Datenbrücke zwischen Ethernet und Feldbus
Die geräte- und anwendungsspezifischen CANopen-Profile lassen sich auch in diversen Echtzeit-Ethernet-Varianten verwenden.
Neben dem Automobil findet CAN aufgrund der preisgünstigen und robusten Busanschaltungen auch eine große Akzeptanz in industriellen Automatisierungsanwendungen. CiA konnte in den letzten beiden Jahren einen Anstieg der Mitgliedszahlen von 417 auf 517 verzeichnen.
Bei Maschinensteuerungen hat CANopen vor allem in eingebetteten Netzwerken einen hohen Anteil. Das zur internationalen Normung (IEC 61700-8-201/301) anstehende CANopen-Geräteprofil für elektrische Antriebe (CiA 402) wird von den vielen Antriebsherstellern unterstützt. „CAN hat technisch nur selten Schwierigkeiten mit der auf 1 Mbit/s begrenzten Übertragungsgeschwindigkeit, denn über 80 % der Anwendungen nutzen heutzutage die Busbandbreite nur zu einem Bruchteil aus“, stellte Zeltwanger fest.
Außerdem könne man mehrere CAN-Netzwerke parallel oder kaskadiert betreiben, falls ein Netzwerk nicht ausreiche. Die Standardisierung von Geräten, die CANopen-Netzwerke mit anderen Bussystemen und Netzwerken verknüpfen, schütze die Investitionen von Anwendern und reduziere den Aufwand, Geräte von unterschiedlichen Herstellern in Steuerungssysteme zu integrieren. Zeltwanger: „Wurde bisher eine solche Standardisierung meist von den Herstellern initiiert, müssten nun auch die Anwender vermehrt ihre Anforderungen artikulieren, damit ihre Sichtweise berücksichtigt wird.“
Oftmals ist aber auch die Kommunikation mit übergeordneten Systemen per industriellem Ethernet erforderlich – hierfür entwickelt die CiA sogenannte Gateways. Diese Software wertet die vom Ethernet eingehenden Kommandos aus, initiiert auf der CAN-Seite den korrekten Dienst und stellt die Antwort dem Ethernet wieder zur Verfügung. „Mit ModbusIDA haben wir schon seit dem Jahr 2004 mit der Spezifikation CiA 309 ein entsprechendes Gateway standardisiert. Damit kann von einer Steuerung oder einem Konfigurationswerkzeug über Ethernet auf jedes CANopen-Gerät auch in mehreren unterlagerten CAN-Netzwerken zugegriffen werden“, erläuterte Zeltwanger. Der erste Teil beschreibe die erforderlichen Kommunikationsdienste für Ethernet und CAN, der zweite die ModbusTCP-Protokolle zur Implementierung der Kommunikationsdienste. Für Ethernet-Netzwerke wie Ethercat oder Powerlink, beide basieren auf der CANopen-Anwendungsschicht, reiche ein Gateway. Ein Gateway zu Profinet werde mit der Profibus-Nutzerorganisation diskutiert.
Der Nürnberger Antriebshersteller Baumüller setzt daher auf Ethercat beim Ethernet und CANopen beim Feldbus. Ethercat bietet die Möglichkeit, den zyklischen Datenaustausch zwischen Antrieben ohne den Eingriff einer Steuerung zu bewerkstelligen. „Schlüsselfaktoren für CANopen im Maschinenbau sind die hohe Durchgängigkeit und Verfügbarkeit von Automatisierungsgeräten, sehr hohe Branchenverbreitung, hohe Zukunftsfähigkeit durch internes Safety-Protokoll bis Level 3 sowie viele gerätespezifische Profile wie für elektrische Antriebe oder Positionsgeber“, betonte Markus Britsch, Leiter Produktmanagement bei Baumüller. Zudem fänden sich diese Profile in Echtzeit-Ethernet-Systemen wie CAN over Ethercat, Powerlink und Varan. „Mit CANopen lassen sich bis zu 128 verteilt Antriebe synchronisieren, mit unserer eigenen Implementierung CANsync sogar bis zu 512, und das reicht sogar für anspruchsvolle Anwendungen wie Druckmaschinen“, ergänzte Britsch.
Aufgrund der deutlich höheren Übertragungsraten und den längeren Distanzen unterstützt Powerlink auch ausgedehntere und leistungsstärkere Automatisierungsnetzwerke. „Wir setzen daher auf CAN und Powerlink, denn auf diese Weise lassen sich in gleichem Maße zentrale und auch dezentrale Lösungen unterstützen, alle hierfür notwendigen Mechanismen sind mittlerweile ausgereift“, unterstrich Edwin Kiel, Entwicklungsleiter beim Hamelner Antriebshersteller Lenze.
CANopen eigne sich aber auch für die in Zukunft zunehmend geforderten verteilten Steuerungen und die von Drittanbietern angebotenen Maschinenmodule wie etwa Sägen und Kalibriertische für Extruder, Trockner und Pudereinheiten für Druckmaschinen, Garnzuführeinheiten für Webmaschinen sowie Garnspuleinheiten für Strickmaschinen. „Bei solchen Maschinenmodulen ist es erforderlich, dass auch Statusmaschinen in den Profilen spezifiziert und standardisiert werden. Deswegen haben wir noch eine Menge Arbeit vor uns“, prognostizierte Zeltwanger. ACHIM SCHARF/KIP
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