CN111526051B - 实现PROFINET到CANopen转换的系统及方法 - Google Patents

实现PROFINET到CANopen转换的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种实现PROFINET到CANopen转换的系统和方法，所述系统包括PLC和网桥设备，其中：所述PLC包括映射配置模块，所述映射配置模块用于配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数，并将上述配置信息封装成非周期性IO数据发送给网桥设备；所述网桥设备包括数据转换模块和主机通信模块。与现有技术相比，本发明实现PROFINET到CANopen转换的系统和方法，在PLC中能够直接对CANopen从机的相关信息进行设置，不需要专门的CANopen从机的配置工具和专业的配置人员，配置方式简单灵活且易用性强。同时CANopen的主站通讯参数，由自身根据来自PLC的配置信息自动生成，进一步提高了转换系统的易用性和准确性。

Description

实现PROFINET到CANopen转换的系统及方法
技术领域
本发明涉及现场总线领域，更具体地说，涉及一种实现PROFINET到CANopen转换的系统及方法。
背景技术
现场总线CANopen技术的可靠性及通讯性能逐渐被认可，其应用也越来越广泛。相对于现场总线PROFINET，CANopen通信方案的成本更低，因此在一些应用场合，出现了使用CANopen替代RPFINET的方案。
在目前的替代PROFINET的方案中，一般都是不改变PLC，使用PROFINET转CANopen的设备，将CANopen从机站点接入PROFINET网络中。在将PROFINET转CANopen设备的现有方案中，一般使用专门的配置工具连接网桥设备，扫描网桥设备下连接的所有CANopen从机，并为每个CANopen从机配置PDO的映射参数、CANID等信息和CANopen主站的通信参数，网桥设备将CANopen从机的配置信息发送给对应的CANopen从机。
现有技术的这种方案，需要专业人员使用专门的配置工具为每个CANopen从机配置PDO的映射参数，同时，由于CANopen从机的PDO与PLC的周期性IO数据没有对应关系，需要在配置时手动记录映射关系。整个方案配置复杂且易用性差，同时还容易出错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现PROFINET到CANopen转换的系统及方法。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种实现PROFINET到CANopen转换的系统，所述系统包括PLC和网桥设备，其中：
所述PLC包括映射配置模块，所述映射配置模块用于配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数，并将上述配置信息封装成非周期性IO数据发送给网桥设备；
所述网桥设备包括数据转换模块和主机通信模块，所述数据转换模块用于将来自PLC的非周期性IO数据，转换为网桥内部数据；所述主机通信模块用于根据所述网桥内部数据计算生成CANopen主站通讯参数并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述映射配置模块包括人机交互界面，所述人机交互界面用于提供可供选择的PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应PDO的映射参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述主机通信模块还用于通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述网桥设备还包括报警模块，所述报警模块用于在PDO数量与IO数量不一致时进行报警，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由所述PLC发送给网桥设备。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种实现PROFINET到CANopen转换的方法，所述方法包括：
通过PLC配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数；
PLC将配置信息封装成非周期性IO数据发送给网桥设备；
网桥设备将非周期性IO数据转换为网桥内部数据；
网桥设备通过所述网桥内部数据计算生成CANopen主站通讯参数并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“通过PLC配置CANopen从机的PDO的映射参数”具体包括：
通过PLC的人机交互界面选择PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应PDO的映射参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
所述人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“网桥设备通过所述网桥内部数据计算生成CANopen主站通讯参数”具体包括：
网桥设备通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
在判定PDO数量与IO数量不一致时发出报警信号，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由PLC发送给网桥设备。
与现有技术相比，本发明实现PROFINET到CANopen转换的系统和方法，在PLC中能够直接对CANopen从机的相关信息进行设置，不需要专门的CANopen从机的配置工具和专业的配置人员，配置方式简单灵活且易用性强。同时CANopen的主站通讯参数，由自身根据来自PLC的配置信息自动生成，进一步提高了转换系统的易用性和准确性。
附图说明
图1是本发明实现PROFINET到CANopen转换的系统的结构示意图。
图2是本发明实现PROFINET到CANopen转换的系统的场景示意图。
图3是图1中映射配置模块的人机交互界面提供的TPDO的映射列表。
图4是图1中映射配置模块的人机交互界面提供的RPDO的映射列表。
图5是本发明实现PROFINET到CANopen转换的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
CANopen是一种架构在控制局域网络(Controller Area Network,CAN)上的高层通信协议，包括通信子协议及设备子协议，常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。
PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBIJS International,PI)推出，是新二代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的，技术创新，PROFINE丁为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术。
如图1和图2所示，本发明提供一种实现PROFINET到CANopen转换的系统，所述系统包括PLC10和网桥设备20。其中：PLC10为基于现场总线PROFINET的控制器，因此PLC10包括有PROFINET IO，PLC10与其它设备通过PROFINET协议报文进行通信。
本发明中的PLC10还包括映射配置模块11，所述映射配置模块11用于对CANopen从机的相关信息进行设置，具体的，所述映射配置模块用于配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数。同时，映射配置模块11还将上述CANopen从机相关的配置信息封装成非周期性IO数据发送给网桥设备20。PROFINET设备之间通过IO数据进行协议报文交互，即PLC和网桥设备之间也是通过IO数据进行协议报文交互的。IO数据包括非周期性IO数据和周期性IO数据，周期性IO数据是指协议之间周期性发送协议报文进行数据交互，而本发明的非周期性IO数据，是PLC将配置信息封装成PROFINET协议报文后，下发给网桥设备的，是非周期性的。
为了使非专业人士在PLC上也可以配置CANopen从机相关的参数，在一个优选的实施方式中，映射配置模块11包括人机交互界面，所述人机交互界面提供可供选择的PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应配置CANopen从机的PDO的映射参数。由于映射关系已经固定，配置人员只需要选择映射关系，而不需要手动输入各种映射关系，大大降低了配置过程的难度，提高了易用性。具体的，如图3和图4所示，人机交互界面提供了CANopen从机可配置的TPDO列表和RPDO列表，每个TPDO或RPDO都与具体的PROFINET IO相映射。例如对于图3中的“Rectifier TPDO1 SubIndex1”与IO1相映射，依次类推。同时，在人机交互界面还能够配置具体的PDO的映射参数。
为了进一步增加易用性，人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。例如对于图3中的“Rectifier TPDO1SubIndex1”右侧参数值的输入区域，可以通过点击输入区域右侧的倒三角，下拉显示“Rectifier TPDO1 SubIndex1”合理的映射参数列表，其中F0_09是“Rectifier TPDO1 SubIndex1”合理的映射参数列表中的一个。
网桥设备20一端与PLC10连接，另外一端与多个CANopen从机连接，用于处理来自PLC的PROFINET协议报文格式的数据，并作为CANopen主机，将处理后的来自PLC的数据发送给相应的CANopen从机。具体的，网桥设备20包括数据转换模块21和主机通信模块22。所述数据转换模块21用于将来自PLC10的IO数据(包括周期性IO数据和非周期性IO数据)，转换为网桥内部数据。所述主机通信模块22作为CANopen的主机进行通信，其用于根据所述网桥内部数据计算生成CANopen主站通讯参数并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
具体的，所述主机通信模块22通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机的PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数，所述CANopen主站通讯参数包括PDO通讯类型、SDO超时时间和心跳时间。
主机通信模块22为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数的方式为：
首先根据转换后的网桥内部数据，生成CANopen从机的映射配置表，并通过SDO发送给对应的CANopen从机。
需要说明的是，主机通信模块22能够接收并处理来自CANopen从机的数据，并将处理后的从机数据发送给数据转换模块21，数据转换模块21将从机数据进行报文封装后发送给PLC，从而实现了PLC与CANopen从机通过网桥设备进行交互的功能。
在一个优选的实施方式中，所述网桥设备20还包括报警模块，所述报警模块用于在PDO数量与IO数量不一致时进行报警，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由PLC发送给网桥设备。
如图5所示，本发明还提供一种实现PROFINET到CANopen转换的方法，所述方法包括：
步骤S100：通过PLC配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数。
优选的，通过PLC的人机交互界面选择PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应PDO的映射参数。进一步的，所述人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。
步骤S200：PLC将配置信息封装成非周期性IO数据发送给网桥设备。
步骤S300：网桥设备将非周期性IO数据转换为网桥内部数据。
步骤S400：网桥设备通过所述网桥内部数据计算生成CANopen主站通讯参数并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
网桥设备通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数。
优选的，所述方法还包括：
在判定PDO数量与IO数量不一致时发出报警信号，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由PLC发送给网桥设备。
本发明实现PROFINET到CANopen转换的系统和方法，在PLC中能够直接对CANopen从机的相关信息进行设置，不需要专门的CANopen从机的配置工具和专业的配置人员，配置方式简单灵活且易用性强。同时CANopen的主站通讯参数，由自身根据来自PLC的配置信息自动生成，进一步提高了转换系统的易用性和准确性。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现PROFINET到CANopen转换的系统，其特征在于，所述系统包括PLC和网桥设备，其中：
所述PLC包括映射配置模块，所述映射配置模块用于配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数，并将上述映射关系和映射参数封装成非周期性IO数据发送给网桥设备；
所述网桥设备包括数据转换模块和主机通信模块，所述数据转换模块用于将来自PLC的IO数据，转换为网桥内部数据；
所述主机通信模块用于通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数，并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
2.根据权利要求1所述实现PROFINET到CANopen转换的系统，其特征在于：
所述映射配置模块包括人机交互界面，所述人机交互界面用于提供可供选择的PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应PDO的映射参数。
3.根据权利要求2所述实现PROFINET到CANopen转换的系统，其特征在于：
所述人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。
4.根据权利要求1所述实现PROFINET到CANopen转换的系统，其特征在于：
所述网桥设备还包括报警模块，所述报警模块用于在PDO数量与IO数量不一致时进行报警，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由所述PLC发送给网桥设备。
5.一种实现PROFINET到CANopen转换的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过PLC配置PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及配置CANopen从机的PDO的映射参数；
PLC将所述映射关系和映射参数封装成非周期性IO数据发送给网桥设备；
网桥设备将非周期性IO数据转换为网桥内部数据；
网桥设备通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数，得到CANopen从机的PDO数量，根据PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系和所述PDO数量，结合CANopen网络波特率，计算生成CANopen主站通讯参数，并为每一CANopen从机配置通讯参数，同时为对应的CANopen从机的PDO配置映射参数。
6.根据权利要求5所述实现PROFINET到CANopen转换的方法，其特征在于，“所述PLC配置CANopen从机的PDO的映射参数”具体包括：
通过PLC的人机交互界面选择PROFINET IO与CANopen从机的PDO的映射关系，以及在选定所述映射关系后配置对应PDO的映射参数。
7.根据权利要求6所述实现PROFINET到CANopen转换的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述人机交互界面通过下拉菜单为每一CANopen从机的PDO提供合理的映射参数列表。
8.根据权利要求5所述实现PROFINET到CANopen转换的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在判定PDO数量与IO数量不一致时发出报警信号，所述PDO数量通过统计所述网桥内部数据中CANopen从机PDO的映射参数的配置条数得到，所述IO数量由PLC发送给网桥设备。
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