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GCAN-4032 分布式CANopen远程IO

ꄴ前一个： GCAN-5032 分布式EtherCAT远程IO
ꄲ后一个： GCAN-8300 插片式profinet IO耦合器

 

一、功能概述

 

GCAN-4032远程IO是我公司基于CANopen总线自主研发的高性能总线同用远程IO模块，为用户节约成本，简化配线，提高系统可靠性，系统自带16路DI和16路DO（输出默认晶体管PNP型，可选NPN型；输入可通过接线切换源/漏型）。采用GCAN-4032模块，用户可用于采集数字量输入信号，并输出数字量信号，控制开关，实现远程开关设备和CANopen网络之间的连接，构成CANopen网络中数据量信号采集、输出的控制节点。


GCAN-4032模块的电源及CAN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-4032一体式远程IO耦合器设备参数包括：

 

（1）CAN-bus支持CAN2.0A和CAN2.0B帧格式，符合ISO/DIS 11898规范；
（2）CAN-bus通讯波特率在10Kbps~1Mbps之间任意可编程；
（3）CAN-bus接口采用电气隔离，隔离模块绝缘电压：DC 1500V；
（4）电源采用24V DC（-15%/+20%）；
（5）数字量输入通道数：16路；
（6）数字量输出通道数：16路；
（7）数字量输入、输出信号：输入可通过接线切换源/漏型；输出默认晶体管PNP输出，可选NPN输出；
（8）数字量输入ON信号：电压≥9V DC；输入OFF信号：电压≤5V DC；
（9）PNP源型数字量输出电压为IO的工作电压24V，输出电流最大值为500mA（单通道）；300mA（通道同时输出）；
（10）NPN漏型数字量输出电压为IO的工作电压24V，输出电流最大值为500mA（单通道）；280mA（通道同时输出）；
（11）EMC抗干扰通道支持：模块供电通道、CAN通道；
（12）模块供电通道：静电接触放电±4KV，静电空气放电±8KV，电快速瞬变脉冲群±2KV，雷击（浪涌）±1KV；
（13）CAN通道：1500VDC电气隔离，静电接触放电±8KV，电快速瞬变脉冲群±2KV，雷击（浪涌）±4KV；使用拨码开关配置模块波特率及节点号；
（14）工作温度范围：-40℃~+85℃；
（15）尺寸：长115mm*宽100mm*高58mm。

 

 

三、应用领域

 

沈阳广成科技GCAN-4032一体式远程IO耦合器设备应用领域包括：

 

（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-4032一体式远程IO耦合器或进行技术咨询，可以加微信13019325660或拨打电话。

 

四、设备安装

 

1、设备外观及尺寸


GCAN-4032外观如图所示，(长)115mm*(宽)100mm*(高)58mm。设备包含1个CAN通信接口，一个USB-Type C接口，1个电源接口，2组I/O电源接口（电源内部已短接），4个DI的COM接口。USB接口可用来升级固件。

 

 

GCAN-4032模块外形尺寸图

 

2、安装拆卸方法


模块的安装方法：


先将模块下方的导轨卡扣用一字螺丝刀拉出；然后将模块挂到DIN导轨上，并使用一字螺丝刀将下方的导轨卡扣推进去锁定，如图所示：

 

 

GCAN-4032 CANopen模块安装

 

模块的拆卸方法：


先将模块下方的导轨卡扣用一字螺丝刀拉出；然后将模块往外拉出与DIN导轨形成一个角度，模块即可往上拉出，如图所示：

 

 

GCAN-4032 CANopen模块拆卸

 

3、接口定义及功能


GCAN-4032模块集成1个CANopen通信接口，一个USB-Type C接口，1个电源接口，2组I/O电源接口（电源内部已短接），4个DI的COM接口。GCAN-4032模块的CANopen通信接口、电源接口位置如图所示，接口定义如表所示。

 

 

CAN接口及电源接口位置

 

 

CAN接口定义

 

 

电源接口定义

 

GCAN-4032模块拨码开关如图所示，GCAN-4032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-4032模块拨码开关

 

（1）DO接口定义及接线方法


GCAN-4032的主控模块含有上下四排端子排，下方两排端子排为DO端子排，分别为DO0~DO7，DO8~DOF共16个数字量输出点，以及2组IO工作电源接口（请任选1组IO工作电源接口接入24V即可，注意同时需要接入系统电源，系统电源详见下表，IO工作电源与系统电源彼此隔离），如图所示。各个端子对应的序号及其含义如下表所示。

 

 

GCAN-4032 CANopen模块DO及IO电源接线端子定义

 

DO端子排有两种接法：


（1）晶体管PNP输出接线如图所示：

 

 

（2）晶体管NPN输出接线如图所示：

 

 

（2）DI接口定义及接线方法


上方两排端子为DI端子排，分别为DI0~DI7，DI8~DIF共16个数字量输入点，以及4个DI的COM接口（4个COM口任意连接1个即可），如图所示。各个端子对应的序号及其含义如表所示。

 

 

GCAN-4032 CANopen模块DI端子定义

 

DI端子排有两种接法：


（1）漏型输入接线如图所示：

 

 

（2）源型输入接线如图所示：

 

 

4、系统状态指示灯


GCAN-4032 CANopen远程IO模块有两组指示灯，分别为系统状态指示灯和IO指示灯。系统状态指示灯具有1个PWR指示灯、1个SYS指示灯、1个RUN指示灯、1个ERR灯来指示设备的运行状态。

 

 

GCAN-4032 CANopen远程IO模块指示灯

 

 

GCAN-4032 CANopen远程IO模块指示灯状态

 

IO指示灯用来指示设备IO的运行状态。

 

 

五、设备使用


1、电源连接


GCAN-4032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-4032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-4032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-4032与其他CAN节点设备连接

 

请注意：GCAN-4032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。

 

六、配置说明


用户可使用模块上方的拨码开关自行设定GCAN-4032模块的参数，以满足实际应用场合的需要。GCAN-4032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-4032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(MAC ID)，第八位为最低位，第二位为最高位，模块的节点号(MAC 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(MAC 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

 

七、通讯报文格式


本章将使用广成科技USBCAN-II Pro模块及GCANTools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-4032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。欢迎您可以通过本手册最后一页的联系方式购买。


1、节点状态


GCAN-4032模块满足标准CANopen CiA 301协议，是标准的CANopen从站设备。GCAN-4032启动后将主动发出一帧数据给主站，帧ID为0x700+Node ID。


例如：通过拨码开关设置GCAN-4032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。如图所示，使用GCANTools软件可以收到这条数据。
启动数据中，帧数据的第一个字节为节点状态值（Node state values）。当该值为0x04时，说明节点处于停止状态；当该值为0x05时，说明节点处于操作状态；当该值为0x7F时，说明节点处于预操作状态。

 

 

 

启动命令监控界面

 

GCAN-4032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（00则为全部节点）。


例如：GCAN-4032的Node ID为1，命令GCAN-4032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GCANTools软件的CANopenMaster插件发出。

 

 

NMT命令发送界面

 

使用GCANTools软件命令GCAN-4032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GCANTools监控界面中查看到NMT命令。


接收到NMT指令之后，GCAN-4032将开始广播PDO数据，并发出帧ID为0x701，帧数据为0x05的心跳指令，说明GCAN-4032已进入操作状态。

 

 

NMT命令监控界面

 

2、控制输入


数字量输入的状态由两个字节来表示，第0到7路由第一个字节表示；第8到F路由第二个字节表示。举例：第一个字节里通道8在高位，通道1在低位。


例如，GCAN-4032模块节点号设为1。通道7和通道3状态为1，其他状态均为0，则CAN总线一端显示的DI状态数据为88 00。则发出的帧ID为0x181，数据长度（DLC）为2，帧数据为0x88，0x00。

 

 

GCAN-4032模块发出的TPDO数据帧ID为0x180+节点号（Node ID），数据长度为2，帧数据第一、第二个字节即为该模块数字量输入状态。


3、控制输出

 

数字量输出的状态由两个字节来表示，第0到7路由第一个字节表示；第8到F路由第二个字节表示。举例：第一个字节里通道8在高位，通道1在低位。


例如，GCAN-4032模块节点号设为1。需设置通道7和通道3状态为1，设置其他状态均为0，则需要发送的CAN总线DO状态数据为88 00。需要发送给GCAN-4032的帧ID为0x201，数据长度（DLC）为2，帧数据为0x88，0x00。

 

 

GCAN-4032模块在接收RPDO数据时，需保证帧ID为0x200+节点号（NodeID），数据长度为2，帧数据第一、第二个字节即为需要设置的数字量输出状态。

 

八、技术规格

 

 

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