GCANPLC400 可编程序控制器.docx
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GCANPLC400可编程序控制器
GCAN-PLC-400
可编程序控制器（总线模块控制器）
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V3.01（2018/01/22）
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2016/12/20
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V2.01
2017/11/22
添加部分参数
V3.01
2018/01/22
添加通信协议部分
目录
1.功能简介4
1.1功能概述4
1.2性能特点4
1.3典型应用5
2.设备安装与使用6
2.1模块外观6
2.2模块固定6
2.3接线方法8
2.4系统状态指示灯10
3.通信连接12
3.1串口连接12
3.2CAN连接12
3.3CAN总线终端电阻13
4.程序编程下载14
5.OpenPCS编程软件使用15
5.1软件安装15
5.2PLC编程界面简介15
5.3创建项目15
6.GC系列模块选型表25
7.技术规格27
附录A：
CANopen协议简介29
附录B：
Modbus协议简介36
B.1ModbusRTU协议数据格式36
B.2ModbusTCP协议数据格式37
B.3Modbus常用功能码39
销售与服务48
1.功能简介
1.1功能概述
GCAN-PLC-400可编程序控制器（总线模块控制器）是一种集成有PLC功能的总线模块控制器。
它具有外形精巧、性价比高的特点，可以用于连接CAN总线系统、Modbus系统与分布式总线端子模块，且这些端子模块可以通过模块化的方式进行扩展。
GCAN-PLC-400本身并不能执行完整的控制功能。
一个完整的控制系统由一个总线模块控制器（GCAN-PLC-400）、1-32个任意数量的GC系列端子模块（GC-1008、GC-3804等）以及一个终端端子模块组成。
其中，GC系列端子模块需在我司另行购买，终端端子模块随GCAN-PLC-400附赠。
GCAN-PLC-400可编程序控制器可连接所有GC系列总线端子模块。
采用GCAN-PLC-400可编程序控制器，通过GC-bus扩展技术，最多可连接32个输入或输出端子模块。
GCAN-PLC-400可编程序控制器支持自动组态，您无需在PC上设置参数，控制器将根据插入端子模块的位置关系自动分配I/O接口。
GCAN-PLC-400可编程序控制器根据IEC61131-3标准进行编程，使用OpenPCS编程系统。
OpenPCS编程系统提供多种调试功能（如断点、单步、监控等），使调试更加方便。
GCAN-PLC-400配置/编程接口为Micro-USB接口，可用于加载PLC程序。
GCAN-PLC-400可编程序控制器符合ISO11898标准的CAN总线协议。
支持CANopen通讯协议，可作为CANopen主站或从站使用。
GCAN-PLC-400可编程序控制器支持ModbusRTU与ModbusTCP通讯协议，可作为Modbus主站或从站使用。
GC系列可编程控制器扩展模块目前包括：
数字量输入扩展模块、数字量输出扩展模块、模拟量输入扩展模块、模拟量输出扩展模块等。
详细列表请参阅本手册第6章。
1.2性能特点
●1路CAN总线接口，1路以太网接口，1路RS232串行接口；
●编程软件：
OpenPCS（符合IEC61131-3标准）；
●支持CANopen协议主/从站功能；
●支持ModbusRTU/TCP主/从站功能；
●CANopenPDO模式支持同步、循环、事件驱动、轮询；
●总线端子模块数量最多为32个（最多32x8个I/O点）；
●发送PDO（CANopen）4个，接收PDO（CANopen）4个；
●组态方式为自动组态形式；
●电源采用24VDC（18~36V）；
●输入电流为70mA+（总GC-bus电流），最大为2.5A；
●启动电流：
约为2.5倍的持续电流；
●电源触点：
最大24VDC/最大10A；
●电气隔离为1500Vrms；
●工作温度范围：
-40℃~+85℃；
●防护等级：
IP20；
●尺寸：
长100mm*宽69mm*高48mm。
1.3典型应用
●与分布式总线端子模块相连接，构成一个完整的可编程控制节点。
2.设备安装与使用
本章节将详细说明GCAN-PLC-400可编程序控制器的安装方法、接线方法、指示灯的含义与接口的含义。
2.1模块外观
GCAN-PLC-400可编程序控制器外观如图2.1所示。
GCAN-PLC-400可编程序控制器包含3个通信接口，1个控制器编程接口，1组控制器电源接口，2组I/O电源接口，2组屏蔽线接口。
其中，通信接口包括1个以太网接口、1个CAN总线接口和1个RS232接口。
图2.1GCAN-PLC-400可编程序控制器外观图
2.2模块固定
GCAN-PLC-400可编程序控制器及其配套端子的安装方法如图2.2所示。
图2.2GCAN-PLC-400可编程序控制器安装
图2.3GCAN-PLC-400可编程序控制器自锁机制
请按照图2.2所示，把GCAN-PLC-400可编程序控制器安装在导轨上，直到锁扣卡死并发出“咔”的一声。
之后您需要逆时针旋转控制器左端的橙色旋钮，将控制器的左端牢固地固定在导轨上。
GCAN-PLC-400可编程序控制器具有自锁机制，可有效防止设备掉落。
如图2.3所示，您可以通过用力拉出橙色的标签来释放自锁机制，取出控制器或配套端子模块。
取下控制器之前，您需要顺时针旋转控制器左端的橙色旋钮，解除锁定状态。
GCAN-PLC-400可编程序控制器最多可以连接32个分布式总线端子模块。
插入GC系列端子模块时，一定要沿着凹槽，在已有模块的右侧顺次插入，直到锁扣卡死并发出“咔”的一声。
在整个节点的最右端，您需要安装终端端子模块。
该终端将保障GC-Bus的数据传输与电力供应，缺少终端端子模块将导致系统出现错误。
当您正确组装节点时，在端子模块之间不会存在明显的缝隙。
如果模块之间未被正确组装，整个节点将不会正常运行。
2.3接线方法
电源部分接线如图2.4所示，先使用一字螺丝刀插入方形孔中，顶住方形孔中金属片的上沿，用力向圆孔方向压。
之后将线缆插入圆形孔中。
插好之后，拔出螺丝刀，线缆即可稳固地锁死在圆形孔中。
图2.4GCAN-PLC-400可编程序控制器电源部分接线
图2.5GCAN-PLC-400可编程序控制器电源接线端子排
GCAN-PLC-400可编程序控制器的电源接线端子排如图2.5所示。
GCAN-PLC-400可编程序控制器电源部分包含8个端子，各个端子对应的序号及其含义如表2.1所示。
请注意，3号端子与4号端子之间、5号端子与6号端子之间、7号端子与8号端子之间，在模块的内部是相连的。
端子
序号
含义
24V
1
电源24V输入
0V
2
电源GND
+
3
IO电源正
+
4
IO电源正
-
5
IO电源负
-
6
IO电源负
PE
7
屏蔽
PE
8
屏蔽
表2.1GCAN-PLC-400可编程序控制器电源接线端子定义
图2.6GCAN-PLC-400可编程序控制器CAN总线端子排
GCAN-PLC-400可编程序控制器的CAN总线端子排如图2.6所示。
GCAN-PLC-400的CAN总线端子排包含4个端子，各个端子对应的序号及其含义如表2.2所示。
端子
序号
含义
CAN-H
1
CAN总线-高
PE
2
屏蔽线
CAN-L
3
CAN总线-低
CAN-G
4
CAN总线-地
表2.2GCAN-PLC-400可编程序控制器CAN总线端子定义
图2.7GCAN-PLC-400可编程序控制器RS-232接口
如图2.7所示，GCAN-PLC-400可编程序控制器的RS-232接口采用RJ45接口。
具体定义如表2.3所示。
GCAN-PLC-400的RS-232接口定义了3条信号线，分别为RXD、TXD与GND。
我司会随货发送一个RJ-45转DB9转接头，方便用户引出RS232。
端子
RJ45端序号
DB9端序号
含义
TXD
3
2
数据发送
RXD
6
3
数据接收
GND
4
5
信号地
表2.3GCAN-PLC-400可编程序控制器CAN总线端子定义
2.4系统状态指示灯
GCAN-PLC-400可编程序控制器具有两组状态指示灯。
左侧区域包含6个圆形状态指示灯，右侧区域包含2个小型电源指示灯。
指示灯的具体指示功能见表2.4。
指示灯处于不同状态下时，GCAN-PLC-400可编程序控制器状态如表2.5所示。
指示灯
颜色
指示状态
PWR
绿
电源指示
SYS
绿
系统指示
RUN
绿
运行指示
ERR
绿
错误指示
IORUN
绿
内部总线运行指示
IOERR
绿
内部总线错误指示
右侧1号位置
绿
电源指示
右侧3号位置
绿
内部总线电源指示
表2.4GCAN-PLC-400可编程序控制器指示灯
指示灯
状态
指示状态
PWR
常亮
供电正常
不亮
供电异常
SYS
闪烁
设备初始化通过，进入工作状态
不亮
设备初始化失败
RUN
闪烁
设备运行正常
不亮
设备运行停止
ERR
常亮
系统错误
不亮
系统未出现错误
IORUN
闪烁
内部总线运行正常
不亮
内部总线停止
IOERR
常亮
内部总线运行错误
不亮
内部总线运行未出现错误
右侧1号位置
常亮
端子侧供电正常
不亮
端子侧供电异常
右侧3号位置
常亮
端子内部总线供电正常
不亮
端子内部总线供电异常
表2.5GCAN-PLC-400可编程序控制器指示灯状态
3.通信连接
3.1串口连接
GCAN-PLC-400可编程序控制器使用标准串口电平（RS232：
±3~15V），因此该模块可以直接与带有RS232接口的设备进行连接。
3.2CAN连接
GCAN-PLC-400可编程序控制器接入CAN总线连接方式如2.2中介绍，将CAN_H连CAN_H，CAN_L连CAN_L即可建立通信。
CAN-bus网络采用直线拓扑结构，总线最远的2个终端需要安装120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。
对于分支连接，其长度不应超过3米。
CAN-bus总线的连接如图3.1所示。
图3.1CAN-bus网络的拓扑结构
请注意：
CAN-bus电缆可以使用普通双绞线、屏蔽双绞线。
理论最大通信距离主要取决于总线波特率，最大总线长度和波特率关系详见表3.1。
若通讯距离超过1km，应保证线的截面积大于Φ1.0mm2，具体规格应根据距离而定，常规是随距离的加长而适当加大。
波特率
总线长度
1Mbit/s
40m
500kbit/s
110m
250kbit/s
240m
125kbit/s
500m
50kbit/s
1.3km
20kbit/s
3.3km
10kbit/s
6.6km
5kbit/s
13km
表3.1波特率与最大总线长度参照表
3.3CAN总线终端电阻
为了增强CAN通讯的可靠性，消除CAN总线终端信号反射干扰，CAN总线网络最远的两个端点通常要加入终端匹配电阻，如图3.2所示。
终端匹配电阻的值由传输电缆的特性阻抗所决定。
例如双绞线的特性阻抗为120Ω，则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。
如果网络上其他节点使用不同的收发器，则终端电阻须另外计算。
图3.2GCAN-PLC-400与其他CAN节点设备连接
请注意：
GCAN-PLC-400可编程序控制器内部未集成120Ω终端电阻。
如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。
需要使用时，将电阻两端分别接入CAN_H、CAN_L即可，如图3.2所示。
4.程序编程下载
GCAN-PLC-400可编程序控制器提供1个下载接口、1个运行开关和1个复位按钮。
控制器编程下载接口所在位置如图2.1所示。
实物图如图4.1所示。
图4.1编程下载接口实物图
图4.1中，①为编程下载接口盖板。
默认为关闭状态。
您可以通过随货附赠的一字螺丝刀抵住位于盖板下方的空隙，轻轻撬开盖板。
②为Micro-USB接口，该接口为编程下载接口。
GCAN-PLC-400可编程序控制器采用Micro-USB数据线作为编程下载线。
您可以通过随货附赠的Micro-USB线缆将GCAN-PLC-400连接至PC机的USB-A型接口。
③为运行/停止按钮，④为复位按钮。
其中，运行/停止按钮的拨码位于上方时（背向复位按钮一侧），表示PLC处于运行状态；运行/停止按钮的拨码位于下方时（朝向复位按钮一侧），表示PLC处于停止状态。
复位按钮用于升级GCAN-PLC-400的内核程序，请在我司技术人员的指导下使用该按钮。
5.OpenPCS编程软件使用
5.1软件安装
OpenPCS2008编程软件（随货光盘中包含本软件，也可网上下载安装软件）
5.2PLC编程界面简介
图5.1OpenPCS编程界面
OpenPCS编程界面中主要包含：
1）菜单工具栏
2）工程浏览器
3）编辑窗口
4）输出窗口
5）目录窗口
5.3创建项目
5.3.1工程创建
点击文件->新建，创建新项目，如下图5.2所示。
图5.2创建项目
5.3.2添加文件
为项目添加文件（例如：
添加功能块-FuctionBlock，SampleFB），如图5.3所示。
请注意，Name（名称）一栏中填入的字符串不能以数字为开头。
图5.3创建功能块
5.3.3程序编写
首先需要在变量区定义变量（VAR到END_VAR）。
完成变量定义后便可在下方的编程界面开始编程了，下面为用ST编写的简单例程语句：
LED跑马灯例程：
5.3.4设置调试连接
1、点击PLC->Connections...（连接...）。
图5.4调试连接
2、在ConnectionSetup（连接设置）窗口新建连接，设置参数。
点击“New”按钮。
图5.5点击“New”
3、在Name中输入RS232，点击Select按钮。
图5.6点击“Select”按钮
4、点击RS232图标
，之后点击OK。
图5.7选择RS232
5、Driver中会显示“RS232”字样，点击“Settings（设置）”按钮。
图5.8点击“Settings”按钮
6、Port（端口）请选择我司设备与PC机连接时的串口号，如不确定请在设
备管理器中进行查询。
Baudrate选择19200，Parity（奇偶性）选择None，Stopbits（停止位）选择1，Protocol（协议）选择None。
设置好后点击OK。
请注意：
在日常使用时，串口号（Port）可能会发生变动，会产生联机失败的现象。
此时需要您及时修改串口号。
图5.9RS232波特率设置
7、设置好后，返回ConnectionSetup（连接设置）界面，点击“Close（关闭）”。
图5.10点击“Close”
8、设置ResourceProperties（资源属性），如下图所示。
图5.11设置资源属性
9、选择GCAN_PLC和RS232。
图5.12选择GCAN_PLC和RS232
5.3.5下载程序并调试
1、完成程序编写后需点击BuildActiveResource（生成当前资源）按钮，如图5.13所示。
图5.13点击BuildActiveResource按钮
2、编译完成后，提示没有错误。
如下图所示。
图5.14编译完成
3、点击Online（联机）按钮。
图5.15点击Online按钮
4、在下拉菜单中点击PC->PLC（Download）下载程序。
图5.16下载程序
6.GC系列模块选型表
GCAN-PLC-400本身并不能执行完整的控制功能。
一个完整的控制系统由一个总线模块控制器（GCAN-PLC-400）、1-32个任意数量的GC系列端子模块（GC-1008、GC-3804等）以及一个终端端子模块组成。
其中，GC系列端子模块需在我司另行购买，终端端子模块随GCAN-PLC-400附赠。
GC系列可编程控制器扩展模块目前包括：
数字量输入扩展模块、数字量输出扩展模块、模拟量输入扩展模块、模拟量输出扩展模块四大类，具体的选型表如下图所示。
I/O
型号
特性
信号
通道数
数字量输入
GC-1004
滤波3.0ms
24VDC
4通道
GC-1008
漏型（NPN），滤波3.0ms
24VDC
8通道
GC-1018
源型（PNP），滤波3.0ms
24VDC
8通道
GC-1502
加/减24VDC，100kHz
计数器
2通道
数字量输出
GC-2008
源型（PNP），Imax=0.5A
24VDC
8通道
GC-2018
漏型（NPN），Imax=0.5A
24VDC
8通道
GC-2104
Imax=1.0A，固态
24VAC/DC
4通道
GC-2202
继电器，动合触点
220VAC
2通道
GC-2302
24VDC，0.1A
PWM
2通道
GC-2401
脉冲串
1通道
模拟量输入
GC-3604
共地单端输入，16位
0-10V
4通道
GC-3614
16位
0-20mA
4通道
GC-3624
4x2线制接线，16位
±10V
4通道
GC-3644
4x2线制接线，16位
4-20mA
4通道
GC-3804
PT100，16位
热电阻
4通道
模拟量输出
GC-4602
12位
0-10V
2通道
GC-4612
4x2线制接线，12位
0-20mA
2通道
GC-4622
12位
±10V
2通道
GC-4642
4x2线制接线，12位
4-20mA
2通道
7.技术规格
PLC参数
编程环境
OpenPCS软件
Flash（程序存储器）
16M字节
SRAM（数据存储器）
512k字节
用户数据存储区
2k字节
Run-Time系统
1个PLC任务
PLC周期时间
1000条指令约需要3ms（I/O周期和GC-bus不计）
程序在线修改
不支持
编程语言执行标准
IEC61131-3
编程语言种类
SFC（顺序功能图）、LD（梯形图）、FBD（功能块）、ST（结构化文本）、IL（指令表）
本机I/O
无，需扩展GC系列模块
扩展端子模块数量
最多32个
数字量I/O信号
256输入/输出
模拟量I/O信号
64输入/输出
组态方式
自动组态
实时时钟
内置
浮点数运算
支持
通信接口特点
通信形式
1路CAN接口，1路以太网接口，1路RS232接口
CANopen协议主/从站功能
支持
ModbusRTU/TCP协议
主/从站功能
支持
CAN总线接口形式
1个OPEN端子接口，4Pin
电气参数
电源
24VDC（-15%/+20%）
输入电流
70mA+（总GC-bus电流）/最大2.5A
启动电流
约2.5倍持续电流
建议保险丝容量
≤10A
电源触电
最大24VDC/最大10A
电气隔离
1500Vrms
环境试验
工作温度
-40℃~+85℃
工作湿度
95%RH，无凝露
EMC测试
EN55024:
2011-09
EN55022:
2011-12
抗振/抗冲击性能
EN60068-2-6/EN60068-2-27/29
抗电磁干扰/抗电磁辐射性能
EN61000-6-2/EN61000-6-4
防护等级
IP20
基本信息
外形尺寸
100mm*69mm*44mm
重量
100g
附录A：
CANopen协议简介
CANopen协议是在20世纪90年代末，由CiA组织（CAN-in-Automation）在CAL（CANApplicationLayer）的基础上发展而来，一经推出便在欧洲得到了广泛的认可与应用。
经过对CANopen协议规范文本的多次修改，使得CANopen协议的稳定性、实时性、抗干扰性都得到了进一步的提高。
并且CiA在各个行业不断推出设备子协议，使CANopen协议在各个行业得到更快的发展与推广。
目前CANopen协议已经在运动控制、车辆工业、电机驱动、工程机械、船舶海运等行业得到广泛的应用。
图A1CANopen设备结构
图A1所示为CANopen设备结构，CANopen协议通常分为用户应用层、对象字典、以及通讯三个部分。
A.1相关名词解释和书写规则
1.名词解释：
PDO：
ProcessDataObject，过程数据对象。
TPDO：
TransmitProcessDataObject，发送过程数据对象。
RPDO：
ReceiveProcessDataObject，接收过程数据对象。
SDO：
ServiceDataObject，服务数据对象。
NMT：
NetworkManagement，网络管理。
SYNC:
SynchronizationObjects，同步报文对象。
EMCY:
EmergencyObjects，紧急对象报文。
OD：
ObjectDictionary，对象字典。
EDS：
ElectronicDataSheet，电子数据文档。
CAN-ID:
ControllerAreaNetwork-Identify，控制器局域网标识符。
COB-ID:
CommunicationObject-Identify，通信对象标识符。
SSDO：
ServersServiceDataObject，服务数据服务器。
DS：
DraftStandard，标准草案。
2.书写规则
本手册中，对象字典索引与子索引的书写遵循如下图A2所示的规则，其中索引为16进制表示，子索引为10进制表示，索引与子索引中间用空格隔开。
图A2索引/子索引书写规则
A.2预定义CAN标识符
Object对象
功能代码
CAN-ID范围
NMT网络管理命令
0000b
000h
Sync同步报文
0001b
080h
TimeStamp时间戳报文
0010b
100h
Emergency紧急报文
0001b
081h-0FFh
TPDO1发送过程数据对象1
0011b
181h-1FFh
RPDO1接收过程数据对象1
0100b
201h-27Fh
TPDO2发送过程数据对象2
0101b
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