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一、功能概述

GCAN-4032遠(yuǎn)程IO是我公司基于CANopen總線自主研發(fā)的高性能總線同用遠(yuǎn)程IO模塊，為用戶節(jié)約成本，簡化配線，提高系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)自帶16路DI和16路DO（輸出默認(rèn)晶體管PNP型，可選NPN型；輸入可通過接線切換源/漏型）。采用GCAN-4032模塊，用戶可用于采集數(shù)字量輸入信號，并輸出數(shù)字量信號，控制開關(guān)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)設(shè)備和CANopen網(wǎng)絡(luò)之間的連接，構(gòu)成CANopen網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量信號采集、輸出的控制節(jié)點。

GCAN-4032模塊的電源及CAN總線接口集成隔離保護(hù)模塊，使其避免由于瞬間的過壓過流而對模塊造成損壞。采用DIN導(dǎo)軌的固定方式，可使其更容易集成到各種控制柜中。

二、設(shè)備參數(shù)

沈陽廣成科技GCAN-4032一體式遠(yuǎn)程IO耦合器設(shè)備參數(shù)包括：

（1）CAN-bus支持CAN2.0A和CAN2.0B幀格式，符合ISO/DIS 11898規(guī)范；
（2）CAN-bus通訊波特率在10Kbps~1Mbps之間任意可編程；
（3）CAN-bus接口采用電氣隔離，隔離模塊絕緣電壓：DC 1500V；
（4）電源采用24V DC（-15%/+20%）；
（5）數(shù)字量輸入通道數(shù)：16路；
（6）數(shù)字量輸出通道數(shù)：16路；
（7）數(shù)字量輸入、輸出信號：輸入可通過接線切換源/漏型；輸出默認(rèn)晶體管PNP輸出，可選NPN輸出；
（8）數(shù)字量輸入ON信號：電壓≥9V DC；輸入OFF信號：電壓≤5V DC；
（9）PNP源型數(shù)字量輸出電壓為IO的工作電壓24V，輸出電流最大值為500mA（單通道）；300mA（通道同時輸出）；
（10）NPN漏型數(shù)字量輸出電壓為IO的工作電壓24V，輸出電流最大值為500mA（單通道）；280mA（通道同時輸出）；
（11）EMC抗干擾通道支持：模塊供電通道、CAN通道；
（12）模塊供電通道：靜電接觸放電±4KV，靜電空氣放電±8KV，電快速瞬變脈沖群±2KV，雷擊（浪涌）±1KV；
（13）CAN通道：1500VDC電氣隔離，靜電接觸放電±8KV，電快速瞬變脈沖群±2KV，雷擊（浪涌）±4KV；使用撥碼開關(guān)配置模塊波特率及節(jié)點號；
（14）工作溫度范圍：-40℃~+85℃；
（15）尺寸：長115mm*寬100mm*高58mm。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

沈陽廣成科技GCAN-4032一體式遠(yuǎn)程IO耦合器設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域包括：

（1）工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控；
（2）煤礦、油井遠(yuǎn)程通訊；
（3）CAN教學(xué)應(yīng)用遠(yuǎn)程通訊；
（4）CAN工業(yè)自動化控制系統(tǒng)；
（5）智能樓宇控制數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)等CAN-bus應(yīng)用系統(tǒng)。

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四、設(shè)備安裝

1、設(shè)備外觀及尺寸

GCAN-4032外觀如圖所示，(長)115mm*(寬)100mm*(高)58mm。設(shè)備包含1個CAN通信接口，一個USB-Type C接口，1個電源接口，2組I/O電源接口（電源內(nèi)部已短接），4個DI的COM接口。USB接口可用來升級固件。

GCAN-4032模塊外形尺寸圖

2、安裝拆卸方法

模塊的安裝方法：

先將模塊下方的導(dǎo)軌卡扣用一字螺絲刀拉出；然后將模塊掛到DIN導(dǎo)軌上，并使用一字螺絲刀將下方的導(dǎo)軌卡扣推進(jìn)去鎖定，如圖所示：

GCAN-4032 CANopen模塊安裝

模塊的拆卸方法：

先將模塊下方的導(dǎo)軌卡扣用一字螺絲刀拉出；然后將模塊往外拉出與DIN導(dǎo)軌形成一個角度，模塊即可往上拉出，如圖所示：

GCAN-4032 CANopen模塊拆卸

3、接口定義及功能

GCAN-4032模塊集成1個CANopen通信接口，一個USB-Type C接口，1個電源接口，2組I/O電源接口（電源內(nèi)部已短接），4個DI的COM接口。GCAN-4032模塊的CANopen通信接口、電源接口位置如圖所示，接口定義如表所示。

CAN接口及電源接口位置

CAN接口定義

電源接口定義

GCAN-4032模塊撥碼開關(guān)如圖所示，GCAN-4032模塊撥碼開關(guān)最左側(cè)為復(fù)位按鍵，默認(rèn)在下方，為調(diào)試接口，請不要撥動。復(fù)位按鍵右側(cè)7位為節(jié)點號設(shè)置開關(guān)。最右側(cè)4位為波特率設(shè)置開關(guān)。左側(cè)為高位，右側(cè)為低位。

GCAN-4032模塊撥碼開關(guān)

（1）DO接口定義及接線方法

GCAN-4032的主控模塊含有上下四排端子排，下方兩排端子排為DO端子排，分別為DO0~DO7，DO8~DOF共16個數(shù)字量輸出點，以及2組IO工作電源接口（請任選1組IO工作電源接口接入24V即可，注意同時需要接入系統(tǒng)電源，系統(tǒng)電源詳見下表，IO工作電源與系統(tǒng)電源彼此隔離），如圖所示。各個端子對應(yīng)的序號及其含義如下表所示。

GCAN-4032 CANopen模塊DO及IO電源接線端子定義

DO端子排有兩種接法：

（1）晶體管PNP輸出接線如圖所示：

（2）晶體管NPN輸出接線如圖所示：

（2）DI接口定義及接線方法

上方兩排端子為DI端子排，分別為DI0~DI7，DI8~DIF共16個數(shù)字量輸入點，以及4個DI的COM接口（4個COM口任意連接1個即可），如圖所示。各個端子對應(yīng)的序號及其含義如表所示。

GCAN-4032 CANopen模塊DI端子定義

DI端子排有兩種接法：

（1）漏型輸入接線如圖所示：

（2）源型輸入接線如圖所示：

4、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈

GCAN-4032 CANopen遠(yuǎn)程IO模塊有兩組指示燈，分別為系統(tǒng)狀態(tài)指示燈和IO指示燈。系統(tǒng)狀態(tài)指示燈具有1個PWR指示燈、1個SYS指示燈、1個RUN指示燈、1個ERR燈來指示設(shè)備的運行狀態(tài)。

GCAN-4032 CANopen遠(yuǎn)程IO模塊指示燈

GCAN-4032 CANopen遠(yuǎn)程IO模塊指示燈狀態(tài)

IO指示燈用來指示設(shè)備IO的運行狀態(tài)。

五、設(shè)備使用

1、電源連接

GCAN-4032模塊支持工業(yè)現(xiàn)場常見的+9-30V DC直流電源。為保證模塊可靠工作，建議您使用+12V或+24V的DC直流穩(wěn)壓電源。GCAN-4032模塊電源提供反接保護(hù)，可防止用戶因電源接線錯誤損壞模塊。

2、與CAN-bus連接

GCAN-4032模塊接入CAN總線連接方式為將CAN_H連CAN_H，CAN_L連CAN_L即可建立通信。

CAN-bus網(wǎng)絡(luò)采用直線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線最遠(yuǎn)的2個終端需要安裝120Ω的終端電阻；如果節(jié)點數(shù)目大于2，中間節(jié)點不需要安裝120Ω的終端電阻。對于分支連接，其長度不應(yīng)超過3米。CAN-bus總線的連接如圖所示。

CAN-bus網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

請注意：CAN-bus電纜可以使用普通雙絞線、屏蔽雙絞線。理論最大通信距離主要取決于總線波特率，最大總線長度和波特率關(guān)系詳見下表。若通訊距離超過1km，應(yīng)保證線的截面積大于Φ1.0mm2，具體規(guī)格應(yīng)根據(jù)距離而定，常規(guī)是隨距離的加長而適當(dāng)加大。

波特率與最大總線長度參照表

3、CAN總線終端電阻

為了增強CAN通訊的可靠性，消除CAN總線終端信號反射干擾，CAN總線網(wǎng)絡(luò)最遠(yuǎn)的兩個端點通常要加入終端匹配電阻，如圖所示。終端匹配電阻的值由傳輸電纜的特性阻抗所決定。例如雙絞線的特性阻抗為120Ω，則總線上的兩個端點也應(yīng)集成120Ω終端電阻。如果網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點使用不同的收發(fā)器，則終端電阻須另外計算。

GCAN-4032與其他CAN節(jié)點設(shè)備連接

請注意：GCAN-4032模塊內(nèi)部未集成120Ω終端電阻。如果節(jié)點數(shù)目大于2，中間節(jié)點不需要安裝120Ω的終端電阻。需要使用時，將電阻兩端分別接入CAN_H、CAN_L即可，如圖所示。

六、配置說明

用戶可使用模塊上方的撥碼開關(guān)自行設(shè)定GCAN-4032模塊的參數(shù)，以滿足實際應(yīng)用場合的需要。GCAN-4032模塊的配置，包括模塊的節(jié)點號和波特率兩部分。

請注意：通過撥碼開關(guān)改變GCAN-4032模塊的參數(shù)之后，需要重新對模塊上電之后，新的參數(shù)才會生效。

1、CAN節(jié)點號配置

如圖所示，撥碼開關(guān)的每個位撥向“ON“位置時，該位為“1”，如果撥向“OFF”位置，則該位為“0”。撥碼開關(guān)的2－8位用于設(shè)定模塊的節(jié)點號(MAC ID)，第八位為最低位，第二位為最高位，模塊的節(jié)點號(MAC ID)是各位對應(yīng)的十進(jìn)制值之和，通過撥碼開關(guān)設(shè)定模塊的節(jié)點號(MAC ID)的有效范圍為0～127。

請注意：撥碼開關(guān)第一位為配置撥碼，默認(rèn)為OFF（下方），請不要撥動。

CAN節(jié)點號配置說明

2、CAN波特率配置

右側(cè)撥碼開關(guān)的1-4位用于設(shè)定模塊的波特率，第一位為低位，第四位為高位。波特率與開關(guān)設(shè)置對應(yīng)值如下表所示。

CAN波特率配置說明

七、通訊報文格式

本章將使用廣成科技USBCAN-II Pro模塊及GCANTools軟件可以進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。軟件附帶的CANopen主站功能可以幫助調(diào)試CANopen從站，非常的方便實用。

使用廣成科技的USBCAN總線分析儀可模擬CAN總線通信設(shè)備，進(jìn)行GCAN-4032模塊的通訊測試。USBCAN總線分析儀是一種直觀的CAN總線調(diào)試分析工具，使用該設(shè)備可以通過電腦監(jiān)控、模擬CAN數(shù)據(jù)收發(fā)，是從事CAN總線行業(yè)的工程師必備的工具。歡迎您可以通過本手冊最后一頁的聯(lián)系方式購買。

1、節(jié)點狀態(tài)

GCAN-4032模塊滿足標(biāo)準(zhǔn)CANopen CiA 301協(xié)議，是標(biāo)準(zhǔn)的CANopen從站設(shè)備。GCAN-4032啟動后將主動發(fā)出一幀數(shù)據(jù)給主站，幀ID為0x700+Node ID。

例如：通過撥碼開關(guān)設(shè)置GCAN-4032的Node ID為1（以下節(jié)點號均為1），則USBCAN-II Pro作為主站設(shè)備可接收到一條節(jié)點狀態(tài)數(shù)據(jù)，幀ID為0x701，幀數(shù)據(jù)為0x7F。如圖所示，使用GCANTools軟件可以收到這條數(shù)據(jù)。
啟動數(shù)據(jù)中，幀數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)為節(jié)點狀態(tài)值（Node state values）。當(dāng)該值為0x04時，說明節(jié)點處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)該值為0x05時，說明節(jié)點處于操作狀態(tài)；當(dāng)該值為0x7F時，說明節(jié)點處于預(yù)操作狀態(tài)。

啟動命令監(jiān)控界面

GCAN-4032模塊接收由主站發(fā)出的操作指令，幀ID為0x000，DLC為2，幀數(shù)據(jù)第一個字節(jié)為命令符，第二個字節(jié)為節(jié)點號（00則為全部節(jié)點）。

例如：GCAN-4032的Node ID為1，命令GCAN-4032為進(jìn)入操作狀態(tài)（01），則NMT命令幀ID為0x000，幀數(shù)據(jù)為0x01,0x01。該命令也可由GCANTools軟件的CANopenMaster插件發(fā)出。

NMT命令發(fā)送界面

使用GCANTools軟件命令GCAN-4032進(jìn)入操作狀態(tài)的步驟是：

①將從站節(jié)點號填入ID后面的文本框中

②點擊添加從站按鈕

③打開節(jié)點左側(cè)的+號，并點擊“NMT”

④選擇“Start Remote Node”（默認(rèn)），點擊下方的“NMT”按鈕。如圖所示，發(fā)送后可在GCANTools監(jiān)控界面中查看到NMT命令。

接收到NMT指令之后，GCAN-4032將開始廣播PDO數(shù)據(jù)，并發(fā)出幀ID為0x701，幀數(shù)據(jù)為0x05的心跳指令，說明GCAN-4032已進(jìn)入操作狀態(tài)。

NMT命令監(jiān)控界面

2、控制輸入

數(shù)字量輸入的狀態(tài)由兩個字節(jié)來表示，第0到7路由第一個字節(jié)表示；第8到F路由第二個字節(jié)表示。舉例：第一個字節(jié)里通道8在高位，通道1在低位。

例如，GCAN-4032模塊節(jié)點號設(shè)為1。通道7和通道3狀態(tài)為1，其他狀態(tài)均為0，則CAN總線一端顯示的DI狀態(tài)數(shù)據(jù)為88 00。則發(fā)出的幀ID為0x181，數(shù)據(jù)長度（DLC）為2，幀數(shù)據(jù)為0x88，0x00。

GCAN-4032模塊發(fā)出的TPDO數(shù)據(jù)幀ID為0x180+節(jié)點號（Node ID），數(shù)據(jù)長度為2，幀數(shù)據(jù)第一、第二個字節(jié)即為該模塊數(shù)字量輸入狀態(tài)。

3、控制輸出

數(shù)字量輸出的狀態(tài)由兩個字節(jié)來表示，第0到7路由第一個字節(jié)表示；第8到F路由第二個字節(jié)表示。舉例：第一個字節(jié)里通道8在高位，通道1在低位。

例如，GCAN-4032模塊節(jié)點號設(shè)為1。需設(shè)置通道7和通道3狀態(tài)為1，設(shè)置其他狀態(tài)均為0，則需要發(fā)送的CAN總線DO狀態(tài)數(shù)據(jù)為88 00。需要發(fā)送給GCAN-4032的幀ID為0x201，數(shù)據(jù)長度（DLC）為2，幀數(shù)據(jù)為0x88，0x00。

GCAN-4032模塊在接收RPDO數(shù)據(jù)時，需保證幀ID為0x200+節(jié)點號（NodeID），數(shù)據(jù)長度為2，幀數(shù)據(jù)第一、第二個字節(jié)即為需要設(shè)置的數(shù)字量輸出狀態(tài)。

八、技術(shù)規(guī)格

沈陽廣成科技GCAN-4032一體式遠(yuǎn)程IO耦合器設(shè)備參數(shù)包括：