CANopen

Nedir

CANopen, CAN veri yolu üzerine kurulmuş bir haberleşme sistemidir. CAN in Automation (CiA) kuruluşunun kendi tanımıyla, üst katman protokolleri ve profil şartnamelerinden oluşur. SMB TECHNICS, CiA üyesidir; bu sayfadaki tanımlar kuruluşun kendi yayınlarına dayanır.

CANopen'ı anlamak için iki katmanı ayırmak gerekir. Altta CAN vardır: kısa çerçeveli, çok noktalı, elektriksel olarak dayanıklı bir seri veri yolu. Üstte ise CANopen'ın kendisi vardır — cihazların birbirini nasıl tanıyacağını, verinin nasıl adresleneceğini ve bir sürücünün nasıl davranacağını tarif eden kurallar bütünü. Bir sürücüyü CANopen'a bağlamak, yalnızca bir kabloyu bağlamak değil, ortak bir cihaz modelini kabul etmektir.

Bu modelin merkezinde nesne sözlüğü vardır. CiA 301 — kuruluşun ifadesiyle CANopen uygulama katmanı ve haberleşme profili — veri tiplerini, kodlama kurallarını ve nesne sözlüğü nesnelerini tanımlar. Sürücü tarafında ise CiA 402 serisi devreye girer: sürücüler ve hareket kontrolü için CANopen cihaz profili.

Nasıl çalışır

Bir CANopen ağında iki tür trafik vardır ve ikisini karıştırmamak, sistemin davranışını anlamanın anahtarıdır.

Birincisi süreç verisidir: PDO, yani Process Data Objects. Bunlar bir sürücünün her çevrimde alışverişini yaptığı, önceden eşlenmiş, kısa mesajlardır — hedef pozisyon, gerçek pozisyon, durum kelimesi, kontrol kelimesi. PDO eşlemesi devreye alma sırasında yapılır; çalışma anında hangi baytın ne anlama geldiği artık bellidir, dolayısıyla mesaj küçüktür ve ek yükü azdır.

İkincisi parametre erişimidir: SDO, yani Service Data Objects. Bunlar nesne sözlüğündeki herhangi bir parametreyi adıyla adresleyerek okumak ve yazmak içindir — kazanç ayarları, limitler, mod seçimi. SDO daha esnektir ama her çevrimde kullanılacak bir mekanizma değildir; süreç verisi için PDO, yapılandırma için SDO kullanılır.

Veri hızı tarafında CiA'nın kendi ifadesi nettir: CANopen CC bit zamanlaması CiA 301'de belirlenir ve 10 kbit/s ile 1000 kbit/s arasında ayarlanabilir. Uygulamada seçilecek hız, veri yolunun fiziksel uzunluğuyla birlikte değerlendirilir; veri yolu uzadıkça ulaşılabilir hız düşer. Bu, CANopen'ın bir kusuru değil, bir seri veri yolunun doğasıdır ve makine tasarlanırken hesaba katılır.

Buradan çıkan pratik sonuç şudur: bir CANopen ağında toplam çevrim süresi, her çevrimde taşınması gereken PDO sayısıyla doğrudan ilişkilidir. Eksen sayısı arttıkça aynı bant genişliği daha çok mesaj arasında paylaşılır ve çevrim süresi büyür. Bu, CANopen'ın “yavaş” olduğu anlamına gelmez; ölçeklenmenin farklı çalıştığı anlamına gelir.

Devreye alma tarafında CANopen'ın somut bir kolaylığı vardır: cihaz tanımları EDS dosyalarıyla taşınır. Bir yapılandırma aracı EDS dosyasını okur ve sürücünün nesne sözlüğünü, PDO seçeneklerini ve parametre aralıklarını öğrenir — bunları elle girmek gerekmez.

Ne zaman seçilir

CANopen, eksen sayısının ılımlı olduğu ve çevrim süresi bütçesinin mikrosaniyeler mertebesinde sıkışmadığı makinelerde hâlâ en akılcı seçimdir. Elektriksel olarak dayanıklıdır, kablolaması basittir, uzun yıllardır sahada olduğu için devreye alma araçları ve mühendislik bilgisi yaygındır.

Bir başka güçlü tarafı, tek bir veri yolunda sürücülerin yanı sıra farklı cihaz sınıflarının bir arada yaşayabilmesidir; CANopen tek bir ürün tipine değil bir cihaz ailesine kurulmuş bir sistemdir.

Buna karşılık, çok eksenli ve sıkı senkronize hareket gerektiren uygulamalarda — kontur işleme, elektronik kam, koordineli kinematik — belirleyici kısıt bant genişliğidir ve orada EtherCAT'in ölçeklenme davranışı daha uygundur. Karar, “hangisi daha iyi” sorusu değil, “bu makinenin çevrim bütçesi ne” sorusudur.

SMB tarafında

SMB kataloğunda CANopen, SD-LP ve SDE serilerinin varyantlarıyla temsil edilir. SD-LP ailesinin aynı sürücüyü CANopen, EtherCAT ve Modbus RTU varyantlarıyla sunması burada da geçerlidir: CANopen ile kurulmuş bir makine, ileride daha sıkı senkronizasyon gerektiğinde aynı aile içinde EtherCAT'e taşınabilir.

Devreye alma tarafında SMB indirme merkezinde yayınlanan EDS dosyaları bulunur; bunlar yapılandırma aracınızın sürücüyü tanıması için gereken cihaz tanımlarıdır ve doğrudan indirilebilir.

Aşağıdaki ürün listesi kataloğun CANopen düğümünden canlı üretilir; sayfaya elle yazılmaz.

Sık sorulanlar

PDO mu SDO mu kullanmalıyım? İkisi de, ama farklı işler için. Her çevrimde tekrarlanan süreç verisi — hedef pozisyon, gerçek pozisyon, durum ve kontrol kelimeleri — PDO ile taşınır; bunlar önceden eşlenmiş, kısa ve düşük ek yüklü mesajlardır. Kazanç, limit ve mod gibi parametreler nesne sözlüğünden SDO ile okunup yazılır. SDO'yu çevrim içine sokmak, CANopen ağlarında karşılaşılan performans sorunlarının en yaygın nedenidir.

Hangi veri hızını seçmeliyim? CiA'nın kendi ifadesiyle CANopen CC bit zamanlaması CiA 301'de belirlenir ve 10 kbit/s ile 1000 kbit/s arasında ayarlanabilir. Seçim, veri yolunun fiziksel uzunluğuyla birlikte yapılır: veri yolu uzadıkça ulaşılabilir hız düşer. Doğru yaklaşım, önce makinenin gerçek topolojisini çıkarmak, sonra hız seçmektir.

EDS dosyası nedir, gerçekten gerekli mi? EDS, sürücünün cihaz tanımıdır: yapılandırma aracınız bu dosyayı okuyarak nesne sözlüğünü, PDO seçeneklerini ve parametre aralıklarını öğrenir. Onsuz da çalışılabilir ama her nesnenin elle girilmesi gerekir; bu hem uzun sürer hem hataya açıktır. SMB indirme merkezinde yayınlanan EDS dosyaları doğrudan indirilebilir.

CiA 301 ile CiA 402 arasındaki fark ne? CiA 301, CANopen uygulama katmanı ve haberleşme profilidir; veri tiplerini, kodlama kurallarını ve nesne sözlüğü nesnelerini tanımlar — yani cihazların nasıl konuştuğunu. CiA 402 ise sürücüler ve hareket kontrolü için cihaz profilidir — yani bir sürücünün ne söylediğini ve nasıl davrandığını. Biri dilbilgisi, diğeri sözlük gibidir.

Eksen sayısı artarsa ne olur? Aynı bant genişliği daha çok PDO arasında paylaşılır ve çevrim süresi büyür. Bu, protokolün bir kusuru değil ölçeklenme davranışıdır; çevrim bütçeniz sıkışmaya başladığında doğru hamle CANopen'ı zorlamak değil, saha katmanını değiştirmektir.