基于CANOPEN的智能消防水炮系統(tǒng)設(shè)計

CAN控制器采用了PHILIPS公司生產(chǎn)的應(yīng)用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境的獨立CAN總線控制器，它支持基本型CAN模式和增強型CAN模式。它具有完成高性能CAN通信協(xié)議所要求的全部必要特性。CAN總線驅(qū)動器80C250是CAN控制器和物理總線之間的接口，可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。而且，CAN控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動器80C250之間是通過高速光耦TL113相連，這樣就很好的實現(xiàn)了總線上各個CAN節(jié)點間的電氣隔離。不過，光耦部分電路所采用的兩個電源必須也完全隔離，否則就失去了采用光耦的意義。
3.2 節(jié)點對象字典的建立
網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備都需要有一個對象字典。在本系統(tǒng)中，有一個主節(jié)點和十三個從節(jié)點。在各個節(jié)點中都采用預(yù)定義連接集中規(guī)定的十一位ID。它由四位功能碼和七位節(jié)點ID組成。考慮到系統(tǒng)今后的可擴展性，設(shè)定十三個子節(jié)點的節(jié)點號為8-20.下面以主節(jié)點為例介紹對象字典的創(chuàng)建。
從節(jié)點需要能夠訪問主節(jié)點的對象字典，因此，主節(jié)點需要一個SDO。主節(jié)點需要向十三個從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，因此需要十三個Tx―PDO和十三個Rx―PDO。每個PDO又由PDO通訊參數(shù)（PDO Parameter）和PDO映射參數(shù)（PDO Mapping）兩部分組成。如下表所示：

另外，主節(jié)點需要對網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點進行管理，因此需要有管理對象（NMT）。系統(tǒng)還有緊急的信息需要發(fā)送，因此需要有一個緊急事件對象（Emergency Object）。
一個節(jié)點的對象字典是在電子數(shù)據(jù)文檔（EDS：Electronic data sheet)中描述的。節(jié)點本身只需要能夠提供對象字典中必需的對象以及其它可選擇、構(gòu)成節(jié)點部分可配置功能的對象。
3.3 節(jié)點軟件實現(xiàn)
節(jié)點的軟件從內(nèi)容上可以分為一個組成部分：基本功能部分，包括節(jié)點的通訊初始化和硬件設(shè)備的初始化，定義和訪問對象字典，進行PDO通訊和SDO通訊；錯誤處理和節(jié)點的管理部分，當(dāng)節(jié)點發(fā)生錯誤或者節(jié)點狀態(tài)發(fā)生改變時進行相應(yīng)的操作；擴展功能部分，用于在系統(tǒng)的硬件發(fā)生變化時對節(jié)點的狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)進行再設(shè)置。
3.4 網(wǎng)絡(luò)初始化流程
CANopen網(wǎng)絡(luò)的初始化流程如圖3所示：

在智能消防炮網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點在上電和內(nèi)部初始化后自動進入預(yù)操作狀態(tài)（Pre―operational state）。處于該狀態(tài)中的從節(jié)點可以通過SDO被配置參數(shù)，但不允許進行PDO通訊。工控機主節(jié)點可以通過NMT使各個從節(jié)點進入操作狀態(tài)（Operational state）。在操作狀態(tài)中，允許PDO通訊。主節(jié)點還可以使從節(jié)點進入停止?fàn)顟B(tài)（Stopped State）。在停止?fàn)顟B(tài)中，既不允許PDO通訊也不允許SDO通訊，節(jié)點可以專業(yè)做自己的事情?？梢詮耐Ｖ?fàn)顟B(tài)回到預(yù)操作狀態(tài)或者操作狀態(tài)。
4.結(jié)束語
智能消防水炮系統(tǒng)作為大空間建筑的重要消防設(shè)施，近年來越來越受到人們的重視。而CAN總線在各個領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景，CANopen是一種公開的協(xié)議。將CANopen應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用于消防水炮系統(tǒng)的設(shè)計中，不僅可以提系統(tǒng)通訊的效率和通訊的可靠性，而且能夠據(jù)推動智能消防水炮系統(tǒng)以CANopen協(xié)議為平臺標(biāo)準(zhǔn)化。
本文作者創(chuàng)新點：首次將CAN總線和CANopen協(xié)議應(yīng)用于智能消防水炮系統(tǒng)的設(shè)計。