CiA 420-3 CANopen 挤出下游设备 Profile — 波纹管机（Corrugator）
云盘原件：
/日常学习资料/论文专利合集/CiASpecifications/420_3v03010002.pdf（CiA 420 Part 3: Profiles for extruder downstream devices — Corrugator, V3.1.0, 2015-05-07 公开发布，约 23 页，文本型）
定位与背景
- CiA 420 系列是塑料挤出生产线下游设备的 CANopen 应用 profile，与欧洲塑料橡胶机械制造商协会 Euromap 联合制定，即 Euromap 27 标准——这意味着它是塑料挤出行业设备间互操作的事实标准。
- 系列分工：Part 1 通用定义；Part 2 牵引机（puller）；Part 3 波纹管机（corrugator，本件）；Part 4 切割机（saw）；Part 5 共挤机（co-extruder）；Part 6 定型台（calibration-table）。
- 波纹管机是管材挤出线里把平直管坯”吹”成波纹状的工位，它和主挤出机（master-extruder）之间的速度同步是整线质量关键，因此本 profile 的核心就是速度同步语义。
- 设备必须实现 CiA 301 与 CiA 420-1 全部强制功能 + 本规范强制对象。
PDO 布局（Table 1）
| PDO | 映射对象 | 说明 |
|---|---|---|
| TPDO1 (COB-ID 0x180+NODE，默认同步触发) | 6030 状态字、6000 实际速度、6006 负载 + 1 个厂商自定义过程数据 | 发给主挤出机 |
| TPDO2 (:1C01/1C02 可分配, 默认未分配) | 6004 速度设定回显、6008 产品速度 | 回显与测速轮 |
| RPDO1 (COB-ID 0x200+NODE) | 6020 控制字、6002 速度设定值 + 可选厂商自定义 | 来自主挤出机 |
- TPDO1/RPDO1 各只允许映射一个厂商自定义过程数据（防止私货挤占标准语义）。
- 通信参数遵循 CiA 301（sub-index 04h 为兼容保留、禁止实现）；RPDO mapping 在 NMT operational 状态下 const（防止运行中改映射）。
应用对象字典（6000h–6030h）
| 索引 | 名称 | 类型 | 类别 | 语义 |
|---|---|---|---|---|
| 6000h | 速度实际值 | INT16 ro | 强制 | 0.01% 最大速度，反向为负（-10000..+10000） |
| 6001h | 实际最大速度 | UINT32 const | 强制 | mm/min，100% 设定对应的真实物理上限 |
| 6002h | 速度设定值 | INT16 rw | 强制 | 主挤出机下发，0.01% 最大速度 |
| 6003h | 设定速度上限 | UINT32 rw | 强制 | mm/min，默认=6001h |
| 6004h | 速度设定回显 | INT16 ro | 强制 | bus-off 恢复后回显最后有效设定值（防总线故障后速度突变） |
| 6005h | 速度步进 | UINT16 rw | 强制 | 主站加/减键第一次按下的步进量（0.01%） |
| 6006h | 负载实际值 | INT16 ro | 强制 | 0.01% 最大负载，可为负 |
| 6007h | 标定系数 | UINT32 rw | 强制 | 脉冲/米（pulse/m 而非 pulse/mm——mm 分辨率不够标定精度，注记明示） |
| 6008h | 产品速度 | INT32 ro | 强制 | 测速轮/电机编码器脉冲计时算出，精度优于 0.3%，单位 0.1 mm/min |
| 6009h | 高度调整数组 | ARRAY INT16[1..10] rw | 可选 | 0.1mm，正=中心线上方（波纹管底到中心线距离） |
| 600Ah | 压力设定数组 | ARRAY UINT16[1..10] rw | 可选 | 0.01% 最大压力（如上履带气压） |
| 600Bh | 实际温度数组 | ARRAY INT16[1..10] ro | 可选 | 0.1°C，下限 -2732（绝对零度封底） |
| 6010h | 配置字 | UINT32 ro | 强制 | 功能可用性声明位 |
| 6020h | 控制字 | UINT16 rw | 强制 | 主站命令位 |
| 6030h | 状态字 | UINT16 ro | 强制 | 从站状态位 |
配置字 6010h 位定义（Table 38）
bit0 s=测速可用 | bit1 ha=高度调整 | bit2 ps=压力设定 | bit3 ta=温度测量 | bit4-6 f1-f3 辅助功能 | bit7+ 保留恒 0。
控制字 6020h 位定义（Table 41）——主站→从站
- bit0 d(start) 启动驱动 / bit1 d(stop) 停止驱动（禁止再启动）——注意同一信号名成对占两 bit，“按钮按下即置 1，保持不少于 100ms”。
- bit2 mi 波纹机箱合拢（move in）/ bit3 mo 分开（move out）
- bit4 e 挤出机运行标志（主站自报运行状态给从站联锁）
- bit5-13 f1-f3 各有成对的 start/stop bit（功能启停各占一位）
- 命令语义是电平脉冲式而非双稳态：置 1 表示”按钮按下”，松开回 0。
状态字 6030h 位定义（Table 44）——从站→主站
bit0 dr 驱动运行（驱动器使能，与实际速度无关）| bit1 ds 就绪可启动 | bit2 f 故障（已断电+禁止启动）| bit3 a 报警（不断电、仍允许启动——故障/报警严格分级）| bit4 i 增速请求 / bit5 d 减速请求（信号 <1s 只走一个 step；≥1s 先走一步然后 1s 后按斜坡连续加/减——标准直接规定了人机接口手感）| bit6 e 允许主挤出机运行（从站反向联锁主站！）| bit7/bit9-bit14 功能 run/ready 成对 | bit15 cp 切割脉冲启动。
工程借鉴价值（对本团队的启示）
- 百分比标度 + 物理上限对象（6001/6003 配对）：控制值统一 0.01% 满量程整数，物理换算靠只读上限对象，跨机型 PDO 布局不变——自研仪器 CANopen/CAN 私有协议可直接照抄这套”per-unit + real-max”分层。
- bus-off 回显对象 6004h：总线故障恢复瞬间不发新命令而是先回显旧设定，避免执行器突跳。对任何”主机断电重连”场景（医疗仪器的液路泵、移液臂）都是现成的安全模式。
- i/d 请求位的”一步 vs 斜坡”时序语义写进标准（<1s 单步、≥1s 延时 1s 进斜坡），把 UI 手感标准化，值得在私有协议里同样固化时序。
- alarm/fault 两级位：fault=断电+禁启，alarm=只告警不断电——医疗器械 EMC/安全文档（对照 YY0505-2012医用电气设备EMC并列标准要点）里”单一故障状态”的电气分级在通信协议侧的镜像。
- 双向联锁（控制字 e 位主报运行 / 状态字 e 位从站放行主站）：下游设备有权禁止上游挤出，这种”从站反客为主”的联锁位设计适用于任何串联工艺链。
关联
- 同系列 CiA412-1-CANopen医疗设备Profile通用定义-X射线子系统（医疗设备版 profile 写法对照）
- 基础协议 CANopen通用I/O模块设备规范DS401-V2.1要点、CiA 301
- 单位编码 CiA303-CANopen工程单位编码与LED指示灯规范