CANopen-Stecker von Murrelektronik

CANopen in der Industrieautomation

CANopen basiert auf CAN (Controller Area Network), einem ursprünglich für die Kommunikation von Bordsystemen in Kraftfahrzeugen entwickelten Feldbus-Standard. Er ist in Europa stark verbreitet und gewinnt auch in Nordamerika und Asien an Bedeutung.

CAN in Automation (CiA) ist heute als Organisation für die Pflege des Feldbus-Standards verantwortlich. CiA wurde 1992 gegründet und vereinigt Anwender und Hersteller, deren Produkte auf CAN aufsetzen.

Wie funktioniert CANopen?

Das Protokoll bildet Schicht 7, die Anwendungsschicht im ISO/OSI-Schichtenmodell. Schicht 1 und Schicht 2 des ISO/OSI-Schichtenmodells werden von CAN übernommen. Die Kommunikation erfolgt über Telegramme. Es können Prozessdaten übertragen und Gerätedaten eingestellt werden. Die Übertragung von Alarmen (Emergency) ist ebenfalls möglich.

CANopen-Topologie

Die CANopen-Topologie besteht grundsätzlich aus einer Linienstruktur. Abzweige sind möglich. Das Netzwerk kann mit Repeatern und Bridges in der Anzahl der Knoten und in der räumlichen Ausdehnung erweitert werden. Zur Anbindung von digitalen Sensoren und Aktoren stehen CANopen-IO-Module zur Verfügung.

Das Netzwerkmanagement übernimmt in diesem Feldbus-Standard ein Master. Die zugeordneten Slaves können verschiedene Zustände annehmen:

• Initialization
• Pre-Operational
• Operational
• Stopped

Im Operational-Zustand kann ein Slave-Gerät Prozessdaten senden und empfangen.

Objektverzeichnis, Kommunikationsprofil, Geräteprofil

Jedes Gerät hat ein Objektverzeichnis. Es enthält die Objekte und Datentypen des Kommunikationsprofils und des Geräteprofils. Für typische Gerätetypen, die in der Industrieautomatisierung Verwendung finden, hält CANopen vordefinierte Geräteprofile bereit. Geräte unterschiedlicher Hersteller mit dem gleichen Geräteprofil sind austauschbar.

Der Feldbus-Standard unterstützt den Austausch von Prozessdaten nach dem Producer-Consumer-Modell. Zur Übertragung werden Objekte des Typs PDO (Process Data Object) eingesetzt. Zur Vermittlung von Nachrichten unbegrenzter Länge werden SDO (Service Data Objects) genutzt. Die Übertragung erfolgt in Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.

Die Anbindung von Sensoren und Aktoren kann im Schaltschrank und im Feld erfolgen. Voraussetzung ist eine ausreichende Schutzart der CANopen-IO-Module.

CANopen-Kabel

CANopen-Kabel sind in vielfältiger Ausführung fertig konfektioniert und mit freiem Kabelende erhältlich. Das Buskabel ist mit einem CANopen-Kabel auszuführen. Für eine Buslänge von bis zu 40 m sind CANopen-Kabel mit einem Aderquerschnitt von 0,25 bis 0,34 mm² einzusetzen.

Abbildung CANopen-Kabel, geschirmt, 2× 0.25 + 2× 0.34 mm² 

Die Verwendung geschirmter Kabel wird empfohlen.

CANopen-Stecker

Stecker für den Anschluss von Slaves können als T-Stecker ausgeführt sein. Das Slave-Gerät kann direkt an den T-Stecker angesteckt werden. Alternativ ist ein kurzes Abzweigkabel einzusetzen.

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Stromversorgung über CANopen-Kabel

Der Feldbus-Standard unterstützt die 24 V-Stromversorgung angebundener Feldgeräte. Das CANopen-Kabel muss für die Stromversorgung zusätzliche Adern aufweisen.

Das CANopen-Kabel ist an beiden Enden mit einem Busabschluss-Stecker zu versehen.

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