汇川H5U系列PLC配置CANopen主站网络连接伺服驱动器IS620N完整教程

引言

在现代工业自动化系统中，可靠高效的设备间通信是核心。CAN总线以其高可靠性和实时性，在汽车和工业控制领域得到了广泛应用。而基于CAN总线的CANopen协议，则进一步为工业设备提供了一套标准化的通信框架。本文将聚焦于如何使用汇川H5U系列PLC，一步步配置为CANopen主站，并实现与汇川IS620N系列伺服驱动器的通信。如果你正在为如何搭建一个稳定的CANopen控制网络而寻找实操指南，这篇文章或许能为你提供清晰的思路。更多工业控制与网络协议的深入探讨，欢迎访问云栈社区。

CANopen 基础概念

CANopen 是一种基于CAN总线的应用层网络协议，它定义了设备间的通信规则、对象字典以及各种服务，旨在实现不同制造商设备之间的互操作性。其核心特点包括开放式标准、高可靠性、灵活的实时数据交换以及便于系统集成。

理解CANopen，首先要熟悉几个关键术语：

• NMT（网络管理）：负责整个网络的启动、停止和状态监控，遵循严格的主从模式。
• SDO（服务数据对象）：用于主站对从站进行参数配置、读写对象字典，是一种需要确认的请求-响应式通信。
• PDO（过程数据对象）：用于传输实时过程数据（如控制字、状态字、位置指令等），传输效率高，数据长度限制在1-8字节。
• SYNC（同步对象）：由主站周期性广播，用于协调网络上所有从站的PDO数据同步发送与接收。
• COB-ID（通信对象标识符）：CANopen帧在CAN总线上的唯一标识符，决定了帧的优先级和用途。

汇川H5U系列PLC支持CANopen标准协议DS301。

状态指示灯解读

在进行配置前或故障排查时，观察CANopen模块的指示灯是判断其工作状态最直接的方式。

主站配置步骤详解

以下配置均以汇川AutoShop编程软件为例。CANopen主站配置与CANLink类似，只有作为主站时才需要进行CANopen配置。

1. 新建项目并启用CANopen主站

在工程管理器的“配置”目录下，双击“CAN”项。

在弹出的“CAN口设置”窗口中：

1. 协议类型选择“CANopen”。
2. 设置端口号（通常为1）。
3. 设置主站站号（例如63），注意：只有此站号与PLC硬件拨码开关或软件设置的站号一致时，PLC才会被初始化为CANopen主站。
4. 设置与从站设备匹配的波特率（例如500Kbps）。
5. 点击“确定”。

2. 添加CANopen网络配置

在项目树的“配置”->“CAN(CANopen)”上右键，选择“添加CAN配置”。

3. 添加从站设备

双击新生成的“CANopen配置”打开组态界面。从右侧的“CANopen设备列表”中，找到并拖拽或双击目标从站设备（例如“IS620_V056”）到左侧网络拓扑图中。

4. 导入非标设备EDS文件

如果目标从站设备不在预置列表中，可以通过导入其EDS（电子数据表）文件来添加。在右侧“CANopen设备列表”空白处右键，选择“导入EDS”。

5. 配置主站参数

在网络组态界面中，双击主站图标（通常标有站号，如63）打开“主站信息”配置窗口。这里是整个CANopen网络的核心参数设置区。

5.1 网络管理

• 节点ID：即主站站号，需与步骤1.3中设置的一致。
• 波特率：需确保网络上所有设备波特率设置相同。
• 程序运行过程中禁止SDO，NMT访问：勾选后，在PLC运行时将无法通过软件在线修改从站参数，适用于需要保证运行稳定性的场合。
• 所有SDO错误继续配置：勾选后，即使对某个从站的SDO配置出错，主站也会继续尝试配置其他从站。

5.2 同步（SYNC）设置

• 使能同步生产：勾选后，主站将作为SYNC生产者，按设定周期发送同步帧。一个网络中只能有一个SYNC生产者。
• COB-ID：同步帧的标识符，通常固定为0x80，不可修改。
• 同步周期：发送SYNC帧的时间间隔，单位为毫秒(ms)，例如200ms。此周期会影响同步型PDO的更新速率。

5.3 心跳（Heartbeat）设置

• 使能心跳生产：勾选后，主站将按“生产时间”周期发送自身的心跳帧，告知从站自己的状态。

5.4 SDO超时时间

• 超时时间：主站发送SDO配置指令后，等待从站回复的最长时间。默认500ms。若超时且重试3次失败，主站将判定该从站配置失败。

5.5 节点状态监控

• 使能站点监控：勾选后，主站会监控所有从站的在线状态。
• 监控结果将存储在系统变量数组 _CANOpen.NodeState[64] 中。
  • _CANOpen.NodeState[0] 表示本机（主站）状态。
  • _CANOpen.NodeState[站号] 表示对应从站的状态。
  • 状态值含义：
    • 0: 初始化
    • 4: 停止
    • 5: 运行
    • 127: 预运行
    • 255: 掉线

5.6 自动分配PDO映射寄存器

这是简化配置的关键功能，类似于EtherCAT中的设置。

• 自动分配：强烈建议勾选。勾选后，软件会自动为所有从站的PDO数据分配PLC内部的映射寄存器地址，无需手动计算，极大减少出错概率。
• 从站接收/发送映射寄存器起始地址：当勾选“自动分配”时，这里设置的是自动分配地址空间的起始点（例如接收起始地址D7000，发送起始地址D7400）。主站发给从站的数据（如控制指令）写入“接收映射区”，从站发给主站的数据（如状态反馈）从“发送映射区”读取。

6. 网络状态监控与诊断

完成配置并下载程序后，可以在“主站信息”窗口的“网络状态”页进行实时监控。

• 启动监控：点击后开始实时刷新网络状态。
• 网络负载：显示当前CAN总线的通信负荷率。
• 网络状态表：直观显示主站和所有从站的实时状态（对应 _CANOpen.NodeState 的值）。
• 紧急错误信息：显示网络上设备报告的紧急错误。PLC本体通常只缓存最新一条，而编程软件后台可缓存更多。
• SDO配置错误查询：如果配置过程中出现SDO错误，可以在此处输入站号和错误步号，查询具体的错误码，对照CANopen标准进行排查。

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至此，汇川H5U PLC作为CANopen主站的网络搭建与基本配置已完成。关于从站（如IS620N伺服驱动器）内部的PDO映射、对象字典参数设置等详细内容，我们将在后续文章中继续探讨。