CANOpen编码器说明书

1、CANopen 介绍 12、通信对象 13、CANopen预定义连接集34、编码器 54.1 编码器说明 54.2 接线说明 55、Object directory（对象字典）75.1 Detailed description of the communication parameters（通讯子协议区域）75.1.1 Object lOOOh: Device type（设备类型）75.1.2 Object 1001h: Error register（错误寄存器）75.1.3 Object 1003h: Predefined error field（预定义错误区域）75.1.4 Object 1005h: COB-ID for SYNC（SYNC 标志符）85.1.5 Object 1008h: Manufacturer device name（制造商设备名）85.1.6 Object 1009h: Hardware version（硬件版本）85.1.7 Object 100Ah: Software version（软件版本）85.1.8 Object 100Ch und 100Dh: Guard Time and life time factor（节点保护参数）85.1.9 Object 1010h: Save parameters（保 存参数）95.1.10 Object 1011h: restore default parameters（恢 复默认参数值）95.1.11 Object 1014h: COB-ID emergency messages（EMCY 标志符）95.1.12 Object 1017h: Producer Heartbeat Time（Heartbeat 报文周期）105.1.13 Object 1018h: Identity Object（设备 ID）105.1.14 Object 1800h: 1.transmit PDO parameter （TXPDO1 异步） 105.1.15 Object 1801h: 2.transmit PDO parameter （TXPDO2 同步） 105.2 Detailed Description of the Manufacturer（制 造商特定子协议区域）115.2.1 Object 2000h: Mode（工 作模式）115.2.2 Object 2001h: LocalAddress（编码器通讯地址）125.2.3 Object 2002h: Max_LoopValue（循环测量时的最大值）125.2.4 Object 2003h: Min_BackForthValue（往复测量时的最小值）125.2.5 Object 2004h: Max_BackForthValue（往复测量时的最大值）125.3 Detailed Description of the General Encoder Parameters（标准的设备子协议区域）135.3.1 Object 6000h: Operating parameters（操作参数）135.3.2 Object 6003h: Preset value（外 部置位的设定值）135.3.3 Object 6004h: Value of position（编码器当前位置值）145.2.6 Object 6200h: Cyclic timer（发送测量值间隔时间）145.3.4 Object 6500h: Operating status（操 作状态）145.3.5 Object 6501h: SingleTurn resolution（每圈对应的测量值）145.3.6 Object 650Bh: Serial number（出 厂序号）146、RS232 通讯参数157、Layer-Setting-Service （LSS）16附：CANopen报文分析181、CANopen 介绍从 OSI 网络模型的角度来看同，现场总线网络一般只实现了第 1 层（物理层）、 第2 层（数据链路层）、第 7层（应用层）。因为现场总线通常只包括一个网段，因 此不需要第 3 层（传输层）和第 4 层（网络层），也不需要第 5 层（会话层）第 6 层（描述层）的作用。CAN（ Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898 标准）；实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware）。同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，需 要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。而且， 基于CAN总线的工业自动化应用中，越来越需要一个开放的、标准化的高层协议： 这个协议支持各种CAN厂商设备的互用性、互换性，能够实现在CAN网络中提供 标准的、统一的系统通讯模式，提供设备功能描述方式，执行网络管理功能。应用层（Application layer）：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服 务与协议。通讯描述（Communication profile）：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据 通讯方式。设备描述（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范的行为。下面的章节将介绍基于CAN的高层协议：CAL协议和基于CAL协议扩展的 CANopen协议。CANopen协议是CAN-in-Automation（CiA）定义的标准之一，并且 在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲，CANopen协议被认为是在基于 CAN 的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型，例如数字和模拟的 输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器，都在称为“设 备描述”的协议中进行描述；“设备描述”定义了不同类型的标准设备及其相应的功 能。依靠CANopen协议的支持，可以对不同厂商的设备通过总线进行配置。2、通信对象CANopen 指定有四类通信对象。第一类通信对象是用 8 个字节的数据字段把过程数据对象 PDO（Process Data Objects）映象到一个单一的CAN帧从而传输应用对象每个PDO有一个唯一的标识 符且可以仅通过一个节点发送但其接受者可不止一个 （生产者/消费者通信） 发送 PDO 可用多种方式如由内部事件驱动由内部定时器驱动由远程请求驱动和由接收 到来自特定的节点的一个同步信息驱动应用对象和支持的传送方式的缺省映象在对 象字典中对每一个 PDO 都作了描述 PDO 标识符具有高优先级以确保良好的实时 性能如果需要硬实时控制那么系统的设计者可为每个 PDO 组态一个禁止时间 (inhibit-time) 该“禁止时间”严禁在特定的时间内发送这个对象因此设计者可对多个 对象设计一个确定的 PDO 行为发送 PDO 无需确认 PDO 映象对象中定义了被在 PDO 内传送的应用对象它描述了所映象的应用对象的顺序和长度在预操作状态 (Pre-Operational State)期间支持动态PDO映象的设备必须支持这个功能若在预操作 状态下支持动态映象则服务数据对象 SDO 客户负责数据的一致性。第二类通信对象是传送组态数据的服务数据对象SDO(Service Data Objects)组 态数据有时多于8个字节SDO传输协议允许传送任意长度的数据对象第一段内的 第一个字节包含必须的数据流控制信息它包括为克服众所周知的双重接受 CAN 帧 的问题而设置的一个触发位第一段内的第 2 4 字节包含要读出或写入的对象字典登 入项的索引和子索引第一段内的最后四个字节可用于组态数据用同样的 CAN 标识 符第二段以及其后继段包含控制字节和多达 7 个字节的组态数据接受者确认每个 字节以便有点对点通信(客户/服务器)。第三类通信对象是网络管理对象节点保护对象(Nodeguarding Object)和NMT 对象节点保护对象。是由 NMT 主站节点远程请求的具有一个字节的 CAN 帧数据 字节主要包含节点的状态节点保护时间在对象定期发送节点保护时间在对象字典中 也作了规定并且可以由 SDO 进行组态此外还规定了保护时间寿命 (Life Guarding Time) 在该时间区内 NMT 主站必须保护一个 NMT 从站这就确保了即使在主站不 存在的情况下节点仍能以用户指定的方式作出反应 NMT 对象映象到一个单一的带 有2个字节数据长度的CAN帧它的标识符为0第一个字节包含命令说明符第二个 字节包含必须执行此命令的设备的节点标识符(当节点标识符为 0 时所有的节点必 须执行此命令 ) 由 NMT 主站发送的 NMT 对象强制节点转换成另一个状态 CANopen 状态机规定了初始化状态子程序操作操作状态和停止(正式为准备)状态 在加电后每个 CANopen 处于初始化状态然后自动地转换到预操作状态在此状态下 提供了同步对象和节点保护还允许 SDO 的传送如果 NMT 主站已将一个或多个节 点设置为操作状态则允许他们发送和接受 PDO 在停止状态除 NMT 对象外不允许 通信初始化状态又分成三个子状态以使全部或部分的节点复位在 Reset_Application 子状态中制造商专用(manufacture-specific)行规区域和标准化设备行规区域的参数 均设置成它们的缺省值在 Reset_Communication 子状态中通信行规区域的参数设定 为它们的通电(power-on)值第三个子状态是初始化状态在通电后或复位通信后或复 位应用后节点自动地进入此状态通电值(Power-on)是上一次存储的参数。第四类通信对象是应急对象。由设备内部出现致命错误来触发并从相关应用设 备上的应急客户发送因此应急对象适用于中断类型的报警信号每个“错误事 件”(error event)只能发送一次应急对象只要在设备上不发生新的错误就不得再发送 应急对象零个或多个应急对象消费者可接受这些应急消费者的反应是由应用指定的 CANopen 定义了应急对象中要传送的若干个应急错误代码它是一个单一的具有8 个数据字节的CAN帧。3、CANopen 预定义连接集为了减小简单网络的组态工作量， CANopen 定义了强制性的缺省标识符(CAN-ID)分配表。这些标志符在预操作状态下可用，通过动态分配还可修改他们。 CANopen设备必须向它所支持的通讯对象的提供相应的标识符。缺省ID分配表是基于11位CANID,包含一个4位的功能码部分和一个7位的节 点ID(Node-ID)部分。如图3-1所示。图3-1预定义连接集IDNode-ID由系统集成商定义。Node-ID范围是1127 (0不允许被使用)。如下表 格CANope n预定义主/从连接集CAN标识符分配表。 PDO/SDO 发送 / 接收是由( slave ) CAN 节点方观察的。 NMT错误控制包括节点保护(Node Guarding)，心跳报文(Heartbeat) 和Boot-up协议。4、编码器4.1 编码器说明此转换板与 Agilent AEAS7000 系列 13 位/16 位绝对编码器组件配合使用。 安装电阻R11后，选择使用13位编码器，安装电阻R12后，选择使用16位编 码器。电阻R11和R12不能同时安装。该编码器以标准CAN OPE N协议(CiA DSP 406)为基础，增加了一些制造商 特定参数。4.2 接线说明使用专用线缆。线长1.5m。编码器近端处内屏蔽层套热缩管接SCREEN o 使用热缩管套住内屏蔽层及内部电线。编码器近端外层护套离线头距离为8cm。编码器远端处内屏蔽层剪断并悬空，且必须与0V和外屏蔽层绝缘，使用热 缩管套住内屏蔽层及内部电线，各色导线留长5cm。注意：内屏蔽层必须缩紧在 热缩管内，不得漏出UB棕色外部供电，936V0V白色外部供电的0VCLR黄色外部清零信号，高有效，936V，以0V线为参考TXD粉红RS232 TXDGND灰色编码器内部0V,应与外部供电的0V保持绝缘RXD蓝色RS232 RXDSCREEN接内屏蔽层。内屏蔽层另外一端应剪断并悬空，且 必须与0V和外屏蔽层绝缘紫色应剪断GND黑色编码器内部0V (CAN GND)，应与外部供电的0V 保持绝缘CAN红色CAN总线负CAN+绿色CAN总线正CANope n编码器电缆屏蔽层的连接：使用两根电缆时的情况UB、OV、CLR、TXD、GND、RXD使用一根屏蔽线，屏蔽层一端接编码器 壳体（应在壳体内线缆密封接头处环形散开，使用金属螺母和防松垫圈把屏蔽层 压紧在壳体内侧），屏蔽层另外一端应妥善接大地GND、CAN、CAN+使用一根屏蔽线，屏蔽层一端接电路板上SCREEN 处，屏蔽层另外一端应悬空，且必须与0V和另外一根屏蔽线的屏蔽层绝缘 使用一根双屏蔽电缆时的情况 外屏蔽层一端接编码器壳体（应在壳体内线缆密封接头处环形散开，使用金 属螺母和防松垫圈把屏蔽层压紧在壳体内侧），外屏蔽层另外一端应妥善接大地。内屏蔽层一端接电路板上SCREEN处，内屏蔽层另外一端应悬空，且必须与 0V和外屏蔽层绝缘。使用热缩管套住内屏蔽层及内部电线，各色导线留长5cm。RS232接口的使用RS232接口设计用来对编码器进行CANopen节点地址和波特率的设定，及出 厂诊断时使用。修改编码器CANopen节点地址和波特率之外的情况，建议用户不要使用 RS232接口。TXD （粉红）、RXD （蓝色）和GND （灰色）不要连接，且做好线 头的处理，相互之间不能短路，也不能与其它线短路。违反上述要求，可能会导致编码器损坏或者电磁兼容（EMC ）性能下降。5、Object directory（对象字典）5.1 Detailed description of the communication parameters（通讯子协议区域）5.1 1 Object 1000h: Device type（设备类型）提供设备外形和所使用的设备类型的信息：1000 VARDevice typeUnsigned32 ro M数据内容Device type numberEncoder typeByte 0 （LSB）Byte 1Byte 2Byte 3 （MSB）96h*01h*01h （单圈绝对编码器）02h （多圈绝对编码器）00h5.1.2 Object 1001h: Error register（错误寄存器）错误寄存器，在这指示出设备发生的错误：1001VARError registerUnsigned8roM数据内容：Bit 0 = 1: 一般性错误Bit 1.7 : 保留5.1.3 Object 1003h: Predefined error field（预定义错误区域）预定义错误区域，发生的错误在这里能显示出来，最近的4个错误将会被存储在错误 区域。1、Sub-Index0包括有多少个错误被存贮。2、最新的的错误将会被存储在Sub-Index 1里，已经存在的将会向后移一位。3、如果Sub-Index 0被写入0,所有的错误将会被删除。1003ARRAYPredefined error fieldUnsigned32roO5.1.4 Object 1005h: COB-ID for SYNC（SYNC 标志符）定义SYNC报文的COB-ID。另外，它还定义设备产生还是接收SYNC报文。1005VARCOB-ID for SYNCUnsigned32rwO数据内容：Bit 0.10: 11 位ID; Standard-ID = 80hBit 11.29: 0 （reserviert for 29 Bit Identifier devices）Bit 30: 0 （设备不产生SYNC）Bit 31: 1 （设备接收至到 SYNC报文）5.1.5 Object 1008h: Manufacturer device name（制造商设备名）包含制造商设备名称1008VARdevice nameVis-StringroO数据内容：GEMPLE GAM605.1.6 Object 1009h: Hardware version（硬件版本）包含硬件版本号1009VARHardware versionVis-StringroO数据内容： V1.005.1.7 Object 100Ah: Software version（软件版本）包含软件版本号100AVARSoftware versionVis-StringroO数据内容： V5.18 5.1.8 Object 100Ch und 100Dh: Guard Time and life time factor（节点保护参数）定义节点保护参数。100CVARGuard TimeUnsigned16rwO100DVARlife time factorUnsigned8rwO数据内容：Monitoring time: 0000.FFFFh ms; standard value: = 0h Life time factor: 00.FFh; standard value = 0h5.1.9 Object 1010h: Save parameters(保存参数)在Sub-Index 1写入命令“save (0x65766173h)，参数将会存入存储器中。2000h, 2001h, 2002h, 2003h, 2004h, 6003h, 6501h, 650Bh等对象通过写入命令 的方法进行保存。1010 ARRAYSave parametersUnsigned32rwO数据内容：写入:读取:Byte 0: 73h (s)Bit 0 = 1: 设备通过命令保存参数Byte 1: 61h (a)Bit 1 = 0: 设备不能自动保存Byte 2: 76h (v)Byte 3: 65h (e)Bit 2.31 = 0: 保留1010ARRAYrestore default parametersUnsigned32rwO在Sub-Index 1写入命令“load (0x64616F6Ch)，参数将会恢复成标准值，并存入存 储器中。2000h, 2001h, 2002h, 2003h, 2004h, 6003h, 6501h, 650Bh等对象通过写入命令 的方法进行存贮。5.1.10 Object 1011h: restore default parameters(恢复默认参数值)数据内容：写入:读取:Byte 0: 6Ch (l)Bit 0 = 1: 设备支持恢复标准值Byte 1: 6Fh (o)Byte 2: 61h (a)Bit 1.31 = 0: 保留Byte 3: 64h (d)1010 ARRAY restore default parameters Unsigned32 rw O5.1.11 Object 1014h: COB-ID emergency messages(EMCY 标志符)定义 emergency 报文的 COB-ID。1024VARCOB-ID emergency messagesUnsigned32rwO数据内容：Bit 0.10: 11 位ID; Standard-ID = 80h+Node-IDBit 11.29: 0 (reserviert for 29 Bit Identifier devices)Bit 30, 31: 保留5.1.12 Object 1017h: Producer Heartbeat Time（Heartbeat 报文周期）定义heartbeat报文的周期时间，如果没有使用Producer Heartbeat Time为0。时间为1ms 的倍数。1017VARProducer Heartbeat TimeUnsigned16rwO5.1.13 Object 1018h: Identity Object（设备 ID）读取设备ID。1018VARIdentity ObjectroM数据内容：Sub-Index 0h : ro 发送固定值4Sub-Index 1h : ro 发送Vendor-ID （0000003Fh） Sub-Index 2h :发送产品代码（00000000h） Sub-Index 3h : ro 发送SW修订号（00000100h） Sub-Index 4h : ro 发送编码器序号（00000001h） 标准值只有在Reset Node 操作后有效。5.1.14 Object 1800h: 1.transmit PDO parameter （TXPDO1 异步）这个对象包括PDO1的参数。1800 RECORD 1.transmit PDO parameterrw M数据内容：SUB Index 0h: ro; 发送定值5。SUB Index 1h: COB IDDefault Value： 180h + Node-IDSUB Index 2h: transmission type（传输类型）Default Value = FEh （254） （异步）SUB Index 3h: Inhibit time;即两个连续PDO传输的最小间隔时间（单位:0.1ms） Default Value = 5000；SUB Index 5h: Event time;当超过定时时间后，一个PDO可以被触发。（单位:1ms） Default Value = 0；5.1.15 Object 1801h: 2.transmit PDO parameter （TXPDO2 同步）这个对象包括PDO2的参数。1801RECORD2.transmit PDO parameterrwM数据内容：SUB Index 0h: ro; 发送定值5。SUB Index 1h: COB IDDefault Value：280h + Node-IDSUB Index 2h: transmission type （传输类型）Default Value = 1h侗步），传送在一个SYNC消息后触发。SUB Index 3h: Default Value = 0；SUB Index 5h: Default Value = 0；5.2 Detailed Description of the Manufacturer（ 制造商特定子协议 区域）5.2.1 Object 2000h: Mode（工作模式）2000VARModeUnsigned8rwO数据内容：工作模式Mode各位的定义:MSBLSB含义76543210保留保留保留00角度测量模式01长度测量模式10 :速度测量模式11输出编码器内码（二进制）0设置顺时针为正方向1设置逆时针为正方向0单圈测量模式1多圈测量模式0测循环测量测量模式，测量值在0最大值之间循环， 量值大于最大设定值时变成0,重新开始循环。1值 值往复测量测量模式，测量值在最小设定值最大设定 之间往复，测量值大于最大设定值时输出最大设定 ，小于最小设定值时输出最小设定值5.2.2 Object 2001h: LocalAddress（编码器通讯地址）2001 VARLocalAddressUnsigned8 rw OLocalAddress:编码器RS232通讯地址，出厂值为05.2.3 Object 2002h: Max_LoopValue（循环测量时的最大值）2002VARMax LoopValueUnsigned32rwOMax_LoopValue: 循环测量时的最大值，出厂值为36000数据内容： 角度测量模式时，单位为 0.01 度长度测量模式时，单位与 SingleTurn resolution 一致 角度、长度单圈测量往复模式时，此值必须不大于 SingleTurn resolution 角度、长度单圈测量循环模式时，此值必须是每圈对应测量值 LengthPerRound 的整 分数之一速度测量模式时，忽略此值 标定模式时，忽略此值5.2.4 Object 2003h: Min_BackForthValue（往复测量时的最小值）2003VARMin BackForthValue| Signed32rwOMin_BackForthValue : 往复测量时的最小值，出厂值为0数据内容： 角度测量模式时，单位为 0.01 度 长度测量模式时，单位与 LengthPerRound 一致角度、长度单圈测量往复模式时，此值必须不小于一1 XLengthPerRound,不大于 LengthPerRound ,且 Max_BackForthValue Min_BackForthValue = LengthPerRound角度、 长度单圈往复测量模式时， 此值规定了一圈的起点， 一圈 对应位置Min_BackForthValue( LengthPerRound+ Min_BackForthValue) 速度测量模式时，忽略此值 标定测量模式时，忽略此值5.2.5 Object 2004h: Max_BackForthValue（往复测量时的最大值）2004VARMax BackForthValueSigned32rwOMax_BackForthValue: 往复测量时的最大值，出厂值为36000数据内容： 角度测量模式时，单位为 0.01 度 长度测量模式时，单位与 SingleTurn resolution 一致角度、长度单圈测量往复模式时，此值必须不小于一1 XSingleTurn resolution,不大 于 SingleTurn resolution , 且 Max_BackForthValue Min_BackForthValue 进入配置模式Send :7E5 11 20 00 00 00 00 00- 设置新的节点地址为 0x20Receive:7E4 11 00 00 00 00 00 00 00- SuccessSend :7E5 17 00 00 00 00 00 00 00-存贮配置Receive:7E4 17 00 00 00 00 00 00 00- SuccessSend :7E5 04 00 00 00 00 00 00 00- 进入操作模式（重启）Receive:720- New bootup message2. Setting baudrate（设置波特率）Send :7E5 04 01 00 00 00 00 00 00-进入配置模式Send :7E5 13 00 02 00 00 00 00 00- 设置新的波特率 500KReceive:7E5 13 00 00 00 00 00 00 00- SuccessSend :7E5 15 10 00 00 00 00 00 00- 设置编码器波特率（重启）Receive: 740- New bootup message （500k）附：CANopen报文分析CAN_IDDATA注释1856/0x740 : sD :00/boot-up 报文,FCode=0E,Node_ID=640/0x000 : sD :01 00/NMT Module Contro 1 报文，进入 0 perational1600/0x640 : sD :40 00 10 00 00 00 00 00/SDO发送，读取OD中1000h/00h的值1472/0x5c0 : sD :43 00 10 00 96 01 02 00/SDO 接收，1000h/00h 值为0x00020196h1600/0x640 : sD :40 18 10 01 00 00 00 00/SDO发送，读取OD中1018h/01h的值1472/0x5c0 : sD :43 18 10 01 3f 00 00 00/SDO 接收，1018h/01h 值为0x0000003fh1600/0x640 : sD :40 18 10 02 00 00 00 00/SDO发送，读取OD中1018h/02h的值1472/0x5c0 : sD :43 18 10 02 00 00 00 00/SDO 接收，1018h/02h 值为0x00000000h448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00/PDO1（异步）发送，测量值0x00003ae0h128/0x080 : sD :/SYNC报文，接收，FCode=01704/0x2c0 : sD :e0 3a 00 00/PDO2（同步）发送，测量值0x00003ae0h448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00/PDO1（异步）发送，FCode=03448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00128/0x080 : sD :704/0x2c0 : sD :e0 3a 00 00/PDO2（同步）发送，FCode=05448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00128/0x080 : sD :704/0x2c0 : sD :dc 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00128/0x080 : sD :704/0x2c0 : sD :e0 3a 00 00448/0x1c0 : sD :e0 3a 00 00加粗部分为接收报文，其余为发送报文。PDO1发送间隔时间为500ms, PDO2 是在接收到一个SYNC报文后立即发送。