Definition und Historie:
CAN (Controller Area Network) ist ein serielles Bussystem, das 1983 von Bosch entwickelt wurde, ursprünglich für die Vernetzung von Steuergeräten in Kraftfahrzeugen. Es ist ein sehr robustes und weit verbreitetes Bussystem, das sich durch seine Multi-Master-Fähigkeit auszeichnet: Jeder Teilnehmer kann Daten senden, sobald der Bus frei ist, und alle anderen Teilnehmer hören mit.
CANopen ist ein standardisiertes, auf CAN basierendes, höheres Protokoll, das von der CiA (CAN in Automation) entwickelt wurde. Es erweitert CAN um standardisierte Kommunikationsprofile und Anwendungsprofile für Automatisierungsgeräte. CANopen definiert, wie Geräte im Netzwerk konfiguriert und welche Daten sie austauschen, was die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller fördert.
Technische Merkmale von CAN/CANopen:
- Topologie: In der Regel Linienstruktur mit Busabschlusswiderständen.
- Übertragungsgeschwindigkeit: Variabel von 10 kBit/s bis 1 MBit/s, abhängig von der Buslänge.
- Datenübertragung: Nachrichtenbasiert mit kurzen Telegrammen (maximal 8 Byte Nutzdaten pro Nachricht).
- Kollisionsmanagement: CSMA/CD mit nicht-destruktiver Bit-Arbitrierung (Priorisierung von Nachrichten).
- Multi-Master-Fähigkeit: Mehrere Master können gleichzeitig auf dem Bus existieren.
- CANopen-Profile: Standardisierte Profile für bestimmte Gerätetypen (z.B. CiA 402 für Antriebe, CiA 417 für Aufzüge), die die Integration erleichtern.
Vorteile und Anwendungsbereiche:
- Robustheit: Sehr widerstandsfähig gegenüber elektrischen Störungen, ideal für raue Industrieumgebungen.
- Kosten: Vergleichsweise kostengünstige Implementierung.
- Zuverlässigkeit: Gute Fehlererkennungsmechanismen.
- Multi-Master: Ermöglicht flexible und verteilte Steuerungsarchitekturen.
- Determinismus: Bietet in Verbindung mit CANopen eine deterministische Kommunikation für zeitkritische Anwendungen.
CAN und CANopen werden in einer Vielzahl von Industrieanwendungen eingesetzt, insbesondere wo es auf Robustheit, Dezentralisierung und Kosteneffizienz ankommt:
- Fahrzeugtechnik (Nutzfahrzeuge, Baumaschinen, Landmaschinen)
- Industrielle Maschinen (Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen)
- Robotik (oft für Greifer oder kleinere Achsen)
- Medizintechnik
- Gebäudeautomation (mit speziellen Profilen)
Obwohl Industrial Ethernet in vielen neuen Anwendungen zum Einsatz kommt, bleibt CAN/CANopen aufgrund seiner Stärken in bestimmten Nischen relevant.
→ Siehe auch: Feldbus, DeviceNet, SPS, Kommunikation, Multi-Master
