canopen總線協(xié)議在地鐵通信網絡中的應用

圖3 can總線冗余設計

　　3.3 canopen控制單元(vcu)實現(xiàn)

　　列車網絡硬件包括：列車車輛控制單元(vcu)，遠程輸入輸出模塊(remote i/o module, riom)，司機顯示單元(ddu)，列車通訊中繼器(repeater)等。其中列車車輛控制單元(vcu)：vcu通過車輛總線連接各子設備，負責列車網絡中的各種數(shù)據(jù)的傳輸和管理，列車車輛控制單元與列車各子系統(tǒng)通訊，采集列車運行時各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并將相應的控制指令發(fā)送到各子系統(tǒng)，對列車各設備實施列車級控制。vcu一般選用高性能的列車專用plc來實現(xiàn)。在列車上，兩臺vcu分為強主vcu和弱主vcu，兩個vcu互為冗余。在強主vcu工作時，弱主vcu一直處于偵聽狀態(tài)，可接收網絡上傳送的任何數(shù)據(jù)，但不行使網絡管理和控制功能。當強主vcu故障時，弱主vcu馬上自動接替強主vcu工作，保證列車正常運行，如圖4所示。

圖4 vcu監(jiān)控流程圖

3.4 canopen接口參數(shù)

　　本文需要做的工作就是在設計canopen通信網絡的基礎上，定義牽引系統(tǒng)與通信網絡的信號接口就能對這些信息進行傳輸。監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)的處理和虛擬儀器的實現(xiàn)都是由列車主控制器vcu完成的。

　　系統(tǒng)在進行完網絡管理狀態(tài)轉換之后將對控制系統(tǒng)節(jié)點啟動配置過程，分為六個階段：

　　(1) 當dcu不在線時，vcu通過sdo周期性詢問dcu是否在線；

　　(2) 當dcu連接到can總線上， dcu響應vcu的sdo請求；

　　(3) vcu配置dcu的rx pdo和tx pdo，對象為14xxh 和18xxh；

　　(4) vcu配置dcu的消費者心跳，對象1016h；

　　(5) vcu配置dcu的生產者心跳，對象1017h；

　　(6) vcu啟動dcu系統(tǒng)。

　　直到階段(6)，dcu系統(tǒng)處于預操作模式階段。在階段(6)之后，dcu系統(tǒng)處于操作模式階段，pdo能夠被交換。

　　在canopen網絡對牽引的控制過程中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有：

　　(1) 過程數(shù)據(jù)(pdo)：用于傳輸dcu狀態(tài)數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)，控制指令等。

　　(2) 服務數(shù)據(jù)(sdo) ：dcu系統(tǒng)應提供一個sdo信道。這個信道將用于網絡配置。

　　(3) 網絡管理數(shù)據(jù)(nmt) ：vcu使用nmt對象管理和控制dcu通信。

　　(4) 時間戳(time stamp)：vcu周期性地廣播一個標準的時間戳到dcu，使dcu實時時鐘與vcu同步。

　　(5) 心跳數(shù)據(jù)(heart-beat)：dcu將周期性產生一個心跳信息，vcu可以通過檢測dcu心跳信息了解其狀態(tài)；反之亦然。

4 結束語

　　本文基于監(jiān)控網絡結構和功能對通信網絡的需求，選擇can總線并應用其高層協(xié)議canopen，采用雙cpu的冗余系統(tǒng)，并具體實現(xiàn)其網絡功能。隨后本文討論了canopen通信網絡的總體設計，最后本章詳細闡述了canopen通信的實現(xiàn)方法。