CANopen

CARACTERÍSTICAS GENERALES, INTRODUCCIÓN

El AC 58 es un codificador rotatorio absoluto (encoder, codificador angular), que en la versión aquí descrita envía su posición actual a otro dispositivo conectado al bus a través del medio de transmisión de un bus CAN (físicamente: un cable de 2 hilos trenzado y apantallado).

El sistema de bus serie CAN (Controller Area Network), desarrollado originalmente por Bosch / Intel para aplicaciones de automoción, se utiliza cada vez más en la tecnología de automatización industrial. Tiene capacidad multimaestro, es decir, varios dispositivos conectados al bus CAN pueden enviar señales al bus al mismo tiempo. El mensaje con mayor prioridad (determinada por el identificador) se transmitirá primero sin pérdida de tiempo.

La transferencia de datos está regulada por la prioridad de los mensajes. En el bus CAN no existen direcciones para los aparatos o sistemas conectados, sino sólo identificadores de mensajes. Los mensajes enviados pueden ser recibidos por todos los dispositivos conectados al mismo tiempo (un sistema de difusión).

Mediante el filtrado de aceptación, los dispositivos conectados sólo aceptarán los mensajes destinados a ellos. El criterio para estas decisiones es el identificador que se transmite con cada mensaje. La conexión de bus está normalizada internacionalmente según ISQ-DIS 11898 (CAN High Speed) y permite velocidades de transmisión de datos de hasta 1 Mbit por segundo.

La característica más destacada del protocolo de bus CAN es su alto nivel de seguridad de transmisión (distancia de Hamming = 6). El controlador CAN Intel 82527 que utilizamos es apto tanto para sistemas básicos como deCAN completoy es compatible con la especificación CAN 2.0 Parte B (protocolo estándar con identificador de 11 bits y protocolo ampliado con identificador de 29 bits).

Hasta ahora, sólo se han utilizado identificadores de 11 bits con CANopen.

ÁMBITO DE APLICACIÓN

En los sistemas en los que la posición de un accionamiento o de otra pieza de la máquina debe registrarse y notificarse a un sistema de control, esta tarea puede llevarse a cabo mediante un encóder AC58. De este modo, las tareas de posicionamiento pueden resolverse, por ejemplo, en los casos en los que la información sobre la posición actual del accionamiento es notificada por un encóder AC58 a la unidad de posicionamiento a través del bus CAN.

MODELO DE COMUNICACIÓN CANOPEN Y PERFILES

Capa 1 (capa física): ISO-DIS 11898 (CAN Alta Velocidad)Capa 2 (capa de enlace de datos): ISO-DIS 11898 (CAN Alta Velocidad)Capa 7 (capa de aplicación): CiA DS 301 (CAN in Automation Draft Standard, CANopen CAL-based Communication Profile) + perfiles de dispositivo, CiA DS 4xx (CANopen Device Profile for xx)

Ya existen perfiles para los siguientes dispositivos:

• CiA Proyecto de Norma Propuesta 401 para Módulos de Entrada / Salida
• CiA Proyecto de Norma Propuesta 402 para Accionamientos y Control de Movimiento
• Tema de trabajo 403 del CiA sobre interfaces hombre-máquina
• CiA Borrador de Trabajo 404 para Controladores de Lazo Cerrado y Transformadores
• Tema de trabajo 405 del CiA para interfaces IEC-1 131
• Proyecto de norma CIA Propuesta 406 para codificadores
• CiA Tema de trabajo 407 para el transporte público
• CiA Tema de trabajo 408 para carretillas elevadoras

EL PERFIL CANOPEN

Unos 2½ años después de la adopción de la capa de aplicación CAN (CAL) por CAN in Automation (CiA), la asociación de usuarios y fabricantes de productos CAN, se hizo posible desarrollar sistemas abiertos utilizando CANopen y los perfiles de dispositivo correspondientes. CANopen se desarrolló bajo la dirección técnica del Steinbeis Transfer Center for Automation (STA Reutlingen, Alemania) basándose en las especificaciones de la capa 7 para la capa de aplicación CAL. En comparación con la capa CAL, CANopen sólo contiene las funciones adecuadas para esta aplicación. CANopen es, por tanto, un subconjunto de la capa CAL optimizado para la aplicación específica y, por tanto, permite un diseño simplificado del sistema y la utilización de dispositivos simplificados. CANopen está optimizado para el intercambio rápido de datos en sistemas en tiempo real y está estandarizado para varios perfiles de dispositivos.

La asociación de fabricantes y usuarios CAN in Automation (CiA) se encarga de crear y normalizar los perfiles correspondientes.

El codificador AC 58 con CANopen cumple los requisitos especificados en el perfil de comunicaciones (CiA DS 301) y en el perfil de dispositivo para codificadores (CiA DSP 406).

CANopen permite

• autoconfiguración de la red y
• acceso cómodo a todos los parámetros del aparato.
• Sincronización de dispositivos,
• tráfico de datos de proceso cíclico y controlado por eventos,
• y lectura o salida simultánea de datos.

CANopen utiliza cuatro objetos de comunicación(COB) con diferentes características:

• Objetos de datos de proceso (PDO) para datos en tiempo real,
• objetos de datos de servicio (SDO) para la transmisión de parámetros y programas,
• gestión de redes (NMT, life guarding)
• objetos predefinidos (para sincronización, marcas de tiempo, mensajes de emergencia)

Todos los parámetros del dispositivo se archivan o almacenan en un directorio de objetos. Este directorio de objetos contiene la descripción, el tipo de datos y la estructura de los parámetros, así como las direcciones (índice). El directorio se divide en una sección de comunicaciones y una sección de perfil de dispositivo, así como una sección específica del fabricante.

PERFIL DE DISPOSITIVO DE CODIFICADOR (CiA DS draft standard P406)

Este perfil proporciona una definición independiente del fabricante y vinculante de la interfaz para los codificadores rotatorios. El perfil define que funciones CANopen se usan y cómo se deben usar. Este estándar permite desarrollar un sistema bus abierto e independiente del fabricante.

El perfil de dispositivo se divide en dos clases de objetos:

• la clase estándar C1 describe todas las funciones básicas que el codificador debe llevar a cabo
• y la clase ampliada C2 incluye un gran número de otras funciones que, o bien, deben realizar los codificadores de esta clase (obligatorias) o son opcionales.

Por tanto, los dispositivos de clase C2 pueden realizar todas las funciones obligatorias de C1 y C2, así como otras funciones opcionales usadas por diferentes fabricantes. El perfil también define un rango de direcciones y se pueden asignar funciones especiales para fabricantes específicos a estas direcciones.

TRANSMISIÓN DE DATOS

Con CANopen los datos se transmiten usando dos tipos diferentes de comunicación (COB = objetos de comunicación) con diferentes características:

• Objetos de datos de proceso (PDO)
• y objetos de datos de servicio (SDO)

La prioridad de los objetos del mensaje se determina por el identificador COB!

La prioridad de los objetos del mensaje se determina por el identificador COB. Los objetos de datos de proceso (PDO) se usan para un intercambio muy dinámico de datos en tiempo real (por ejemplo posiciones de codificador) con una longitud máxima de 8 bytes. Estos datos se transmiten con prioridad alta (bajo identificador COB). Los PDO son mensajes difundidos y ponen sus datos en tiempo real a disposición de todos los receptores necesarios al mismo tiempo. Los objetos de datos de servicio (SDO) forman el canal de comunicaciones para la transmisión de los parámetros de dispositivo (por ejemplo programación de la resolución del codificador). Puesto que estos parámetros no se transmiten de forma cíclica (por ejemplo, solo una vez cuando arranca la red), los objetos SDO tienen prioridad baja (alto identificador COB).

IDENTIFICADOR COB

Para simplificar la gestión de los identificadores, CANopen utiliza «Configuración de conexión maestro/esclavo predefinida». Todos estos identificadores se definen con valores estándar en el directorio de objetos!

El identificador de 11 bits consiste en un código de función de 4 bits y un número de nodo de 7 bits.

¹x = valor binario libremente seleccionable (0 o 1); 0 = valor 0 fijo

¡Cuanto más alto sea el valor del identificador COB, más baja será su prioridad!

NÚMERO DE NODO

El número de nodo de 7 bits se establece en el hardware a través de 5 interruptores DIP en la parte posterior del codificador.