CANopen профили устройств и приложений

CANopen протокол

CANopen предоставляет несколько коммуникационных объектов позволяющих разработчику устройства реализовать желаемое поведение устройства в сети. Используя эти коммуникационные объекты устройства могут передавать данные процесса, указывать на состояние ошибки внутри устройства или влиять на поведение сети и контроллировать его. Так же, устройствам может быть придана способность передавать между собой сообщения методом точка-точка (point-to-point). Так как CANopen определяет внутреннюю структуру устройства, разработчик точно знает где находится информация передаваемая по сети.

CANopen

CANopen - протокол высокого уровня основанный на CAN. Он разработан для стандартизованных встроенных сетей с гибкими конфигурационными возможностями. CANopen был создан для применения в сетях управления движущимися механизмами таких как системы обработки. Сейчас он находит самые разнообразные области применения, такие как медицинское оборудование, внедорожная техника (погрузчики, кары и прочие), морская электроника, общественный транспорт, автоматизация зданий и т.д.
CANopen избавляет разработчика от контакта со специфическими вопросами по CAN-сети, таких как битовое хронирование и специфические имплементационные функции. CANopen предоставляет стандартные коммуникационные объекты для данных реального времени, конфигурационных данных и данных для управления сети.

CANopen – международный стандартизированный протокол высокого уровня (EN 50325-4) основанный на CAN, применяемый во встроенных системах управления. Спецификации протокола охватывают прикладной и коммуникационный уровень, а также стандартизированные профили (устройство, интерфейс и прикладные профили). CANopen предоставляет очень гибкие конфигурационные возможности. Спецификации CANopen разрабатываются и поддерживаются членами CiA.
CANopen сети используются в самых разнообразных областях применения, таких как управление движущимися механизмами, медицинское оборудование, общественный транспорт, внедорожная и железнодорожная техника, морская электроника, автоматизация зданий, энергетика и т.д.

«Plug and play» с CANopen

Стандартизированные профили CANopen устройств и приложений упрощают работу проектировщика системы по интеграции сети CANopen. Имеющиеся в наличии устройства, инструменты и стеки протокола широко доступны по разумным ценам. Для проектировщиков системы, очень важно иметь возможность повторно использовать прикладное программное обеспечение. Это требует не только совместимости, но также и способности к взаимозаменяемости устройств. В профилях устройств и приложений CANopen такая возможность реализована. С их помощью производители могут снабдить свои устройства стандартизированными интерфейсами и добиться функциональности «plug and play» в сетях CANopen. Не смотря на это, CANopen позволяет разработчику добавлять свои собственные функциональные возможности.

CANopen профили устройств и приложений

Семейство спецификаций CANopen включает в себя профили устройств и приложений. Общие и специальные профили устройств определяют интерфейс логического устройства. Прикладные профили описывают интерфейсы для набора виртуальных устройств. Одно CANopen устройство может реализовывать одно или несколько виртуальных устройств.
В обоих подходах (профиль устройства и профиль приложения) к вопросу реализации сети, проектировщик может изменить предустановленное поведение устройств для создания требуемого коммуникационного поведения системы.
Для устройств без прикладного функционала (например непрозрачные шлюзы) были специфицированы профили CANopen интерфейса. Профили интерфейса могут рассматриваться как специальные профили устройства с представительными функциями (proxy functions).
Устройства, соответствующие одному и тому же профилю, могут взаимодействовать и быть частично или полностью взаимозаменяемы. Такие устройства предоставляют стандартизированный прикладной функционал по отношению к данным процесса, конфигурационным параметрам и диагностической информации. Выборочно, в профилях стандартизирован конечный автомат приложения (finite state automata, FSA) для достижения способности взаимодействия с контроллером приложения.

Приведенные ниже спецификации профилей были опубликованы CiA (некоторые из них можно бесплатно скачать; остальные доступны только членам CiA):

• CiA 401: Профиль CANopen устройства для модулей ввода/вывода общего назначения
• CiA 402: Профиль CANopen устройства для контроллеров движения и приводов (для серво-контроллеров, шаговых двигателей, инверторов частоты)
• CiA 404: Профиль CANopen устройства для измерительных устройств и контроллеров с обратной связью
• CiA 406: Профиль CANopen устройства для шифраторов (encoder)
• CiA 408: Профиль CANopen устройства для гидравлических контроллеров и пропорциональных клапанов
• CiA 410: Профиль CANopen устройства для уклонометров
• CiA 412: Профили CANopen устройств для медицинского оборудования (например для рентгеновских коллиматоров, дозиметров)
• CiA 413: Профиль CANopen интерфейса для шлюзов внутренних сетей грузовых автомобилей
• CiA 414: Профиль CANopen устройства для ткацких машин (например для подающего механизма
• CiA 415: Прикладной профиль CANopen для датчиков, используемых в дорожно-строительной технике
• CiA 416: Прикладной профиль CANopen для управляемых электроникой дверей зданий
• CiA 417: Прикладной профиль CANopen для лифтов
• CiA 418: Профиль CANopen устройства для батарейных модулей
• CiA 419: Профиль CANopen устройства для зарядных устройств
• CiA 420: Семейство профилей CANopen устройства для экструдеров
• CiA 421: Прикладной профиль CANopen для железнодорожного транспорта (интеграционная платформа на подуровне транспортного средства)
• CiA 422: Прикладной профиль CANopen для муниципальных грузовых автомобилей (например для мусоросборщиков)
• CiA 423: Прикладной профиль CANopen для двигательных систем железнодорожного транспорта (например для дизельного двигателя)
• CiA 424: Прикладной профиль CANopen для контроллеров дверей в железнодорожных транспортных средствах
• CiA 425: Профили CANopen устройств для медицинских добавочных устройств (например для инжектора контрастной жидкости)
• CiA 426: Прикладной профиль CANopen для внешнего освещения в железнодорожных транспортных средствах
• CiA 430: Прикладной профиль CANopen для вспомогательных устройств в железнодорожных транспортных средствах (например для вентиляторов, системы предварительного нагрева двигателя)
• CiA 433: Прикладной профиль CANopen для внутреннего освещения в железнодорожных транспортных средствах
• CiA 437: Application profile for grid-based photovoltaic
• CiA 444: Семейство профилей CANopen для добавочных устройств для кранов (например для устройства захватывающего и поднимающего грузовые контейнеры: spreader)
• CiA 445: Профиль CANopen устройства для считывателя RFID (радиочастотная идентификация)
• CiA 446: Профиль интерфейса для шлюза к сети AS-Interface
• CiA 447: Application profile for special-purpose car add-on devices
• CiA 453: Device profile power supply

· В 1992 году несколько компаний основали некоммерческую организацию CAN in Automation (CiA) для распространения технической, продукционной и маркетинговой информации с целью продвижения CAN-технологии и предоставления платформы для будущего развития CAN-протокола. Более 500 компаний являются членами этой международной организации пользователей и изготовителей. Ассосиация CiA зарегистрирована как некоммерческая организация в Фюрте (Германия).

· Представители CiA активно участвуют в международной стандартизации CAN сети и протоколов. Члены CiA инициируют и развивают CiA спецификации. Эти спецификации охватывают физический уровень, прикладной уровень и описания профилей устройств.

· Маркетинговые действия ассоциации разнообразны. CiA участвует в выставках в разных странах мира и организовывает совместные семинары.

· Организация проводит семинары по CAN и CANopen, проводимые в различных странах. CiA предлагает консультации для разработчиков устройств, проектировщиков систем и конечных пользователей. Представители CiA делают сообщения и выступают с докладами на международных конференциях и конгрессах, издают технические статьи, репортажи о приложениях и сообщения для прессы.

· Дочерняя компания ассоцации CiA GmbH (общество с ограниченной ответственностью) предоставляет (продает) инструментарий CANopen теста соответствия (conformance test tool) и предлагает проведение теста соответствия CANopen (conformance test). Кроме того CiA издает технический журнал CAN Newsletter, а также каталог продуктов и сервисов для CANopen, CAN и J1939.

· CiA предлагает (продает) CSC01 чип (CANopen safety chip), имплементирующий спецификацию протокола безопасного CANopen (CiA 304). Также предлагаются комплект стартера CSC и инструментарий для конфигурации.