CANopen ist ein Standard-Kommunikationsprotokoll, in der europäischen Norm EN 50325-4 definiert und weitverbreitet in der Automations-Industrie angewandt.
Das Protokoll definiert das Regelwerk und die Kommunikationsmethoden, die den Betrieb von Geräten, innerhalb eines Netzwerkes ermöglichen.
Ideato inizialmente per utilizzo con bus di campo CAN (Controller Area Network), è stato applicato anche ad altre tipologie di bus di campo come Ethercat CoE (CANopen Over Ethercat).
Ursprünglich für den Einsatz mit CAN-Feldbussen (Controller Area Network) konzipiert, wurde es auch auf anderen Feldbussen, wie EtherCAT CoE (CANopen Over EtherCAT) angewendet.
CANopen besteht aus einer Familie von Profilen, welche die standardisierten Kommunikationsmechanismen und die Betriebsarten von Geräten, in Bezug auf die Funktionalität und die Eigenschaften des Gerätetyps definieren.
Ziel des Profils ist die Standardisierung von Geräten, um die Integration von unterschiedlichen Geräten in das Kommunikations-Netzwerk zu erleichtern.
Die wichtigsten standardisierten Profile sind:
- DSP401 : I/O Devices
- DSP402 : Drives and Motion Control Devices
- DSP403 : Human Machine Interface Devices
- DSP404 : Measuring Devices
- DSP405 : IEC 1131 Programmable Devices
- DSP406 : Encoders Devices
- DSP408 : Proportional Hydraulic Valves Devices
Das Funktions- und Kommunikationsprinzip des CANopen-Feldbusses, basiert auf dem Standardmodell auf ISO 11898 / OSI Ebene:
Das DS301 Profil gibt die Kommunikationsregeln zwischen Geräten an und legt fest, wie Informationen zwischen den Geräten ausgetauscht werden.
Die Informationen werden innerhalb von Nachrichten gesendet und empfangen und als Kommunikationsobjekte identifiziert.
CANopen definiert und verwendet folgende Kommunikationsdienste:
- SDO – Service Data Objects (Service-Daten-Objekte)
- PDO – Process Data Objects (Prozess-Daten-Objekte)
- NMT – Network Management (Netzwerk-Verwaltung)
- SYNC – Sync Object (Synchronisations-Objekte)
- EMCY – Emergency Objects (Notfall-Objekte)
Das Hauptkonzept des CANopen-Feldbusses, basiert auf der Verwendung eines Objektverzeichnisses (Objects Dictionary), als Gesamtes aller zugänglichen Parameter des Gerätes verstanden.
Jedem Objekt ist eine Adresse (Index und Sub Index) zugeordnet, die eine eindeutige Identifizierung innerhalb des Objektverzeichnisses ermöglicht
Der Zugriff auf die Objekte im Verzeichnis, ist über die SDO- und PDO Dienste möglich.
Der SDO-Dienst wird verwendet, um eine “Peer-to-Peer” Verbindung zwischen zwei CANopen-Feldbus Geräten aufzubauen, basierend auf dem “Client/Server“ Mechanismus.
Der SDO-Server, ist das Gerät, welches das Objektverzeichnis bereitstellt, auf das der Zugriff erforderlich ist. Während der SDO-Client, das Gerät ist, welches auf das Objektverzeichnis zugreift.
Der PDO-Dienst wird verwendet um Prozessdaten im “Broadcast”-Modus zu übertragen, ohne jegliche Bestätigung an das übermittelnde Gerät.
Die PDO-Nachricht enthält nur Daten zu den zu sendenden/empfangenden Objekten, im Gegensatz zu SDO Nachrichten, enthalten diese keine Zusatzinformationen (Index, Sub Index, Datenlänge).
Für jede PDO sind zusätzliche Informationen in spezifischen Objekten vordefiniert (PDO Mapping).
Der SDO-Dienst wird in der Regel zur Gerätekonfiguration verwendet.
Jedem SDO kann jeweils nur das Lesen oder Schreiben von jeweils einem Objekt zugeordnet werden. Der PDO-Dienst ist aufgrund seiner Eigenschaften eher für das Verwalten in Echtzeit geeignet. Darüber hinaus können in einem PDO mehrere Objekte vorhanden sein. Diese Eigenschaft sorgt für eine deutliche Reduzierung der Feldbusbelastung.
PDO´s können synchron (Zyklisch oder azyklisch) oder asynchron sein.
Es ist an der Zeit zu sehen, wie das Kommunikationsprotokoll CANopen DS301 tatsächlich funktioniert:
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