canopen總線協(xié)議在地鐵通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

圖3 can總線冗余設(shè)計(jì)

　　3.3 canopen控制單元(vcu)實(shí)現(xiàn)

　　列車網(wǎng)絡(luò)硬件包括：列車車輛控制單元(vcu)，遠(yuǎn)程輸入輸出模塊(remote i/o module, riom)，司機(jī)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(guò)車輛總線連接各子設(shè)備，負(fù)責(zé)列車網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的控制指令發(fā)送到各子系統(tǒng)，對(duì)列車各設(shè)備實(shí)施列車級(jí)控制。vcu一般選用高性能的列車專用plc來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列車上，兩臺(tái)vcu分為強(qiáng)主vcu和弱主vcu，兩個(gè)vcu互為冗余。在強(qiáng)主vcu工作時(shí)，弱主vcu一直處于偵聽狀態(tài)，可接收網(wǎng)絡(luò)上傳送的任何數(shù)據(jù)，但不行使網(wǎng)絡(luò)管理和控制功能。當(dāng)強(qiáng)主vcu故障時(shí)，弱主vcu馬上自動(dòng)接替強(qiáng)主vcu工作，保證列車正常運(yùn)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(shè)計(jì)canopen通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，定義牽引系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)接口就能對(duì)這些信息進(jìn)行傳輸。監(jiān)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)的處理和虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)都是由列車主控制器vcu完成的。

　　系統(tǒng)在進(jìn)行完網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)轉(zhuǎn)換之后將對(duì)控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)配置過(guò)程，分為六個(gè)階段：

　　(1) 當(dāng)dcu不在線時(shí)，vcu通過(guò)sdo周期性詢問(wèn)dcu是否在線；

　　(2) 當(dāng)dcu連接到can總線上， dcu響應(yīng)vcu的sdo請(qǐng)求；

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

　　(4) vcu配置dcu的消費(fèi)者心跳，對(duì)象1016h；

　　(5) vcu配置dcu的生產(chǎn)者心跳，對(duì)象1017h；

　　(6) vcu啟動(dòng)dcu系統(tǒng)。

　　直到階段(6)，dcu系統(tǒng)處于預(yù)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(wǎng)絡(luò)對(duì)牽引的控制過(guò)程中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有：

　　(1) 過(guò)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(wù)數(shù)據(jù)(sdo) ：dcu系統(tǒng)應(yīng)提供一個(gè)sdo信道。這個(gè)信道將用于網(wǎng)絡(luò)配置。

　　(3) 網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)(nmt) ：vcu使用nmt對(duì)象管理和控制dcu通信。

　　(4) 時(shí)間戳(time stamp)：vcu周期性地廣播一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間戳到dcu，使dcu實(shí)時(shí)時(shí)鐘與vcu同步。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文基于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求，選擇can總線并應(yīng)用其高層協(xié)議canopen，采用雙cpu的冗余系統(tǒng)，并具體實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)功能。隨后本文討論了canopen通信網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)，最后本章詳細(xì)闡述了canopen通信的實(shí)現(xiàn)方法。