站設(shè)備

2.2 CAN 協(xié)議簡介

CAN 全稱為 Controller Area Network，即控制器局域網(wǎng)，由德國 Bosch 公司先提出，是國際上應(yīng)用 很廣泛的現(xiàn)場總線之一。起初 CAN 被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的通訊，在汽車電子控制裝置之間交換信息形成 汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。

由于其良好的性能、較高的可靠性和低廉的價格現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、醫(yī)療 儀器等眾多領(lǐng)域。

CAN 協(xié)議是建立在 OSI7 層開放互連參考模型基礎(chǔ)之上的。但 CAN 協(xié)議只定義了模型的最下面兩層:數(shù) 據(jù)鏈路層和物理層，僅保證了節(jié)點間無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。CAN 的應(yīng)用層協(xié)議必須由 CAN 用戶自行定義，

或 采用一些國際組織制訂的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。應(yīng)用較為廣泛的是 DeviceNet 和 CANopen，分別廣泛應(yīng)用于過程控制 和機電控制領(lǐng)域。但此類協(xié)議一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，更適合復(fù)雜大型系統(tǒng)的應(yīng)用。

CAN 是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率、抗電磁干擾性，而且要能夠 檢測出總線的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá) 10km 時,CAN 仍可提供高達(dá) 50kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。

CAN 協(xié)議支持兩種幀格式，它們只是在確認(rèn)區(qū)存在差異，一種被稱為 CAN 標(biāo)準(zhǔn)幀，在 CAN2.0 協(xié)議的 Part A 進(jìn)行定義，標(biāo)準(zhǔn)幀支持 11bit 的確認(rèn)區(qū)長度;另一種稱為 CAN 擴(kuò)展幀，在 CAN2.0 協(xié)議的 Part B 進(jìn) 行定義，支持 29bit 的確認(rèn)區(qū)。

二、CAN 轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān)WL-ABC3333 的配置

穩(wěn)聯(lián)技術(shù)WL-ABC3333 網(wǎng)關(guān)支持 CAN 接口的設(shè)備(包括 CAN2.0A 和 CAN2.0B)連接到PROFINET 總線， 級將 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)換為PROFINET 總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，WL-ABC3333 在PROFINET 接口為從站。

用戶可 通過配置軟件設(shè)置網(wǎng)關(guān) CAN 通訊方式、波特率等，在西門子 博圖 中加載網(wǎng)關(guān)WL-ABC3333 的 GSD 文件，即可在該編程軟件中對該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行輸入輸出字節(jié)數(shù)選擇和映射設(shè)置，完成相應(yīng)的通訊功能。 請見如下詳細(xì)的硬件和軟件組態(tài)方法：

1、CAN 轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān)WL-ABC3333 的硬件配置WL-ABC3333 的PROFINET 從站地址可以通過網(wǎng)關(guān)的配置按鈕來設(shè)置。WL-ABC3333 提供 8 位撥碼開關(guān)，可 分別設(shè)置輸入輸出字節(jié)數(shù)(16 字節(jié)、15 字節(jié)可選)、

CAN 工作方式(CAN2.0A、CAN2.0B 可選)以及 CAN 波特率(10K～1Mbps 可選)。如下圖所示：

WL-ABC3333 自帶兩個PROFINET 網(wǎng)口。用戶可使用標(biāo)準(zhǔn)PROFINET 連接頭和標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET 電纜將其連接至PROFINET網(wǎng)絡(luò)中。

WL-ABC3333 提供 1 路 CAN 接口，支持 CAN2.0A./CAN2.0B 協(xié)議。

2、在 博圖 組態(tài)配置 CAN 轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān)WL-ABC3333

在博圖的硬件組態(tài)界面，導(dǎo)入WL-ABC3333 對應(yīng)的 GSD 文件，把WL-ABC3333 的配置文件添加到 博圖 的設(shè)備配置庫中。用戶可以在硬件組態(tài)界面找到注冊的設(shè)備，

網(wǎng)關(guān)支持的輸入輸出數(shù)據(jù)塊

注意：在 博圖 中選擇的PROFINET 輸入、輸出字節(jié)數(shù)不需與網(wǎng)關(guān)狀態(tài)一致。 拖動需要的輸入和輸出數(shù)據(jù)塊到網(wǎng)關(guān)對應(yīng)的槽位。如下圖所示，將數(shù)據(jù)塊“128 bytes Input & Output” 拖動到組態(tài)的槽位中，此時，對應(yīng)的映射區(qū)起始地址分別為 512，PLC 對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址訪問。

PLC 將計算得出的控制命令值，通過WL-ABC3333 發(fā)送到橋吊控制器，橋吊控制器根據(jù)收到的命令產(chǎn)生相 應(yīng)的動作指令來控制橋吊。

審核編輯：湯梓紅