1 引言
工业自动化的快速发展，网络化概念与自动化的完美结合，使得远程控制、工程联网变得更加简便，现场总线作为网络总线在工程中更有其优势所在，实时性得以提高、可靠性增强、现场布线更加简单，越来越多的工程项目使用现场总线实现远程监控与联网。当今现场总线技术极大发展，现场总线协议种类也是非常之多，而canopen作为现场总线家族的一员，以其自身的优势，得到了众多自动化厂商的支持。德国赫优讯作为工业通讯领域的专家，产品覆盖所有主流现场总线和实时以太网，针对canopen总线协议，赫优讯产品也是非常丰富，其中在工程上应用比较广泛的产品nt30-cos-rs，可实现串口设备与canopen设备的直接互连，本文在具体分析nt30-cos-rs的技术特点后，详细阐述如何实现与施耐德twido系列plc的通讯。
2 德国赫优讯nt30-cos-rs网关
德国赫优讯nettap网关家族可实现串口(rs232/rs422/rs485)与现场总线(canopen、profibus、devicenet等)或以太网(tcp/ip、ethernet/ip、modbustcp等)之间的协议转换，利用赫优讯配置软件sycon.net进行简单配置即可使用。nt30-cos-rs作为nettap成员之一，功能为实现modbus rtu串口设备与canopen设备的互连，利用输入输出过程映像区进行数据交换，通过软件可将串口端配置为modbus主站或从站，应用非常方便。nt30-cos-rs中过程映像区大小为256 words io，也就是说串口端可同时接受256 words io数据的传输，通过共享内存透传的方式发送至canopen主站设备，因此多个modbus rtu串口设备，只需要一个nt30-cos-rs即可，硬件图如图1所示。
图1 nettap 硬件图
3 通讯系统的构成
系统硬件结构图如图2所示，施耐德公司canopen主站模块twdnco1m作为canopen总线主站节点，node id设为1，赫优讯nt30-cos-rs网关作为canopen总线中一个从站节点，node id设为3，施耐德 twido系列plc型号为twdlmda20drt， modbus rtu串口设备品牌不限。
图2 canopen通讯硬件结构图
4 通讯系统的实现
实现不同厂商设备的互连，是通讯系统引用网络化概念，实现产品标准化的一个最大优势，这也使得工程应用变得更加灵活，方案选择余地更大，而不同厂商设备互连的前提是：各厂商所生产的产品必须严格遵循标准，且提供统一的产品描述文件，如canopen的eds文件，profibus的gsd文件等。通过这些产品描述文件，即可实现网络的组态与参数配置，这也是联网工程中实现通讯功能至关重要的一步。
4.1 硬件组态
一般情况下，各厂商会提供针对自家canopen主站的网络组态工具(未来如果各厂商设备基于fdt/dtm技术，可实现网络工具的互换)，如施耐德的twidosoft，内部集成了twido系列plc的硬件组态模块。以下以twidosoft3.5版本为例，利用施耐德 usb硬件配置电缆，详细介绍如何实现施耐德的canopen主站和德国赫优讯canopen从站nt30-cos-rs的网络组态。这也是实现通讯功能、书写控制程序的前提。
在安装完twidosoft3.5软件和usb驱动程序后，打开twidosoft在file-preferences中选择usb连接方式，新建工程项目，选择plc型号(本文使用twdlmda20drt型号)，在硬件组态中的扩展总线中右键添加模块，添加twdnco1m模块(施耐德 canopen模块)，可同时添加多个模块，右键进入配置界面，对网络从站信息进行加载与参数配置。如图3所示。
图3 canopen配置界面
通过
import按钮，添加从站eds文件，德国赫优讯nt30-cos-rs的eds名为“nt30cos.eds”，可通过多种途径获得，如赫优讯网站、nettap光盘或咨询赫优讯上海办，eds信息加载后，选中nt30-cos-rs，左下角会显示产品的基本信息。此时即可以双击添加从站，可添加多个从站，根据施耐德canopen主站模块信息，最多不超过16个接受pdo和16个发送pdo，如果每个从站设备的pdo数量不同，则连接的从站数量也将随之变化。从站地址可根据从站的实际地址进行对应，通过
上下键进行地址的选择，赫优讯nt30-cos-rs的从站地址通过拨码开关设定(一般从站地址的设定方式有两种：一种通过硬件设定，一种是通过软件设定)，设定从站地址为3。另外需要对主站监控从站状态的方式进行设定，可选方式有：保护时间、心跳或不设定，本例中选择保护时间。
在canopen网络设定中，除了设定从站地址来区分各个从站节点外，还有一个至关重要的参数设定，那就是波特率的设定，canopen主站与从站进行数据交换之前，需要对波特率的信息进行检查，如果波特率不同，将无法进行通讯连接，波特率必须严格一致。波特率可选项很多，本例选择250kbs波特率，主站波特率在图3的右下方设定，nt30-cos-rs从站通过赫优讯sycon.net软件进行设定。
在canopen从站加载完成，从站地址和波特率关键通讯参数设定完成后，需要对canopen从站数据pdo、sdo进行映射和连接。即图3所示的mapping和link内容，另外，为了简便plc编程，通过形参来代替实参，使程序具有更好的可读性，可在symbol选项中进行pdo形参的命名。
4.2 软件实现
赫优讯nettap网关使用非常灵活，通过赫优讯sycon.net软件可下载不同的firmware，实现不同的协议转换。同时nt30-cos-rs可通过软件配置串口为modbus rtu主站或从站，设定所连接串口设备的各项参数、i/o信息等。以下详细阐述nt30-cos-rs的参数配置过程，nt30-cos-rs配置工具为sycon.net，可免费在赫优讯网上下载、光盘随带或联系赫优讯上海办。
如图4所示，新建项目后，选择你所使用的nettap型号，本例中型号为nt30-cos-rsi4。左键拖放到左侧绿色线上，双击后即可对参数进行配置。
图4 sycon.net操作界面
如图5所示，首先需要在device选项下，加载firmware固件，在device assignment中选择不同的驱动方式连接至nt30-cos-rs。建立连接后方可下载需要的firmware，而后对参数进行配置，modbus目录下是串口信息的基本配置，最重要的选项是modbus主从选项，bus_cos目录下是canopen波特率的设定，必须与上述施耐德 canopen主站波特率的设置一致，同样选择250kbs。如果选择modbus作为主站，则command目录下参数就非常重要，在这里可设定所连接的modbus从站的io数据信息，所连接的从站地址信息等，最多可支持256words io数据的设置，具体见参考文献[5]。本案中nt30-cos-rs在串口端作为modbus从站，故无需修改太多参数，直接右键连接设备下载即可。
图5 nt30-cos-rs参数配置界面
4.3 软件测试
以下通过简单的测试，检测cano -pen主站是否与nt30-cos-rs从站建立连接。在施耐德canopen模块参考文献[1]中可知，twido系列plc中有特定的系统位%sw20%sw27可检测canopen扩展模块所连接canopen从站的通讯连接状态。通过此状态位的值即可查看是否与nt30-cos-rs cano -pen从站通讯成功。本例中所连接的从站nt30-cos-rs的地址为3，故通过读取%sw21的数据即可。
在twidosoft中通过梯形图编程语言编写plc程序如图6所示，读取%sw20和%sw21系统位检测从站通讯状态。通过梯形图编程语言编写好程序后，连接plc，下载程序，进入运行状态，通过
