CANopen® è un protocollo seriale robusto e a basso costo che offre capacità avanzate di diagnostica e controllo con una larghezza di banda di medio livello. Sebbene sia più vecchio di alcune altre reti, rimane uno dei preferiti tra molti progettisti di controllo del movimento. E no, non ha niente a che fare con gli apriscatole elettrici; è un protocollo 'aperto' altamente configurabile basato sulla comunicazione CAN (Controller Area Network). ADVANCED Motion Controls ha oltre 40 servoazionamenti CANopen commercializzati e può creare anche servoazionamenti CANopen personalizzati.
Storia
Il controllo CAN ha iniziato lo sviluppo negli anni '80 per i sistemi dei veicoli Mecedes-Benz. Il primo veicolo ad essere rilasciato con tecnologia CAN è stato il loro W140 nel 1991. CAN divenne presto uno standard nell'industria automobilistica e si diffuse rapidamente anche in altre industrie, come la produzione e l'imaging medico. Ingegneri, ricercatori e produttori che usano e sviluppano questa tecnologia si sono riuniti nel 1992 per formare il gruppo CAN in Automation (CiA).
Nel 1993, un nuovo protocollo è stato inizialmente sviluppato in un progetto guidato dal Dr. Gerhard Gruhler e dal Dr. Mohammed Farsi come prototipo. Essi consegnarono il loro prototipo al CiA, che lo perfezionò e lo pubblicò nel 1995 come profilo di comunicazione DS-301: CANopen.
Dal rilascio di CANopen, la sua popolarità è aumentata vertiginosamente. Oltre ai suoi precedenti usi nell'industria automobilistica, manifatturiera e medica, è ora usato nella robotica, nella movimentazione dei materiali e in molte altre industrie che usano il controllo del movimento.
Come funziona CANopen
CANopen è un protocollo di livello superiore. Come ogni rete, le reti CANopen sono composte da nodi di dispositivi collegati tra loro. Nel controllo del movimento, i servoazionamenti costituiscono tipicamente la maggior parte dei nodi della rete, anche se un controller e altri dispositivi possono essere incorporati.
I messaggi sono inviati in pacchetti chiamati frame lungo la linea di rete nota come bus CAN. Un frame CANopen ha un Communication Object Identifier (COB-ID) che contiene un codice funzione a 4 bit, un node ID a 7 bit e bit di controllo. Il frame ha anche un campo di lunghezza dati a 4 bit e da 0 a 8 byte di dati.
Tutti i nodi in una rete CANopen hanno un dizionario degli oggetti. Il dizionario degli oggetti contiene parametri del nodo come il suo indirizzo (posizione indicizzata all'interno della rete), il nome del dispositivo, il codice dell'oggetto, il tipo di dati, l'accesso in lettura/scrittura e l'indicazione dei parametri opzionali e obbligatori. Essenzialmente, questo definisce se, quando e come un nodo interpreterà e risponderà ai frame di dati inviati attraverso la rete. Mentre tutti i nodi vedranno ogni messaggio, solo il nodo specificato nel node ID del frame risponderà ad esso.
SDO e PDO
La maggior parte dei frame dei messaggi sono Service Data Objects (SDO) o Process Data Objects (PDO). Gli SDO sono tipicamente inviati dal nodo master per leggere e scrivere nel dizionario degli oggetti di un altro nodo, cambiandone la configurazione. Il nodo che inizia la comunicazione SDO è chiamato nodo client e il nodo destinatario è chiamato nodo server. Il nodo server risponderà al frame SDO mentre gli altri nodi lo ignoreranno.
I PDO possono essere inviati da qualsiasi nodo della rete senza essere chiamati dal nodo master. I PDO sono utili per aggiornare le informazioni che possono cambiare frequentemente come il feedback dei sensori o l'uscita di potenza. A differenza degli SDO, i PDO possono contenere più valori di parametri e non richiedono una risposta.
Capacità
Tutti i ADVANCED Motion Controls' CAN-compatibile DigiFlex® Performance™ e FlexPro I servoazionamenti seguono DS-402, il profilo del dispositivo standard di CiA per il controllo del movimento. La velocità di trasferimento dei dati può arrivare a 1 MB/sec, permettendoci di raggiungere una velocità di aggiornamento dei servoazionamenti vicina a 1kHz.
I dizionari di oggetti danno ai dispositivi CANopen un alto grado di configurabilità, permettendo un sacco di personalizzazione. CANopen è anche una tecnologia provata e vera, essendo stata in giro per decenni ed essendo ancora usata regolarmente. Scegliere una rete CANopen può anche mantenere bassi i costi pur mantenendo buone prestazioni, soprattutto perché il prezzo per nodo è di solito molto inferiore a quello di altre reti. In generale, i servoazionamenti CANopen sono meno costosi dei servoazionamenti che usano EtherCAT o altre reti basate su Ethernet.
Mentre molti favoriscono CANopen per la sua natura robusta e la facilità di implementazione, ha i suoi compromessi. A differenza di EtherCAT o Ethernet POWERLINKCANopen non è una rete "realtime". Questo significa che non è in grado di inviare aggiornamenti più velocemente di un millisecondo. Per riferimento, CANopen aggiorna a circa 130 ms. Le reti CANopen possono anche soffrire di problemi di prestazione quando il bus fisico CAN è nel range di centinaia di metri di lunghezza.
Controlla il nostro Modelli di servoazionamenti CANopen. Potete anche vedere CANopen in azione nella nostra demo di 5 Ball Toss.