風(fēng)能作為一種高效、清潔、可再生的能源，越來越受到世界各國的重視，中國新能源戰(zhàn)略把大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)為重點。近幾年，由于風(fēng)能的諸多優(yōu)點以及國家政策的大力支持，國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)得到了快速的發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中各個設(shè)備之間需要通信，CAN總線是國際風(fēng)電行業(yè)中流行而且應(yīng)用成熟的通信方式，基于CAN總線應(yīng)用層的CANopen協(xié)議對所有設(shè)備做出了“設(shè)備級”的規(guī)范。大部分國外的變流器設(shè)備通過CANopen接口與風(fēng)電系統(tǒng)中的其他設(shè)備進(jìn)行通信，因此，為了替代國外的變流器，實現(xiàn)變流器設(shè)備自主化，就要求國內(nèi)廠商的變流器提供CANopen接口。
    本期文章將介紹如何利用XGate-COP10模塊設(shè)計風(fēng)電變流器的CANopen從站接口。
1 XGate-COP10簡介
    XGate-COP10是一款CANopen從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)部集成了CANopen從站協(xié)議棧，遵循CiA DS301 V4.02進(jìn)行設(shè)計，其內(nèi)部集成了網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）、服務(wù)數(shù)據(jù)（SDO）、過程數(shù)據(jù)（PDO）、錯誤管理等功能。同時也遵循了DS303-3指示燈以及DS305層設(shè)置（LSS）等相關(guān)協(xié)議，使模塊功能更強(qiáng)大。所有的功能均通過CiA提供的一致性測試軟件的測試，保證了與其他CANopen設(shè)備良好的兼容性。
    XGate-COP10為DIP24封裝，擁有較小的占位面積(6 cm2)，非常容易集成到用戶設(shè)備中，其外觀如圖1所示。

2 變流器CANopen接口硬件設(shè)計
    XGate-COP10硬件設(shè)計框圖如圖2所示。

    變流器控制板的MCU與XGate-COP10通過串口(TTL電平)進(jìn)行連接。用戶可以使用MCU的一個I/O口連接到XGate-COP10的復(fù)位引腳(/RST)實現(xiàn)對模塊的復(fù)位控制。某些情況下還需要把XGate-COP10中斷信號輸出引腳連接到變頻器的中斷輸入引腳，以便及時處理RPDO數(shù)據(jù)。MCU只需要預(yù)留1路串口、1路中斷輸入和1個I/O口即可。對于XGate-COP10來說，由于其內(nèi)部未集成CAN收發(fā)器，推薦使用帶隔離的CAN收發(fā)器模塊CTM8251T。XGate-COP10采用的是標(biāo)準(zhǔn)的CANopen協(xié)議，這里使用外接DIP開關(guān)來設(shè)置設(shè)備的節(jié)點地址和波特率，以及外接LED指示燈來指示當(dāng)前模塊的CANopen狀態(tài)。
3 風(fēng)電變流器參數(shù)資源分配
    對于實時數(shù)據(jù)，XGate-COP10有96 B的輸入和96 B的輸出存儲區(qū)供用戶使用，這些存儲區(qū)可以用于變流器的各項實時參數(shù)與其他CANopen設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。
    對于非實時數(shù)據(jù)，XGate-COP10提供了直接訪問對象字典的串口命令，用戶可以通過該命令對模塊的對象字典進(jìn)行讀寫，實現(xiàn)變流器對CANopen網(wǎng)絡(luò)中非實時參數(shù)的訪問。
    這樣，CANopen主站設(shè)備或其他設(shè)備和變流器的之間通信就變得十分方便。
    (1)資源分配
    變流器相關(guān)參數(shù)在XGate-COP10存儲區(qū)的分配情況如表1所示，用戶只需要把數(shù)據(jù)寫入XGate-COP10數(shù)據(jù)輸入存儲區(qū)，XGate-COP10就會按照CANopen協(xié)議的定義對數(shù)據(jù)進(jìn)解析處理。同樣來自CANopen網(wǎng)絡(luò)中控制信息也會經(jīng)過解析之后存放于數(shù)據(jù)輸出區(qū)，用戶只需要從輸出區(qū)讀出即可。

    (2)實時數(shù)據(jù)傳輸配置
    XGate-COP10中最多支持12個RPDO和12個TPDO數(shù)據(jù)的傳輸，并且PDO數(shù)據(jù)可映射到數(shù)據(jù)存儲區(qū)的任意數(shù)據(jù)區(qū)，其數(shù)據(jù)映射示例如表2和表3所示。

4 變流器控制器MCU對XGate-COP10的操作
    XGate-COP10提供了一個串口與變流器控制器MCU進(jìn)行連接。為了方便用戶快速可靠地實現(xiàn)模塊與MCU通信，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供了XGate-COP10串口協(xié)議的驅(qū)動源碼。當(dāng)XGate-COP10的輸出內(nèi)存區(qū)接收到CANopen網(wǎng)絡(luò)中的實時數(shù)據(jù)之后就會立即向用戶MCU產(chǎn)生一個中斷，此時用戶可以通過UART發(fā)送相關(guān)命令字讀取數(shù)據(jù)輸出區(qū)的內(nèi)容。用戶可將實時更新的傳感器數(shù)據(jù)寫入輸入緩沖區(qū)，XGate-COP10自動發(fā)送至主站或者其他從站設(shè)備。用戶程序軟件操作流程示例如圖3所示。

    經(jīng)過以上步驟，快速地實現(xiàn)了風(fēng)電變流器的CANopen接口，并能與其他CANopen設(shè)備進(jìn)行通信。XGate-COP10的出現(xiàn)，使開發(fā)者不再為開發(fā)CANopen協(xié)議棧而苦惱，大大縮短了開發(fā)周期。相信在XGate-COP10的幫助下，你能獲得更大的成功。
    廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供各種接口的CANopen接口卡、CANopen終端設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集、電機(jī)控制等)、CANopen分析儀、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋、OPC服務(wù)器以及基于CANopen協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開發(fā)。