配电自动化设备的通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电自动化技术领域，涉及配电自动化设备的通信方法。
【背景技术】
[0002] 目前电力行业应用比较广泛的CAN(控制器局域网络，Controller Area Network) 应用层协议主要是Devicenet协议以及自定义协议。
[0003] Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN技术的开放型、符合全球工业 标准的低成本、高性能的通信网络，最初由美国Rockwell公司开发应用。DeviceNet的主要 特点是：短帧传输，每帧的最大数据为8个字节；无破坏性的逐位仲裁技术；网络最多可连 接64个节点；数据传输波特率为128kb/ s、256kb/s、512kb/s ;点对点、多主或主/从通信方 式；采用CAN的物理和数据链路层规约。
[0004] 自定义协议是根据不同的需求开发的协议。优点是灵活，扩展性好。
[0005] 然而，无论是Devicenet协议还是自定义协议，其开放性、灵活性以及与其他设备 之间的互连性能，都存在较大的问题，不利于不同设备厂商之间的互连互通，灵活性欠佳。
【发明内容】
[0006] 基于此，有必要针对各设备间不能互连的问题，提供一种配电自动化设备的通信 方法。
[0007] -种配电自动化设备的通信方法，所述通信方法适于设备之间基于CANOpen协议 进行通信，所述通信方法包括：
[0008] 初始化，包括初始化CANOpen节点、初始化接收过程数据对象RPD0、初始化发送过 程数据对象TPDO以及初始化同步报文；
[0009] 进入预运行状态；
[0010] 接收从设备发送的启动报文；
[0011] 通过发送NMT报文，以命令从设备进入运行状态；
[0012] 通过发送和/或接收SDO报文，以访问及/或修改从设备的参数；以及
[0013] 发送和/或接收PDO报文，以在所述设备之间进行数据传输。
[0014] 一种配电自动化设备的通信方法，所述通信方法适于设备之间基于CANOpen协议 进行通信，所述通信方法包括：
[0015] 初始化，包括初始化CANOpen节点、初始化接收过程数据对象RPD0、初始化发送过 程数据对象TPDO以及初始化同步报文；
[0016] 进入预运行状态；
[0017] 发送boot_up报文，以通知主设备已经启动；
[0018] 自主设备接收NMT报文；
[0019] 根据所接收的NMT报文进入所指令的运行状态；以及
[0020] 发送和/或接收PDO报文，以在所述设备之间进行数据传输。
[0021] 本发明由于采用了 CANOpen协议框架模型，解决了网络中不同设备厂商支持 CANOpen协议的互连、互通问题；实现了 CAN网络中使用标准的、统一的系统通讯模式。
【附图说明】
[0022] 图1为设备上层应用基于CANOpen通信协议的通信模型；
[0023] 图2为基于CANOpen通信协议的设备模型；
[0024] 图3为CANOpen标识符在CAN帧中的位置示意；
[0025] 图4为本发明一种实施方式的配电自动化设备的通信方法的流程图；
[0026] 图5是本发明一种实施方式的通信方法中的CANOpen协议栈初始化；
[0027] 图6为根据本发明一种实施方式的通信方法的CANOpen协议栈；
[0028] 图7为根据发明的一种实施方式的通信方法，通信设备实现通过固定的索引/子 索引对对象字典中的对象列表条目访问；
[0029] 图8所示的是根据本发明一种实施方式的通信方法中，本地对象字典的访问流 程；
[0030] 图9所不的是NMT主设备控制网络节点启动初始化的流程；
[0031] 图10所示的是NMT从设备的初始化流程；
[0032] 图11为本发明一种实施方式的配电自动化设备的通信方法的流程。
【具体实施方式】
[0033] 如图1所示，其为设备上层应用基于CANOpen通信协议的通信模型。其中，在主设 备100上定义了 CAN网络层102、CAN数据链路层104以及CANOpen应用层106,在从设备 200上相应地定义了 CAN网络层202、CAN数据链路层204以及CANOpen应用层206。根据 本发明的实施方式，主设备可以是CPU板，而从设备可以是SP板。
[0034] 根据各层网络的定义，在CAN网络层102、202上传输的为高低电平；在CAN数据链 路层104、204上传输的为ID和数据；在CANOpen应用层106、206上传输的是以下几类通信 对象：
[0035]1.过程数据对象F1DO(Prc)Cess Data Object):用来传输实时数据，大小一般为 1-8字节）。
[0036]2.服务数据对象SD0(Service Data Object):主要用来访问设备的对象字典。
[0037] SDO对象数据的字节定义如表1所示：
[0038] 表I SDO对象数据字节定义
[0039]
[0040] 3.网络管理对象NMT (Network Management Ob ject):主要包括NMT对象（主设备 用来传输控制命令）和心跳报文（从设备点向主设备发送本节点状态）。
[0041] NMT对象数据的字节定义如下表2所示：
[0042] 表2 NMT对象数据字节定义
[0043]
[0044] 心跳报文的数据字节定义如下表3所示：
[0045]表3心跳报文数据字节定义
[0048] 4.预定义报文或者特殊功能对象：包括同步对象（SYNC Object)、紧急事件对象 (Emergency Object)和时间标记对象（Time Stamp Object)等。
[0049] 如图2所示，其为基于CANOpen通信协议的设备模型。该设备300包括通信部分 302,用于传输以上所述的几类通信对象，如PDO对象、SDO对象、NMT对象、特殊功能对象等。 设备300还包括对象字典304,其包括数据类型、通信对象、应用对象等。设备300的应用部 分306用来表示应用程序和设备描述。
[0050] CANOpen协议中一个重要的部分是对象字典（Object Dictionary，0D)，对象字典 是一组有序的对象，每个对象通过16位的索引来寻址。对于数组和结构类型的对象，可以 使用8位的子索引来访问其内部成员，对象字典的索引分配如表4所示。
[0051] 表4 CANOpen对象字典
[0052]
[0053] 结合图3所示，其为CANOpen标识符在CAN帧中的位置示意。CAN报文由7个不同 的位域组成，而CANopen就是规定了其中的仲裁域（11位标识符）和数据域（8字节数据） 的使用方法，以及11位标识符和8字节数据在CAN帧中的位置。CAN网络中各个从设备节 点的ID用节点ID(6-0位）表示，最多可以有127个从设备节点。不同通讯对象对8字节 数据的使用及各字节代表的意义各不相同。
[0054] 如图4所示，其为本发明一种实施方式的配电自动化设备的通信方法的流程图。 该通信方法是基于CANOpen协议模型+状态机设计模式进行的。根据本发明的实施方式， CANOpen设备在工作时有4种状态：初始化、预运行、运行、停止状态。该通信方法包括：
[0055] 步骤402,上电后，设备进入初始化状态，初始化设备。
[0056] 步骤404, CANOpen协议初始化：初始化CANOpen相关参数。
[0057]步骤406，初始化成功后，从设备发送一个启动报文给主设备进入预运行状态。
[0058] 步骤408,主设备一直在检测从设备的状态，在发现从设备进入预运行状态后，主 设备发送一个启动远程设备节点报文，使得从设备进入运行状态；从设备收到主设备指令 后，进入运行状态。
[0059] 步骤410,在运行状态，主设备可以互相通信，主设备定时向从设备发送心跳报文。
[0060] 步骤412,主设备可以通过SDO报文访问或修改从设备相关参数。
[0061] 步骤414,主设备可以通过PDO报文发送实时数据。
[0062] 步骤416,从设备定时发送心跳报文；主从设备处理或发送roo报文。
[0063] 如图5所示，其表示的是本发明一种实施方式的通信方法中的CANOpen协议栈初 始化。通常地，协议栈初始化包括：
[0064] 模块502:初始化CANOpen节点；
[0065] 模块504:初始化接收过程数据对象RPDO、初始化发送过程数据对象TPDO;
[0066] 模块506:初始化同步报文等。
[0067] 结合图6所示，根据本发明一种实施方式的通信方法的CANOpen协议栈可以用 于：
[0068] (1)模块602:处理接收到的报文：缓存报文；包括：
[0069] 模块604:如是从设备，且收到的报文为NMT报文，判断执行相应的指令进入相应 的状态，并生成准备发送的SDO报文；如是主设备，获取从设备信息；
[0070] 模块606 :如是SDO报文，读取或发送对应的数据对象字典；
[0071] 模块608 :如是PDO报文，保存实时数据。
[0072] 其中模块606处理SDO报文包括：获取报文命令信息以及索引子索引；判断命令 信息，根据索引、子索引寻找对象字典中对应的对象，对象读写属性满足，如读指令，则获取 对象信息，发送响应SDO报文，如写，则修改对应对象信息；若找到对象的读写属性不符合 SDO指令要求，则中止报文，并通知从设备；如是RPDO、TTOO、错误寄存器、心跳时间，则根据 指令对RPDO、TPDO进行相应的读或写；如不是读写指令，则中止报文。
[0073] (2)模块610:定时或超时发送TPDO报文；
[0074] (3)模块612:定时发送心跳报文。
[0075] 根据本发明的通信方法，一种实施方式中的通信设备是一种基于CANOpen协议的 配电自动化终端设备，CANOpen网络中有一个主节点、多个从节点，主节点为CPU板，从节点 为SP板。
[0076] 从设备节点具备NMT从机功能；传输实时数据PDO功能；SDO服务器功能；节点保 护、心跳、产生紧急报文功能；拥有一个描述从站所有通信参数和应用参数的数据对象字 血. ，、?>
[0077] 主设备节点具备NMT主机功能；NMT网络管理功能；处理PDO报文、监控PDO报文 功能；SDO