ProfiNet转CAN/CANopen网关技术详解-三格电子

1 产品概述与核心功能

三格电子的 SG-PN(h750)-COE/CAN 网关主要用于实现 PROFINET 与 CAN/CANopen (COE) 或自由 CAN 口之间的协议转换。这款网关在PROFINET 侧作为 IO 从站，通常连接西门子等品牌的 PLC；在 CANopen 侧则作为主站，可以连接诸如伺服驱动器、变频器、电机等 COE 设备；在 CAN 自由口模式下，用户可以自由收发 CAN 报文，提供了更高的灵活性。

其核心工作原理是数据映射，即在网关内部建立 PROFINET IO 数据区与 CANopen 对象字典或 CAN 报文标识符之间的对应关系，实现双向数据透明传输，无需用户进行复杂的底层协议编程。

2 技术规格详解

2.1 硬件参数

• 电源 ：直流 9-36V（典型值 12V/120mA），支持双电源冗余供电，带过压、过流保护    

• 工作温度： -30°C ~ +75°C    

• 工作湿度：5% ~ 95% (无冷凝)    

• CAN接口 ：内置 120Ω 终端电阻（通过内部跳线帽使能），带过压、过流保护，最多支持128个CAN设备    

• PROFINET接口：两个 RJ45 以太网接口，支持 100BASE-TX，MDI/MDIX 自侦测，集成以太网交换机，方便将PN设备组成菊花链（链式拓扑）或环网    

• 结构特性：尺寸紧凑，支持 35mm 标准导轨安装，IP20 防护等级，适合控制柜内安装    

2.2 软件与协议支持

在软件和协议方面，该网关支持以下特性：

PROFINET 侧：

• 符合 PROFINET Conformance Class A and B，支持 Real Time Class 1 (RT) 实时通信。

• 支持 LLDP (链路层发现协议) 和 SNMP (简单网络管理协议)，便于网络管理和诊断。

CANopen 侧 (COE)：

• 波特率范围 5Kbps - 1000Kbps（可调）。

• 支持 CAN2.0A 标准。

• 接收 FIFO：46；发送 FIFO：10。

• 最大支持 20 个 CANopen 从站。

• 最大 PDO 数量：200；最大快速 SDO 数量：100。

• 支持通过 PROFINET 侧进行 NMT 网络管理（控制从站状态），并支持将 CANopen 从站的紧急报文传输到 PROFINET 主站。

CAN 自由口模式：

• 波特率范围 5Kbps - 1000Kbps（可调）。

• 支持 CAN2.0B（包含 CAN2.0A）。

• 接收 FIFO：46；发送 FIFO：24。

• 最大支持按 ID 收发和通用收发的报文数量各为 200（且总和不超过 200）。

• 数据映射能力：

• 最大映射数据量：输入 1024 字节；输出 1024 字节。

• 通信延时：小于 2ms，满足大多数工业应用的实时性要求。

3 硬件设计与接口说明

网关的硬件设计充分考虑了工业连接的便利性和可靠性：

• 电源接口：支持压线端子和圆头电源接头两种连接方式，方便现场接线。支持双电源冗余输入（V1, V2），提高了供电可靠性。还提供了 G（电源负） 和 PE（保护接地） 端子。

• 指示灯：提供了多个LED指示灯用于状态监控：

PWR：电源指示灯，常亮表示电源正常。

SY1：系统指示灯，常亮表示系统正常启动。

PN：PROFINET 组态指示灯，常亮表示与PLC组态成功。

CAN：CAN 通道数据收发指示灯，数据传输时会闪烁。

CTP/SY2：未使用。

• 复位功能：设有恢复出厂设置按键。若配置错误导致网关异常，可通过此按键清除所有配置。

• CAN接口：采用端子连接（H: CAN高, L: CAN低, G: 不接）。默认使能120Ω终端电阻，若网络两端已有终端电阻，可通过拆除内部跳线帽禁用网关内部的终端电阻。

4 典型应用场景与配置流程

4.1 应用场景

该网关非常适用于以下场景：

• 西门子 PLC (PROFINET 主站) 控制 CANopen 接口设备，如伺服驱动器、变频器、电机、传感器等。

• 在 CAN 自由口模式下，实现西门子 PLC 与自定义 CAN 协议设备之间的通信。

• 整合现有基于 CAN/CANopen 的设备到新的或现有的 PROFINET 网络中，节省设备更换成本。

4.2 配置流程简述

配置通常涉及以下步骤：

• PROFINET 侧组态：在西门子 TIA Portal 等工程软件中，导入网关提供的 GSDML 文件，将网关添加为 PROFINET IO 设备（从站），并根据数据映射需求分配输入/输出字节长度。

• CAN/CANopen 侧参数设置：使用厂家提供的配置软件（具体软件名称需参考三格电子提供的资料）设置 CAN/CANopen 网络的波特率、节点ID、PDO/SDO 映射关系等参数。

• 数据映射关联：在配置软件中，建立 PROFINET IO 数据区与 CANopen 对象字典条目或 CAN 报文 ID 之间的对应关系。

• 下载配置：将配置好的参数下载到网关中。

• 启动运行：重启网关使配置生效，网关便会自动进行协议转换和数据传输。

5 选型

在选择时，需确认所需协议为 CANopen (COE) 还是 CAN 自由口，以及所需连接的从站数量和数据量是否满足需求。

6 总结

三格电子的 SG-PN(h750)-COE/CAN 协议转换网关是一款性能稳定、功能丰富的工业通信桥接设备。其双电源冗余设计、广泛的温度适应性、低延迟以及灵活的配置方式，使其能够有效地解决 PROFINET 与 CAN/CANopen 网络互联的难题，特别适用于智能制造、能源监控、智能建筑等需要对异构网络进行集成的场合。通过使用该网关，用户可以保护现有设备投资，降低系统集成复杂度和成本，并提升整个自动化系统的通信效率和可靠性。