Inhalt "Der CANopen-Koppler"

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1 Inhalt "Der CANopen-Koppler" 1 Der CANopen-Koppler Kurzübersicht Grundlegende Eigenschaften, Einsatzbereiche Kommunikations-Mechanismen Network Management Emergency-Botschaften Node-Guarding und Heartbeat Objektverzeichnis Identifier PDO-Mapping EDS-Dateien Leistungsmerkmale Technische Daten Technische Daten des Kopplers Technische Daten der Schnittstelle Anschluss und Übertragungsmedien Anschlussstecker für Buskabel Busabschlusswiderstände Buskabel Vernetzungsmöglichkeiten CANopen-Implementierung Konfiguration Laufender Betrieb Fehlerdiagnose Funktionsbausteine Diagnose Status-LEDs CANopen-Fehlermeldungen Funktionsbausteine Weitere Informationen Normung G7 AC500-Systemtechnik Koppler 1 CANopen AC500 / Stand:

2 1.7.2 Wichtige Adressen Begriffe, Definitionen, Abkürzungen Index G7 AC500-Systemtechnik Koppler 2 CANopen AC500 / Stand:

3 1 Der CANopen-Koppler 1.1 Kurzübersicht Grundlegende Eigenschaften, Einsatzbereiche CANopen ist ein standardisiertes Schicht-7-Protokoll für dezentrale industrielle Automatisierungssysteme auf Basis des Controller Area Network (CAN) und des CAN Application Layer (CAL). CANopen basiert auf einem Kommunikationsprofil, in dem die grundlegenden Kommunikationsmechanismen und deren Beschreibung, wie zum Beispiel Mechanismen zum Austausch von Prozessdaten in Echtzeit oder das Senden von Alarm-Telegrammen, festgelegt sind. Auf dieses gemeinsame Kommunikationsprofil setzen die verschiedenen CANopen-Geräteprofile auf. Die Geräteprofile beschreiben die spezifische Funktionalität bzw. die Parameter einer Geräteklasse. Für die wichtigsten in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzten Geräteklassen, wie digitale und analoge E/A-Module, Sensoren, Antriebe, Bediengeräte, Regler, programmierbare Steuerungen oder Encoder, existieren solche Geräteprofile. Weitere sind in Vorbereitung. Zentrales Element des CANopen-Standards ist die Beschreibung der Gerätefunktionalität in einem Objektverzeichnis (OV). Das Objektverzeichnis ist unterteilt in einen allgemeinen Bereich, welcher Angaben über das Gerät, wie Geräteidentifikation, Herstellername, etc. sowie Kommunikationsparameter enthält, und in einen gerätespezifischen Teil, der die spezielle Funktionalität des betreffenden Gerätes beschreibt. Diese Eigenschaften eines CANopen-Gerätes werden in Form eines standardisierten "elektronischen Datenblatts" (Electronic Data Sheet, EDS) beschrieben. Ein CANopen-Netzwerk besteht aus maximal 128 Geräten; einem NMT-Master und bis zu 127 NMT- Slaves. Im Gegensatz zu typischen Vertretern von Master-Slave-Systemen (z. B. PROFIBUS), haben die Begriffe Master bzw. Slave bei CANopen eine abweichende Bedeutung. Im Operational-Modus können alle Geräte eigenständig Nachrichten über den Bus senden. Der Master besitzt darüber hinaus die Fähigkeit, die Betriebsart der Slaves zu ändern. Typischerweise wird ein CANopen-Master durch eine SPS oder einen PC realisiert. Die Busadresse eines CANopen-Slaves ist im Bereich von 1 bis 127 einstellbar. Durch die Geräteadresse ergibt sich eine Anzahl von Identifiern, welche dieses Gerät dann belegt. CANopen unterstützt Übertragungsraten von 10 kbit/s, 20 kbit/s, 50 kbit/s, 125 kbit/s, 250 kbit/s, 500 kbit/s, 800 kbit/s und 1 MBit/s. Jedes CANopen-Gerät muss zumindest die Übertragungsrate von 20kbit/s unterstützen, alle weiteren Übertragungsraten sind optional Kommunikations-Mechanismen CANopen unterscheidet zwei grundsätzliche Datenübertragungsmechanismen: Den schnellen Austausch kurzer Prozessdaten über Prozessdatenobjekte (PDOs, Process Data Objects) sowie den Zugriff auf Einträge des Objektverzeichnisses über Servicedatenobjekte (SDOs, Service Data Objects). Letztere dienen in erster Linie zur Übertragung von Parametern während der Gerätekonfiguration. Prozessdatenobjekte werden im allgemeinen ereignisorientiert, zyklisch oder auf Anforderung als Broadcastobjekte übertragen. Service Data Objects Service Data Objects (SDOs) werden für Änderungen von Einträgen im Objektverzeichnis und für Statusabfragen verwendet. Die Übertragung von SDOs erfolgt als bestätigter Datentransfer mit jeweils zwei CAN-Objekten in Form einer Peer-to-peer-Verbindung zwischen zwei Netzknoten. Die Adressierung des betreffenden Objektverzeichniseintrages erfolgt durch Angabe von Index und Subindex des OV-Eintrags. Es können Nachrichten unbegrenzter Länge übertragen werden, wobei die Daten gegebenenfalls in mehrere CAN-Nachrichten segmentiert werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 3 CANopen AC500 / Stand:

4 Process Data Objects Für die Übertragung von Prozessdaten steht der Mechanismus des Process Data Object (PDO) zur Verfügung. Die Übertragung einer PDO erfolgt unbestätigt, da letztendlich die CAN-Verbindungsschicht die fehlerfreie Übertragung einer Nachricht sicherstellt. In einer PDO können entsprechend der CAN- Spezifikation maximal 8 Byte Daten übertragen werden. In Verbindung mit einer Synchronisationsnachricht kann das Senden sowie die Übernahme von PDOs netzwerkweit synchronisiert werden (synchrone PDOs). Die Zuordnung von Anwendungsobjekten auf eine PDO ist über eine im OV abgelegte Strukturbeschreibung (PDO-Mapping) einstellbar und damit den jeweiligen Einsatzanforderungen eines Gerätes anpassbar. Die Übertragung der Prozessdaten kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Ereignis Das Senden der PDO wird durch ein internes Ereignis gesteuert. Dieses Ereignis kann z. B. der Pegelwechsel eines digitalen Eingangs sein oder aber der Ablauf eines Zeitgebers in dem Gerät. Anforderung In diesem Fall fordert ein anderer Busteilnehmer die Prozessdaten an, indem ein Remote-Transmission- Request (RTR) gesendet wird. Synchron Bei der synchronen Übertragung werden durch einen Busteilnehmer Synchronisationstelegramme gesendet, auf deren Empfang hin ein PDO-Producer die Prozessdaten überträgt Network Management In einem CANopen-Netzwerk gibt es immer nur einen NMT-Master (NMT = Network Management), alle anderen Geräte sind NMT-Slaves. Der NMT-Master hat die komplette Kontrolle über alle Geräte und kann deren Zustand verändern. Es werden folgenden Zustände unterschieden: Initialization Nach dem Einschalten befindet sich ein Knoten zunächst im Zustand der Initialization. Innerhalb dieser Phase erfolgt die Initialisierung der Geräte-Applikation sowie der Geräte-Kommunikation. Außerdem sendet ein Knoten eine sogenannte Boot-Up-Message, um seine prinzipielle Betriebsbereitschaft zu signalisieren. Nach Abschluss dieser Phase geht der Knoten selbständig in den Zustand Pre- Operational. Pre-Operatinal In diesem Zustand kann mit dem Knoten über SDOs kommuniziert werden. Der Knoten ist nicht in der Lage, eine PDO-Kommunikation durchzuführen und sendet auch keine Emergency-Botschaften aus. Prepared Im Zustand Prepared wird ein Knoten vollständig vom Netz abgeschaltet. Weder SDO- noch PDO- Kommunikation sind möglich. Der Knoten kann nur durch ein entsprechendes Netzwerk-Kommando (z. B. Start-Node) in einen anderen Zustand gebracht werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 4 CANopen AC500 / Stand:

5 1.1.4 Emergency-Botschaften Botschaften vom Typ "Emergency" werden verwendet, um Fehler eines Gerätes zu signalisieren. In einem Emergency-Telegramm wird ein Code übertragen, der den Fehler eindeutig identifiziert (definiert im Kommunikationsprofil DS-301 sowie in den jeweiligen Geräteprofilen DS-40x). Die folgende Tabelle zeigt einen Auszug der verfügbaren Fehlercodes. Eine Emergency-Botschaft wird von jedem CANopen- Gerät selbständig gesendet. Emergency Error Code (hex) 00xx 10xx 20xx 21xx 22xx 23xx 30xx 31xx 32xx 33xx 40xx 41xx 42xx 50xx 60xx 61xx 62xx 63xx 70xx 80xx 81xx 90xx F0xx FFxx Bedeutung / Fehlerursache Reset-Fehler oder kein Fehler Allgemeiner Fehler Stromfehler - auf der Eingangsseite des Gerätes - im Gerät selbst - auf der Ausgangsseite des Gerätes Spannungsfehler - in der Versorgungsspannung - im Gerät selbst - auf der Ausgangsseite des Gerätes Temperaturfehler - Umgebungstemperatur - Gerätetemperatur Geräte-Hardware-Fehler Geräte-Software-Fehler - geräteinterne Software - Anwendersoftware - Daten Fehler in Zusatzmodulen Überwachung Kommunikation Externer Fehler Fehler zusätzliche Funktionen Gerätespezifische Fehler Tabelle: Fehlercodes in Emergency-Botschaften Node Guarding und Heartbeat Die Prüfung der Funktionsfähigkeit eines CAN-Knotens ist insbesondere dann gefordert, wenn dieser nicht ständig Botschaften sendet (zyklische PDOs). Zur Überwachung von CANopen-Knoten existieren zwei Mechanismen, die alternativ genutzt werden können. Beim Node-Guarding-Protokoll werden durch den NMT-Master Botschaften an die vorhandenen CANopen-Slaves gesendet, die diese innerhalb einer bestimmten Zeit beantworten müssen. Der Ausfall eines Knotens wird somit durch den NMT-Master erkannt. Darüber hinaus kennt CANopen das Heartbeat-Protokoll. Hierbei sendet jeder Knoten selbständig eine Botschaft in zyklischen Abstand aus. Diese Nachricht kann von jedem anderen Teilnehmer im Netzwerk überwacht werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 5 CANopen AC500 / Stand:

6 1.1.6 Objektverzeichnis Das Objektverzeichnis beschreibt die komplette Funktionalität eines CANopen-Gerätes und ist in Form einer Tabelle organisiert. Im Objektverzeichnis sind nicht nur die standardisierten Datentypen und Objekte des CANopen-Kommunikationsprofils sowie der Geräteprofile, sondern gegebenenfalls auch herstellerspezifische Objekte und Datentypen enthalten. Die Adressierung der Einträge erfolgt mit Hilfe eines 16-Bit-Indizes (Tabellenreihe, max Einträge) und eines 8-Bit-Subindizes (Tabellenspalte, max. 256 Einträge). Auf diese Weise lassen sich zusammengehörige Objekte leicht gruppieren. Die Struktur dieses CANopen-Objektverzeichnisses ist in der folgenden Tabelle dargestellt: Index Objekt dez hex nicht verwendet F statische Datentypen F komplexe Datentypen F herstellerspezifische Datentypen F profilspezifische statische Datentypen F profilspezifische komplexe Datentypen A0...0FFF reserviert FFF Kommunikationsprofil (DS-301) FFF herstellerspezifische Parameter FFF Parameter aus den standardisierten Geräteprofilen A000...FFFF reserviert Tabelle: Aufbau des Objektverzeichnisses Für die Objekte selbst sind eine Reihe von Datentypen definiert. Aus diesen Standardtypen lassen sich bei Bedarf Strukturen erstellen (z. B. ARRAY, STRUCT). G7 AC500-Systemtechnik Koppler 6 CANopen AC500 / Stand:

7 1.1.7 Identifier CANopen verwendet grundsätzlich Identifier mit 11 Bit Länge (Standard Frames). Die somit zur Verfügung stehende Menge von möglichen Identifiern ist durch das Pre-defined Connection Set in verschiedene Bereiche gegliedert. Diese Gliederung ist so ausgelegt, dass in einem CANopen-Netzwerk maximal 128 Geräte (1 NMT-Master und bis zu 127 Slaves) vorhanden sein können. Die Liste der Identifier setzt sich aus einigen festen Identifiern (z. B. Netzwerkmanagement, Identifier 0) und verschiedenen funktionalen Gruppen, in denen jeder vorhandene Knoten, der die jeweilige Funktion unterstützt, jeweils einen eindeutigen Identifier belegt (z. B. Receive PDO 1 des Knotens 3 = Knotennummer = 515), zusammen. Bei Verwendung des Pre-defined Connection Set ist somit eine doppelte Vergabe von Identifiern ausgeschlossen. Identifier Funktion Berechnung 0 Netzwerkmanagement (NMT) Frei Synchronisation (SYNC) Emergency Message Knoten-ID 256 Timestamp Message Frei Transmit PDO Knoten-ID 512 Frei Receive PDO Knoten-ID 640 Frei Transmit PDO Knoten-ID 768 Frei Receive PDO Knoten-ID 896 Frei Transmit PDO Knoten-ID 1024 Frei Receive PDO Knoten-ID 1152 Frei Transmit PDO Knoten-ID 1280 Frei Receive PDO Knoten-ID 1408 Frei Transmit SDO Knoten-ID 1536 Frei Receive SDO Knoten-ID Frei NMT Error (Node Guarding, Heartbeat, Boot-Up) Knoten-ID Frei NMT, LMT, DBT - Tabelle: Belegung der Identifier G7 AC500-Systemtechnik Koppler 7 CANopen AC500 / Stand:

8 1.1.8 PDO-Mapping Wie bereits erläutert, stehen bei der Übertragung von Prozessdaten alle 8 Datenbytes einer CAN- Nachricht zur Verfügung. Da keine zusätzlichen Protokollinformationen vorhanden sind, muss das Format der Daten zwischen Sender (Producer) und Empfänger (Consumer) vereinbart werden. Dies erfolgt durch das sogenannte PDO-Mapping. Beim festen Mapping sind die Prozessdaten in einer vordefinierten Reihenfolge in der PDO-Botschaft angeordnet. Diese Anordnung ist durch den Gerätehersteller vorgegeben und kann nicht geändert werden. Beim variablen Mapping können die Prozessdaten wahlfrei innerhalb der PDO-Botschaft angeordnet werden. Zu diesem Zweck werden die Adresse eines Eintrags des Objektverzeichnisses, bestehend aus Index und Sub-Index, sowie dessen Größe (Anzahl Bits) in das Mapping-Objekt eingetragen EDS-Dateien Die charakteristischen Eigenschaften eines CANopen-Gerätes werden in Form eines elektronischen Gerätedatenblatts (EDS-File, Electronic Data Sheet) dokumentiert. Die Datei beschreibt die Merkmale (Objekte) eines Gerätetyps eindeutig und vollständig in einem einheitlich definierten herstellerneutralen Format. Programme zur Konfiguration eines CANopen-Netzwerkes greifen auf die in den EDS Dateien enthaltenen Gerätebeschreibungen zurück. Dadurch wird die Projektierung eines CANopen-Systems stark vereinfacht. Die EDS-Files werden üblicherweise vom Gerätehersteller zur Verfügung gestellt Leistungsmerkmale CANopen: Betriebsart CANopen-Master Prozessabbild mit maximal E-/A-Punkten Unterstützung von Min. Boot up, Emergency Messages und Life Guarding Unterstützung der PDO-Modi ereignisgesteuert, synchron, zyklisch und Remote PDO Transmission Integrierte Geräteprofile CiA DS-401, CiA DS-402 und CiA DS-406 CAN (zusätzliche Funktionalität, nicht erforderlich für reinen CANopen-Betrieb): Unterstützung von 11-Bit-Identifiern nach CAN 2.0 A und 29-Bit-Identifiern nach CAN 2.0 B Senden und Empfangen von beliebigen CAN-Telegrammen über Funktionsbausteine im Anwenderprogramm Übertragungstechnik: ISO 11898, potentialgetrennt Übertragungsraten 20 kbit/s, 125 kbit/s, 250 kbit/s, 500 kbit/s und 1 MBit/s Buslänge bis 1000 m bei 20 kbit/s und bis 40 m bei 1 MBit/s Bis zu 128 Teilnehmer (Master Slaves) am Bus Busanschluss 5 pol. COMBICON Buchse G7 AC500-Systemtechnik Koppler 8 CANopen AC500 / Stand:

9 Kommunikation: Buszugriff nachrichtenorientiert, CSMA/CA Vordefinierte Master Slave Verbindungen 8 Byte Nutzdaten unfragmentiert, fragmentiert beliebige Länge Synchronisation von Ein- und/oder Ausgängen über synchrone PDOs Schutzfunktionen: Diagnose: Nachrichtenübertragung mit Hamming-Distanz HD = 6 CAN-Fehlererkennungsmechanismen über 15 Bit CRC, Frame Check, Acknowledge, Bit Monitoring, und Bit Stuffing Vermeidung von Fehlparametrierung, da Teilnehmer mit fehlerhaften Parametern nicht in den Nutzdatenbetrieb aufgenommen werden Parametrierbares Verhalten bei Ausfall eines Teilnehmers. Das System läuft normal weiter, und der Fehler wird im Master angezeigt oder das gesamte System wird angehalten. Ansprechüberwachung der Teilnehmer (Node Guarding) Zustandsanzeige über 5 LEDs - PWR (grün): Versorgungsspannung - RDY (gelb): Betriebsbereitschaft des Kopplers - RUN (grün): Konfigurations- und Kommunikationsstatus - STA (gelb): Anzeige Datentransfer - ERR (rot): Anzeige CANopen Fehler Umfangreiche Online-Diagnosefunktionen über SYCON.net Detaillierte Diagnose im Anwenderprogramm über Funktionsbausteine G7 AC500-Systemtechnik Koppler 9 CANopen AC500 / Stand:

10 1.2 Technische Daten Technische Daten des Kopplers Koppler CM578-CN Feldbus CANopen Übertragungsrate 10 kbit/s bis 1 MBit/s Protokoll CANopen-Master Feldbusstecker Abziehbarer COMBICON-Stecker, 5-polig Prozessor EC1, 160 pins Taktfrequenz 48 MHz Verwendbare CPUs PM571-xxx, PM581-xxx, PM591-xxx Verwendbare Modulträger alle Umgebungstemperatur 0 C...55 C Koppler-Schnittstelle Dual-port memory, 8 kbyte Stromaufnahme über den Koppler-Bus typ. 290 ma Interner RAM-Speicher (EC1) 256 kbyte Externer RAM-Speicher - Externer Flash-Speicher 512 kbyte (Firmware) Statusanzeige PWR, RDY, RUN, STA, ERR Gewicht ca. 150 g Tabelle: Technische Daten des CANopen-Kopplers Technische Daten der Schnittstelle Schnittstellen-Buchse Übertragungsstandard Übertragungsprotokoll Übertragungsgeschwindigkeit (Baudrate) Zustandsanzeige Anzahl der Teilnehmer 5-polig, COMBICON ISO 11898, potentialfrei CANopen (CAN), max. 1 MBaud 20 kbit/s, 125 kbit/s, 250 kbit/s, 500 kbit/s und 1 MBit/s mit 5 LEDs (siehe Abbildung) max. 127 Slaves Anschlüsse CAN_GND CAN_L CAN_SHLD CAN_H nicht benutzt Combicon, 5-polig, Stifte Kopplerschnittstelle Combicon, 5-polig, Buchsen abziehbarer Stecker mit Federzugklemmen Bild: Anschlussbelegung der Schnittstelle G7 AC500-Systemtechnik Koppler 10 CANopen AC500 / Stand:

11 CM578 PWR RDY RUN STA ERR Bild: Lage der LEDs LED Farbe Zustand Bedeutung PWR grün ON (hell) Spannung ist vorhanden OFF (dunkel) Spannung ist nicht vorhanden ON Koppler ist bereit RDY gelb blinkt zyklisch Bootstrap-Loader ist aktiv blinkt nicht-zyklisch Hardware- oder System-Fehler OFF defekte Hardware ON Kommunikation läuft RUN grün blinkt zyklisch bereit zur Kommunikation blinkt nicht-zyklisch Parametrierungsfehler OFF keine Kommunikation oder keine Spannung STA gelb ON CANopen-Master: Sendet Daten OFF CANopen-Master: keine Daten ERR rot ON CANopen-Fehler OFF kein Fehler Tabelle: LED-Zustände und deren Bedeutung G7 AC500-Systemtechnik Koppler 11 CANopen AC500 / Stand:

12 1.3 Anschluss und Übertragungsmedien Anschlussstecker für Buskabel Belegung: COMBICON-Stecker, 5-polig Anschluss-Nr. Signal Bedeutung 1 CAN_GND CAN-Bezugspotential 2 CAN_L Busleitung, Empfangs-/Sendeleitung LOW 3 CAN_SHLD Schirmung des Buskabels 4 CAN_H Busleitung, Empfangs-/Sendeleitung HIGH Tabelle: Belegung des Anschlusssteckers für das Buskabel Bezugsquelle: z. B. COMBICON Phoenix Contact GmbH & Co. Flachsmarktstraße 8-28 D Blomberg Telefon: (+49) (0)52 35 / 3-00 Telefax: (+49) (0)52 35 / Internet: Busabschlusswiderstände Die Enden der Datenleitungen müssen mit einem 120 Ω Busabschlusswiderstand versehen werden. Der Busabschlusswiderstand wird üblicherweise direkt am Busanschlussstecker angebracht. CAN_H 4 Datenleitungen, verdrillte Zweidrahtleitung 4 CAN_H CAN_L 2 CAN_GND 1 Schirm 3 2 CAN_L 1 CAN_GND 3 Schirm COMBICON-Steckverbindung CANopen-Schnittstelle COMBICON-Steckverbindung CANopen-Schnittstelle Bild: CANopen-Schnittstelle, Busabschlusswiderstände an den Leitungsenden G7 AC500-Systemtechnik Koppler 12 CANopen AC500 / Stand:

13 1.3.3 Buskabel Bei CANopen sind Buskabel mit den in der ISO empfohlenen Eigenschaften zu verwenden. Die Anforderungen an die Busleitungen sind abhängig von der Länge des Bussegmentes. Diesbezüglich gibt die ISO folgende Empfehlungen: Segment- Länge [m] Leitungsquerschnitt [mm²] ,25...0,34 / AWG23, AWG ,34...0,60 / AWG22, AWG20 Buskabel Leitungswiderstand [Ω/km] Wellenwiderstand [Ω] Max. Baudrate [kbit/s] bei 40 m < < 500 bei 100 m ,50...0,60 / AWG20 < < 100 bei 500 m ,75...0,80 / AWG18 < < 50 bei 1000 m Tabelle: Empfehlungen für Buskabel Bezugsquelle: z. B. UNITRONIC BUS CAN U.I. LAPP GmbH Schulze-Delitzsch-Straße 25 D Stuttgart Telefon: (+49) (0) Telefax: (+49) (0) Internet: G7 AC500-Systemtechnik Koppler 13 CANopen AC500 / Stand:

14 1.4 Vernetzungsmöglichkeiten Der Anschluss des CANopen-Kopplers an den Bus erfolgt über die 5-polige COMBICON Buchse. Die Schirmung des Buskabels muss zur EMV-Unterdrückung und zum Berührungsschutz außerhalb des Gehäuses auf Schutzerde gelegt werden. Die Leitungsenden des Buskabels sind mit Abschlusswiderständen zu versehen. Die Steuerung mit CANopen-Koppler übernimmt in einem CANopen-Netzwerk die Funktion des NMT- Masters. Daneben darf in dem Netzwerk kein weiterer NMT-Master vorhanden sein. Der NMT-Master hat die vollständige Kontrolle über alle Geräte und steuert deren Betriebszustände. An den NMT-Master können bis zu 127 NMT-Slaves angeschlossen werden. Der CANopen Master kann: Betriebszustände der Slaves ändern Slaves parametrieren (z. B. Kommunikationsverbindungen, Zeitüberwachung Busverkehr) Slaves konfigurieren (z. B. Typ, Anzahl und Betriebsart der Kanäle) Eingabedaten der Slaves lesen Ausgabedaten der Slaves schreiben Diagnosedaten der Slaves lesen Funktionsfähigkeit der Slaves überwachen Steuerkommandos zur Synchronisation der Ein- bzw. Ausgänge der Slaves senden Objekte in den Slaves auch im laufenden Betrieb lesen und schreiben Der CANopen Koppler kann darüber hinaus: Beliebige CAN-Telegramme nach CAN 2.0 A (11-Bit-Identifier) und CAN 2.0 B (29-Bit-Identifier) senden und empfangen (zusätzliche Funktionalität, nicht erforderlich für reinen CANopen- Betrieb) G7 AC500-Systemtechnik Koppler 14 CANopen AC500 / Stand:

15 1.5 CANopen-Implementierung Konfiguration Voraussetzung für die Funktion des CANopen-Kopplers CM578 ist die Einbindung des Kopplers in die Steuerungskonfiguration der AC500. Die Konfiguration des Kopplers sowie die angeschlossenen CANopen-Teilnehmer erfolgt über das Tool SYCON.net innerhalb der Control Builder Programmiersoftware. In dem folgenden Projektierungsbeispiel wird der Koppler CM578 als CANopen-Master-Gerät konfiguriert. Als CANopen-Slave wird ein E/A-Gerät verwendet. CM578 als CANopen-Master CM578 PM581 DC532 AX522 R R CANopen CANopen-Slave, E/A-Modul, 8 digitale E/A-Kanäle Bild: Beispielkonfiguration, bestehend aus einer AC500 mit CANopen-Koppler und einem CANopen Slave G7 AC500-Systemtechnik Koppler 15 CANopen AC500 / Stand:

16 Steuerungskonfiguration Die Konfiguration des CANopen-Kopplers beginnt mit dem Einbinden des Kopplers in die Steuerungskonfiguration der SPS. Zum Hinzufügen des Kopplers in die Konfiguration, "Couplers" selektieren, "rechte Maustaste", "Unterelement anhängen" und "CM578" auswählen. Die Einstellungen für die Kopplerparameter bleiben bei den Standardwerten. Damit ist der Koppler in die Steuerungskonfiguration eingebunden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 16 CANopen AC500 / Stand:

17 Konfiguration über SYCON.net Bei der Konfiguration des CANopen-Kopplers sind die Konfigurationsdaten fester Bestandteil eines Projektes. Sie werden im Control Builder unter Ressourcen / Tools / SYCON.net erstellt. Die Konfigurationsdaten für den Koppler werden innerhalb des SYCON.net Tools an den Koppler übertragen. Folgende Übersicht wird nach dem Aufstarten des Konfigurationstools SYCON.net geladen. Aus dem rechten oberen Fenster im Register "CANopen/Master" den "CM578-COM" anklicken und ins mittlere Fenster an die grüne Linie ziehen. Bei richtiger Position erscheint ein "+". G7 AC500-Systemtechnik Koppler 17 CANopen AC500 / Stand:

18 Die Frage nach der Kartennummer hängt vom Steckplatz des Kopplers ab. Der erste Steckplatz links neben der CPU ist Slot 1 bzw. Kartennummer 1. Zur Konfiguration des CANopen-Masters, Cursor auf den "CM578", "rechte Maustaste", und "Konfiguration" wählen. Die Knoten-ID und die Baudrate des CANopen Kopplers auswählen und restliche Parameter mit "OK" übernehmen. Aus dem rechten oberen Fenster im Register "CANopen/Slave" den "CAN-CBM-DIO8" anklicken und ins mittlere Fenster an die violette (CANopen-) Linie ziehen. Bei richtiger Position erscheint ein "+". G7 AC500-Systemtechnik Koppler 18 CANopen AC500 / Stand:

19 Zur Konfiguration des CANopen-Slaves, den Slave markieren, "rechte Maustaste" und "Konfiguration" wählen. In diesem Beispiel bleibt die Konfiguration des CANopen-Slaves unverändert, lediglich wird die Knoten- ID des Slaves entsprechend der HW Einstellung konfiguriert. Dies erfolgt über das Konfigurationsfenster des Masters. Dazu die Masterkonfiguration erneut aufrufen und auf das Register "Knoten-ID Tabelle" wechseln. Jetzt kann die Knoten-ID des Slaves eingestellt werden. Alle anderen Einstellungen können übernommen werden. Die Konfiguration kann nun in den CANopen-Master heruntergeladen werden. Hierzu muss zuerst die Schnittstelle definiert werden, über die die Daten in den Koppler geladen werden sollen. Über das Konfigurationsfenster des CANopen-Masters im Register "Einstellungen/Treiber/3S Gateway Driver" kann die entsprechende Schnittstelle konfiguriert werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 19 CANopen AC500 / Stand:

20 "Gateway Konfigurieren" auswählen. Gateway auswählen und "OK". Das Konfigurationstool SYCON.net sucht nun nach CANopen-Kopplern, die an der angegebenen Schnittstelle angeschlossen sind. Eine Liste der detektierten CANopen-Koppler kann über das Konfigurationsfenster des CANopen-Masters Register "Gerätezuordnung" eingesehen werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 20 CANopen AC500 / Stand:

21 Den entsprechenden Koppler "anhaken" und mit "OK" bestätigen. Cursor auf "CM578", "rechte Maustaste" und "Verbinden" auswählen. CM578 wird grün hinterlegt. Steuerung auf Stop stellen. Cursor auf "CM578", "rechte Maustaste" und "Download" auswählen. Abfrage mit "Yes" bestätigen. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 21 CANopen AC500 / Stand:

22 Nach erfolgreichem Download ist die "PWR LED" an und die "RUN LED" blinkt am CM578. Cursor auf "CM578", "rechte Maustaste" und "Trennen" auswählen. Die Konfiguration des Kopplers ist damit abgeschlossen. Damit die CANopen-Daten im SPS-Programm verwendet werden können, sollten nun im SYCON.net den physikalischen Adressen entsprechende Variablennamen zugewiesen werden. Diese Variablen stehen dann im Control Builder zur Verfügung und können direkt verwendet werden. Hierzu wird das netconnect-fenster des SYCON.net verwendet. Im Feld "Variablenname" können die Variablennamen eingetragen werden. Man gelangt durch einen Doppelklick in das entsprechende Eingabefeld. Alle Variablen, die hier deklariert wurden, werden beim Fokuswechsel von SYCON.net zu Control Builder automatisch in das Verzeichnis der "Globalen Variablen" eingetragen. Die Deklaration der Variablen ist nun abgeschlossen. Die Kopplervariablen können nun im Anwenderprogramm verwendet werden. G7 AC500-Systemtechnik Koppler 22 CANopen AC500 / Stand:

23 Zum Test der CANopen-Konfiguration werden im Anwenderprogramm die CANopen-Slave-ID2- Eingänge auf die CANopen-Slave-ID2-Ausgänge kopiert. Das Anwenderprogramm kann nun in die Steuerung übertragen und gestartet werden. Der Austausch der CANopen-Daten wird durch das dauerhafte "EIN" der "RUN LED" am CM578 angezeigt Laufender Betrieb Das CANopen-Protokoll wird vom Koppler und dem Betriebssystem der Steuerung automatisch bearbeitet. Der Koppler ist nur dann am Bus aktiv, wenn er zuvor korrekt initialisiert wurde und das Anwenderprogramm läuft. Für den Prozessdatenaustausch über CANopen werden keine Funktionsbausteine benötigt. Spezielle CAN-Funktionen können über die Funktionsbausteine der CANopen-Bibliothek realisiert werden. Der Koppler nimmt die Kommunikation über CANopen mit dem Start des Anwenderprogramms auf und versucht, die projektierten Slaves zu initialisieren. Nach erfolgreicher Initialisierung eines Slaves führt dieser den Prozessdatenaustausch durch. Der E/A-Datenaustausch mit den Slaves erfolgt automatisch. Wenn das Anwenderprogramm gestoppt wird, fährt der Koppler die CANopen-Kommunikation kontrolliert herunter Fehlerdiagnose CANopen-Kommunikationsfehler werden generell über die LEDs des Kopplers angezeigt. Eine Störung des CANopen-Treibers oder des Kopplers selbst wird über die entsprechende Fehlerklasse in der SPS angezeigt (siehe Systemtechnik der CPU / Das Diagnosesystem in AC500). Des weiteren werden in der CANopen-Bibiliothek verschiedene Funktionsbausteine zur Verfügung gestellt, die eine genaue Fehlerdiagnose ermöglichen (siehe "Die CANopen-Bibliothek"). G7 AC500-Systemtechnik Koppler 23 CANopen AC500 / Stand:

24 1.5.4 Funktionsbausteine Bibliotheken: CANopen_AC500_V11.lib Gruppe: CAN 2.0A CAN2A_INFO CAN2A_REC CAN2A_SEND Gruppe: CAN 2.0B CAN2B_INFO CAN2B_REC CAN2B_SEND Auslesen von Informationen zur CAN 2.0A Kommunikation Auslesen von CAN 2.0A Telegrammen (11-Bit-Identifier) aus einem Empfangspuffer Senden von CAN 2.0A Telegrammen (11-Bit-Identifier) Auslesen von Informationen zur CAN 2.0B Kommunikation Auslesen von CAN 2.0B Telegrammen (29-Bit-Identifier) aus einem Empfangspuffer Senden von CAN 2.0B Telegrammen (29-Bit-Identifier) Gruppe: CANopen Master / NMT-Steuerung CANOM_NMT NMT-Knotenzustände über Netzwerkmanagement steuern Gruppe: CANopen Master / Status / Diagnose CANOM_NODE_DIAG Abrufen von Diagnosedaten eines Slaves CANOM_RES_ERR Rücksetzen der Fehleranzeigen des Kopplers CANOM_STATE Auslesen des Zustands des CANopen-Kopplers CANOM_SYS_DIAG Anzeigen von Statusübersichten aller Slaves Gruppe: SDO-Parameter CANOM_SDO_READ Lesen des Wertes eines Objekts in einem Slave CANOM_SDO_WRITE Schreiben des Wertes eines Objekts in einem Slave G7 AC500-Systemtechnik Koppler 24 CANopen AC500 / Stand:

25 1.6 Diagnose Status-LEDs LED Farbe Zustand Bedeutung PWR grün ON (hell) Spannung ist vorhanden OFF (dunkel) Spannung ist nicht vorhanden ON Koppler ist bereit RDY gelb blinkt zyklisch Bootstrap-Loader ist aktiv blinkt nicht-zyklisch Hardware- oder System-Fehler OFF defekte Hardware ON Kommunikation läuft RUN grün blinkt zyklisch bereit zur Kommunikation blinkt nicht-zyklisch Parametrierungsfehler OFF keine Kommunikation oder keine Spannung STA gelb ON CANopen-Master: Sendet Daten OFF CANopen-Master: keine Daten ERR rot ON CANopen-Fehler OFF kein Fehler CANopen-Fehlermeldungen Die CANopen-Fehlermeldungen sind im Abschnitt 'Fehlermeldungen der Bausteinbibliotheken" aufgelistet Funktionsbausteine CANopen-Master: siehe Funktionsbausteine Online-Diagnose: siehe Dokumentation des Feldbuskonfigurators SYCON.net G7 AC500-Systemtechnik Koppler 25 CANopen AC500 / Stand:

26 1.7 Weitere Informationen Normung BOSCH CAN Specification - Version 2.0, Part A & Part B ISO CiA DS 201 V1.1 - CAN Application Layer CiA DS 301 V3.0 - CAL based Communication Profile for Industrial Systems CiA DS 301 V CANopen Application Layer and Communication Profile CiA DS 401 V2.1 - CANopen Device Profile Generic I/O modules CiA DS 402 V2.0 - CANopen Device Profile Driver and Motion Control CiA DS 406 V3.0 - CANopen Device Profile Encoder Wichtige Adresse CAN in Automation (CiA) Am Weichselgarten 26 D Erlangen Germany Telefon: (+49) Telefax: (+49) Internet: Begriffe, Definitionen, Abkürzungen CAL CAN Application Layer CAN Controller Area Network CiA CAN in Automation international users and manufacturers group e. V. DLC Data Length Code, Code für Telegrammlänge EDS Electronic Data Sheet, elektronisches Datenblatt ISO International Standardisation Organisation NMT Network Management OV Objektverzeichnis PDO Process Data Object RTR Remote Transmission Request SDO Service Data Object G7 AC500-Systemtechnik Koppler 26 CANopen AC500 / Stand:

27 2 Index A Anschluss und Übertragungsmedien 12 (1.3) Anschlussstecker für Buskabel 12 (1.3.1) B Begriffe, Definitionen, Abkürzungen 26 (1.7.3) Busabschlusswiderstände 12 (1.3.2) Buskabel 13 (1.3.3) C CANopen-Fehlermeldungen 25 (1.6.2) CANopen-Implementierung 15 (1.5) D Diagnose 25 (1.6) E EDS-Dateien 8 (1.1.9) Emergency-Botschaften 5 (1.1.4) F Fehlerdiagnose 23 (1.5.3) Funktionsbausteine 24 (1.5.4) Funktionsbausteine 25 (1.6.3) G Grundlegende Eigenschaften, Einsatzbereiche 3 (1.1.1) I Identifier 7 (1.1.7) K Kommunikations-Mechanismen 3 (1.1.2) Konfiguration 15 (1.5.1) Kurzübersicht 3 (1.1) L Laufender Betrieb 23 (1.5.2) Leistungsmerkmale 8 (1.1.10) G7 AC500-Systemtechnik Koppler 27 CANopen AC500 / Stand:

28 N Network Management 4 (1.1.3) Node-Guarding und Heartbeat 5 (1.1.5) Normung 26 (1.7.1) O Objektverzeichnis 6 (1.1.6) P PDO-Mapping 8 (1.1.8) S Status-LEDs 25 (1.6.1) T Technische Daten 10 (1.2) Technische Daten der Schnittstelle 10 (1.2.2) Technische Daten des Kopplers 10 (1.2.1) V Vernetzungsmöglichkeiten 14 (1.4) W Weitere Informationen 26 (1.7) Wichtige Adressen 26 (1.7.2) G7 AC500-Systemtechnik Koppler 28 CANopen AC500 / Stand: