GCAN-4038封面图
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GCAN-4038 8路模拟量输入IO耦合器

ꄴ前一个： GCAN-4048 8路热电偶输入IO耦合器
ꄲ后一个： 无

 

一、功能概述

 

沈阳广成科技GCAN-4038模块是集成1路标准CANopen接口、8路模拟量采集通道的工业级CANopen模拟量采集模块。采用GCAN-4038模块，用户可用于采集模拟量信号，实现远程模拟量采集设备和CANopen网络之间的连接，构成CANopen网络中模拟量信号采集的控制节点。GCAN-4038模块是模拟量信号采集的关键性工具，同时该模块具有体积小巧、接线便捷等特点。GCAN-4038模块的总线接口集成隔离保护模块，使其避免由于瞬间的过压过流而对模块造成损坏。采用DIN导轨的固定方式，可使其更容易集成到各种控制柜中。

 

二、设备参数

 

沈阳广成科技GCAN-4038模块的设备参数包括：


（1）CAN-bus支持CAN2.0A帧格式，符合ISO/DIS 11898规范；
（2）CAN-bus通讯波特率支持8种标准通信波特率；
（3）CAN-bus接口采用电气隔离，隔离模块绝缘电压：DC 1500V；
（4）使用9~30V DC供电，140mA（静默态电流：40mA）；
（5）模拟量输入通道数：8路；
（6）模拟量输入信号：支持-5V~+5V，-10V~+10V，-20mA~+20mA；
（7）AI、CANopen接口使用端子接口；
（8）使用拨码开关配置模块波特率及节点号；
（9）可用配套卡轨连接件，安装到DIN卡轨上；
（10）工作温度范围：-40℃~+85℃；

三、应用领域

 

沈阳广成科技GCAN-4038模块的设备应用领域包括：


（1）工业现场网络数据监控；
（2）煤矿、油井远程通讯；
（3）CAN教学应用远程通讯；
（4）CAN工业自动化控制系统；
（5）智能楼宇控制数据广播系统等CAN-bus应用系统。


如果您需要询价沈阳广成科技GCAN-4038模块或进行技术咨询，可以加微信13019325660或拨打电话。

 

四、原理框图

 

GCAN-4038模块包含8路模拟量隔离输入、电源电路、MCU最小系统、CAN通信电路等几部分，模块原理框图如图所示。

 

 

GCAN-4038原理框图

 

五、设备安装

 

1、设备尺寸


设备外形尺寸：(长，含接线端子)122mm*(宽)70mm*(高)25mm。

 

 

设备外形尺寸

 

2、接口定义及功能


GCAN-4038模块集成一路DC9-30V电源接口、1路标准CANopen接口、8路模拟量输入接口。GCAN-4038模块电源接口、4路模拟量输入接口位置如图所示，接口定义如表所示。

 

 

电源及4路模拟量输入接口位置

 

 

电源及8路开关量输入接口定义

 

GCAN-4038模块CAN-bus通道，由1个4 Pin插拔式接线端子引出，可以用于连接1个CAN-bus网络或者CAN-bus接口的设备。GCAN-4038模块CAN-bus接口、另外4路模拟量输入接口位置如图所示，接口定义如表所示。

 

 

CAN-bus接口、4路模拟量输入接口位置

 

 

CAN-bus接口、4路模拟量输入接口定义

 

GCAN-4038模块拨码开关如图所示，GCAN-4038模块拨码开关最左侧为复位按键，默认在下方，为调试接口，请不要拨动。复位按键右侧7位为节点号设置开关。最右侧4位为波特率设置开关。左侧为高位，右侧为低位。

 

 

GCAN-4038模块拨码开关

 

六、设备使用


1、电源连接


GCAN-4038模块支持工业现场常见的+9-30V DC直流电源。为保证模块可靠工作，建议您使用+12V或+24V的DC直流稳压电源。GCAN-4038模块电源提供反接保护，可防止用户因电源接线错误损坏模块。


2、与CAN-bus连接


GCAN-4038模块接入CAN总线连接方式为将CAN_H连CAN_H，CAN_L连CAN_L即可建立通信。


CAN-bus网络采用直线拓扑结构，总线最远的2个终端需要安装120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。对于分支连接，其长度不应超过3米。CAN-bus总线的连接如图所示。

 

 

CAN-bus网络的拓扑结构

 

请注意：CAN-bus电缆可以使用普通双绞线、屏蔽双绞线。理论最大通信距离主要取决于总线波特率，最大总线长度和波特率关系详见下表。若通讯距离超过1km，应保证线的截面积大于Φ1.0mm2，具体规格应根据距离而定，常规是随距离的加长而适当加大。

 

 

波特率与最大总线长度参照表

 

3、CAN总线终端电阻


为了增强CAN通讯的可靠性，消除CAN总线终端信号反射干扰，CAN总线网络最远的两个端点通常要加入终端匹配电阻，如图所示。终端匹配电阻的值由传输电缆的特性阻抗所决定。例如双绞线的特性阻抗为120Ω，则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。如果网络上其他节点使用不同的收发器，则终端电阻须另外计算。

 

 

GCAN-4038与其他CAN节点设备连接

 

请注意：GCAN-4038模块内部未集成120Ω终端电阻。如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。需要使用时，将电阻两端分别接入CAN_H、CAN_L即可，如图所示。

 

4、系统状态指示灯


GCAN-4038模块具有1个PWR指示灯、1个SYS指示灯、1个CAN指示灯来指示设备的运行状态。这3个指示灯的具体指示功能及状态如下表所示。

 

 

GCAN-4038模块指示灯状态

 

●  GCAN-4038模块上电后，PWR、SYS、CAN三个指示灯立即点亮；


●  当GCAN-4038模块自检完成后，SYS灯闪烁；


●  当CAN端有数据传输时，CAN灯呈现绿色闪烁；


●  如果CAN总线出现通讯错误，CAN灯将变红。

 

七、配置说明


用户可使用模块上方的拨码开关自行设定GCAN-4038模块的参数，以满足实际应用场合的需要。GCAN-4038模块的配置，包括模块的节点号和波特率两部分。


请注意：通过拨码开关改变GCAN-4038模块的参数之后，需要重新对模块上电之后，新的参数才会生效。


1、CAN节点号配置


如图下图所示，拨码开关的每个位拨向“ON“位置时，该位为“1”，如果拨向“OFF”位置，则该位为“0”。拨码开关的2－8位用于设定模块的节点号(NODE ID)，第八位为最低位，第二位为最高位，模块的节点号(NODE ID)是各位对应的十进制值之和，通过拨码开关设定模块的节点号(NODE ID)的有效范围为0～127。


请注意：拨码开关第一位为配置拨码，默认为OFF（下方），请不要拨动。

 

 

CAN节点号配置说明

 

2、CAN波特率配置


右侧拨码开关的1-4位用于设定模块的波特率，第一位为低位，第四位为高位。波特率与开关设置对应值如下表所示。

 

 

CAN波特率配置说明

 

八、通讯报文格式


本章将使用广成科技USBCAN-II Pro模块及ECANTools软件可以进行CAN总线数据的接收与发送。软件附带的CANopen主站功能可以帮助调试CANopen从站，非常的方便实用。


使用广成科技的USBCAN总线分析仪可模拟CAN总线通信设备，进行GCAN-4038模块的通讯测试。USBCAN总线分析仪是一种直观的CAN总线调试分析工具，使用该设备可以通过电脑监控、模拟CAN数据收发，是从事CAN总线行业的工程师必备的工具。


1、节点状态


GCAN-4038模块满足标准CANopen CiA 301协议，是标准的CANopen从站设备。GCAN-4038启动后将主动发出数据给主站，帧ID为0x700+Node ID。帧数据为0x7F，默认循环时间为1s（对象字典0x100C，节点守护时间）。这说明节点处于预操作状态。


例如：通过拨码开关设置GCAN-4038的Node ID为1（以下节点号均为1），则USBCAN-II Pro作为主站设备可接收到一条节点状态数据，帧ID为0x701，帧数据为0x7F。如图5.1所示，使用ECANTools软件可以收到这条数据。

 

 

启动命令监控界面

 

2、NMT命令


GCAN-4038模块接收由主站发出的操作指令，帧ID为0x000，DLC为2，帧数据第一个字节为命令符，第二个字节为节点号（若为00则控制全部节点）。

 

例如：GCAN-4038的Node ID为1，命令GCAN-4038为进入操作状态（01），则NMT命令帧ID为0x000，帧数据为0x01,0x01。该命令也可由ECANTools软件的CANopenMaster插件发出。

 

 

NMT命令发送界面

 

使用ECANTools软件命令GCAN-4038进入操作状态的步骤是：①将从站节点号填入ID后面的文本框中，②点击添加从站按钮，③打开节点左侧的+号，并点击“NMT”，④选择“Start Remote Node”（默认），点击下方的“NMT”按钮。如图所示，发送后可在ECANTools监控界面中查看到NMT命令，且发送完NMT命令后，节点状态变为0x05（操作状态）。

 

 

NMT命令监控界面

 

3、PDO命令


GCAN-4038模块采用PDO（Process Data Object，过程数据对象）对模拟量信号进行采集。其中，TPDO用于表示模拟量采集目前的状态，共有2个TPDO.其中TPDO1代表前4个通道，TPDO2代表后4个通道。模拟量采集状态每个通道由两个字节来表示，TPDO1的第一第二字节表示通道1；第三第四字节表示通道2；第五第六字节表示通道3；第七第八字节表示通道4；TPDO2的第一第二字节表示通道5；第三第四字节表示通道6；第五第六字节表示通道7；第七第八字节表示通道8。模拟量采集共支持3种形式：-5V~+5V，-10V~+10V，-20mA~+20mA；但并不是同时支持。具体支持哪种形式需要通过SDO设定。默认为-10V~+10V。


例如，GCAN-4038模块节点号设为1。若目前端口形式为默认的-10V~+10V，若通道1输入的电压为5V，则对应数字量为16383，转换为16进制是3FFF，又因为数据传输中低位在前高位在后，所以数据为FF 3F。若其余通道均无输入，则TPDO1命令的帧ID为0x181，数据长度（DLC）为8，帧数据为FF 3F 00 00 00 00 00 00。TPDO2命令的帧ID为0x281，数据长度（DLC）为8，帧数据为00 00 00 00 00 00 00 00。

 

 

如下图所示，在发送启动指令后，第一路输入5V电压，实际显示DC 3F。有误差，但在允许范围内。TPDO的发送方式为循环发送，周期为1ms。

 

 

PDO命令接收界面

 

4、SDO命令


GCAN-4038模块可通过发送SDO命令写参数，修改模拟量输入形式。该参数位于对象字典索引0x2400、子索引0x00，数据类型Unsigned8。数据为0x02和0x07时为-10V~+10V，数据为0x00时为-5V~+5V，数据为0x05时为-20mA~+20mA。默认为-10V~+10V。


需要在GCAN-4038处于预操作状态（0x7F）时，发送SDO命令读写参数。将默认的-10V~+10V修改为-5V~+5V具体修改步骤如下：

 

①若GCAN-4038不处于预操作状态，将GCAN-4038重新上电，进入ECANTools软件的CANopenMaster插件，点击NMT，选择Enter Pre-operational State，之后点击NMT按钮，使设备进入预操作状态。

 

②在CANopenMaster界面中，点击左侧的“SDO”。

 

③点击“SDO下载（写参数）”。

 

④在索引、子索引等位置依次输入0x2400、0x00、Unsigned8、0x00、十六进制，如图所示，之后点击Send按钮。若下方SDO应答区收到如图的数据则说明通信正常。

 

 

SDO命令发送界面A

 

发送SDO命令后，在CANopenMaster插件中点击NMT，切换到NMT界面。选择Start Remote Node，之后点击NMT按钮，使设备进入操作状态，这时，ecantools会收到4038发送的TPDO。数据如图所示。


修改为-20mA~+20mA同理，只需将数据0x00改为0x05即可。


需要注意的是，-10V~+10V和-5V~+5V模式不需要接短接帽；-20mA~+20mA模式，需要将电路板的短接帽接上。如图5.8所示。也可在购买时联系客服提前确定模拟量采集的形式，我们会发货前帮您接好。（注：修改完之后重新上电生效。）

 

 

接上短接帽

 

 

SDO命令监控界面

 

九、GCAN-4038对象字典

 

 

十、技术规格

 

 

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