[发明专利]基于CANopen协议的分布式控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业领域中现场设备控制以及数据采集技术，尤其涉及一种基于CANopen协议的分布式控制系统。

背景技术

目前,基于CANopen协议的分布式控制系统一般是利用CAN总线将各个从站串联起来，每个从站通过固定数量的IO端子连接现场设备。

CANopen为可编程系统、接口、各种设备定义了大量的应用子协议规范，很方便的实现了不同公司产品间的通信和互操作，已广泛应用于各现场通信领域。CANopen协议分布式控制系统的组网如图1所示,该系统的从站包括CAN收发器、MCU、光耦隔离模块。

CANopen协议最大支持127个从站，从站之间通过CAN总线周期性或非周期性的交换过程数据对象(PDO)，实现CANopen协议设备IO数据的输入和输出。CANopen协议从站设备集成固定数量的IO端子，例如图1中，每个从站的IO口固定为m个：IO1—IOm。这种设计方案存在以下缺陷：

不可灵活扩展与现场设备连接的IO口，单一从站PDO利用率低，当系统的规模较大，需要的远程IO口数量较大时，只能通过增加更多的从站设备才能实现远程IO的扩展应用，加大了通信距离，提高了系统组网成本，而通信距离的增加还有可能会导致通信波特率的下降，降低了通信实时性。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述单一从站PDO利用率低、IO口拓展方式不够灵活的缺陷，提供一种可灵活拓展IO口、提高PDO利用率的基于CANopen协议的分布式控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于CANopen协议的分布式控制系统，包括主站和从站，每一所述从站包括从站控制模块和接口拓展模块，且所述接口拓展模块通过SPI总线连接到多个分布式IO模块，每个分布式IO模块具有与现场设备连接的多个IO口；

所述接口拓展模块，用于将各个分布式IO模块采集的设备信息分别进行数据处理和地址解析，并根据各个设备信息的地址信息，将所有的设备信息按照设定的时序依次发送至从站控制模块；

所述从站控制模块，用于依次采集所述设备信息，并将采集到的所有设备信息封装后发送到所述主站，以及接收所述主站发送的控制信息，并将所述控制信息进行处理后按照设定的时序依次发送至所述接口拓展模块；

所述接口拓展模块还用于将接收到的控制信息重新编址后分别发送至对应的分布式IO模块，以控制对应的现场设备动作。

本发明所述的基于CANopen协议的分布式控制系统，其中，所述接口拓展模块包括：动态存储单元、核心处理单元、逻辑接口单元，所述动态存储单元具有多个存储子单元，所述多个存储子单元与所述多个分布式IO模块的多个IO口一一对应；

所述动态存储单元，用于将接收到的控制信息写入到对应的存储子单元中；

所述核心处理单元，用于将各存储子单元存储的控制信息分别进行数据处理和重新编址后发送至所述逻辑接口单元；

所述逻辑接口单元，用于将重新编址后的各个控制信息通过SPI总线发送至对应的分布式IO模块，以及接收来自SPI总线的设备信息并将该设备信息发送至核心处理单元；

所述核心处理单元还用于对接收的各个设备信息进行数据处理和地址解析后发送至动态存储单元；

所述动态存储单元还用于根据所述核心处理单元的地址解析结果将接收的各个设备信息写入对应的存储子单元中，并将各个存储子单元的设备信息按照设定的时序依次发送至从站控制模块。

本发明所述的基于CANopen协议的分布式控制系统，其中，所述接口拓展模块采用集成有所述动态存储单元、核心处理单元、逻辑接口单元的可编程逻辑芯片。

本发明所述的基于CANopen协议的分布式控制系统，其中，所述分布式IO模块包括：用于与多个现场设备连接的IO接口、用于防止信号干扰的光耦隔离模块、数据转换模块，每个IO接口具有所述多个IO口；

所述数据转换模块用于将IO接口发送的各个现场设备的设备信息进行数据转换和编址后发送至SPI总线，以及从所述SPI总线获取与自身的地址信息对应的控制信息，将该控制信息进行数据转换和地址解析后通过所述IO接口发送至对应的现场设备，以控制对应的现场设备动作。

本发明所述的基于CANopen协议的分布式控制系统，其中，所述数据转换模块采用可编程逻辑芯片。