canopen总线协议在地铁通信网络中的应用

图3 can总线冗余设计

　　3.3 canopen控制单元(vcu)实现

　　列车网络硬件包括：列车车辆控制单元(vcu)，远程输入输出模块(remote i/o module, riom)，司机显示单元(ddu)，列车通讯中继器(repeater)等。其中列车车辆控制单元(vcu)：vcu通过车辆总线连接各子设备，负责列车网络中的各种数据的传输和管理，列车车辆控制单元与列车各子系统通讯，采集列车运行时各个子系统数据，并将相应的控制指令发送到各子系统，对列车各设备实施列车级控制。vcu一般选用高性能的列车专用plc来实现。在列车上，两台vcu分为强主vcu和弱主vcu，两个vcu互为冗余。在强主vcu工作时，弱主vcu一直处于侦听状态，可接收网络上传送的任何数据，但不行使网络管理和控制功能。当强主vcu故障时，弱主vcu马上自动接替强主vcu工作，保证列车正常运行，如图4所示。

图4 vcu监控流程图

3.4 canopen接口参数

　　本文需要做的工作就是在设计canopen通信网络的基础上，定义牵引系统与通信网络的信号接口就能对这些信息进行传输。监测过程中数据的处理和虚拟仪器的实现都是由列车主控制器vcu完成的。

　　系统在进行完网络管理状态转换之后将对控制系统节点启动配置过程，分为六个阶段：

　　(1) 当dcu不在线时，vcu通过sdo周期性询问dcu是否在线；

　　(2) 当dcu连接到can总线上， dcu响应vcu的sdo请求；

　　(3) vcu配置dcu的rx pdo和tx pdo，对象为14xxh 和18xxh；

　　(4) vcu配置dcu的消费者心跳，对象1016h；

　　(5) vcu配置dcu的生产者心跳，对象1017h；

　　(6) vcu启动dcu系统。

　　直到阶段(6)，dcu系统处于预操作模式阶段。在阶段(6)之后，dcu系统处于操作模式阶段，pdo能够被交换。

　　在canopen网络对牵引的控制过程中，传输的数据类型有：

　　(1) 过程数据(pdo)：用于传输dcu状态数据，故障数据，控制指令等。

　　(2) 服务数据(sdo) ：dcu系统应提供一个sdo信道。这个信道将用于网络配置。

　　(3) 网络管理数据(nmt) ：vcu使用nmt对象管理和控制dcu通信。

　　(4) 时间戳(time stamp)：vcu周期性地广播一个标准的时间戳到dcu，使dcu实时时钟与vcu同步。

　　(5) 心跳数据(heart-beat)：dcu将周期性产生一个心跳信息，vcu可以通过检测dcu心跳信息了解其状态；反之亦然。

4 结束语

　　本文基于监控网络结构和功能对通信网络的需求，选择can总线并应用其高层协议canopen，采用双cpu的冗余系统，并具体实现其网络功能。随后本文讨论了canopen通信网络的总体设计，最后本章详细阐述了canopen通信的实现方法。