Este protocolo permite una integración simple y flexible de los ‘drives’ con el sistema de automatización

Control de ‘drives’ por red CANopen para sistemas S7

Carsten Bokholt, gerente técnico de System Helmholz GmbH 02/07/2012

2 de julio de 2012

El sistema de buses de campo CAN (Controller Area Network) fue desarrollado originalmente a principio de los años 80 por la empresa Bosch principalmente para la industria automotriz con el fin de reducir la cantidad de cables en los tendidos internos del vehículo. El desarrollo posterior de microcontroladores y placas de interfaz por los fabricantes de semiconductores permitió que pronto se establecieran aplicaciones de este sistema fuera de la industria automotriz, definiéndose el protocolo CAN como estándar en la norma ISO/DIN 11898 y 11519.

Hoy en día la mayoría de los fabricantes de micrcontroladores presentes en el mercado poseen integración con buses CAN, ya que comparado con otros sistemas de buses es más simple y económico de integrar, además de no necesitar interfaces adicionales en los distintos dispositivos para establecer esta comunicación.

Como el bus CAN es ahora utilizado en diferentes aplicaciones, varios protocolos se encuentran disponibles, siendo el CANopen el protocolo estándar por defecto para sistemas de automatización.

La norma elaborada por la asociación ‘Can in Automation (C.i.A.) e.V.’ incluye además de los parámetros básicos de comunicación un gran número de aplicaciones de uso de este protocolo, siendo la mas típica el control de sistemas Drives, la cual en el caso del protocolo CANopen se encuentra especificada dentro del estándar DS 402 ‘Drives and motion control device profile’.

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Además de la operación de comunicación de datos de proceso en forma cíclica, con el protocolo CANopen es posible setear parámetros en forma individual.

El protocolo CANopen establece un sistema de comunicación que, aunque no es estrictamente del tipo Maestro – Esclavo, permite realizar comunicación al nivel de datos de proceso los cuales se intercambian solamente cuando y si son requeridos.
El intercambio de datos de proceso puede realizár por un evento de disparo (event- triggered), después de un determinado tiempo (time-triggered) o por un pulso global de sincronización (sync-triggered) lo cual reduce drásticamente los tiempos de respuesta del bus CAN y permite además realizar un circuito cerrado de sincronismos de control entre distintos accionamiento de una misma red.

Solamente son intercambiados datos de proceso cuando es requerido por la aplicación que se encuentra corriendo en el sistema. A modo de ejemplo, si un Servoaccionamiento se mueve a una determinada posición, solamente los datos referentes a posición actual y de set-point, bit de comando y estado se intercambian mediante la red CAN con el PLC, siendo el resto de la información no relevante para esta operación, pero que puede consultarse sin problemas si fuera necesario.

Además de la operación de comunicación de datos de proceso en forma cíclica, con el protocolo CANopen es posible ajustar parámetros en forma individual, utilizando para este propósito transmisión SDO. Todos los parámetros (o también llamados objetos) disponibles en un dispositivo con comunicación CANopen pueden leerse utilizando este método de transmisión.

La lista completa de objetos, o también llamado diccionario de objetos, en un dispositivo CANopen se encuentra disponible por lo general en el manual del dispositivo con este tipo de comunicación.

El listado completo de parámetros puede consultarse por medio del protocolo CANopen incluso en operaciones cíclicas. Los datos de proceso (o PDOs) mencionados anteriormente son de hecho un forma simplificada de acceder a los objetos del dispositivo requeridos para el proceso.

El perfil de comunicación CANopen bajo el estándar DS 402 define parámetros para control a lazo cerrado en un gran número de aplicaciones como por ejemplo posicionamiento, control de velocidad, homing y control de torque. Este estándar ofrece además funciones especiales que le permiten a cada fabricante cumplir con aplicaciones dedicadas.

Los productos de Systeme Helmholz GmbH para buses del tipo CAN permiten la conexión de dispositivos con este tipo de comunicación a sistemas de automatización S7 de Siemens.

Además del módulo CAN 300 PRO, la familia de productos CAN incluye el modulo CAN 300 DNV diseñado específicamente para aplicaciones en barcos y plataformas offshore con las certificaciones necesarias DNV. Estos modulo han sido diseñados para integrarse directamente sobre el riel de montaje del S7-300 y operan en un rango de temperatura extendido de -25 a +60 °C.

También se encuentra diponible una interfaz CAN para el sistema de automatización de Siemens S7-400 en versiones de 1 y 2 canales.

Además del protocolo CANopen, están disponibles equipos con comunicación acorde a SAE J1939, DeviceNet, o protocolos propios de fabricantes sobre CAN para todos los módulos S7 compatibles. Equipos con comunicación CAN también pueden concentrarse a redes Profibus DP mediante el DP/CAN coupler.

Adicionalmente, Systeme Helmholz GmbH ofrece también conectores CAN en versiones de salida 90º o axial, lo que permite una simple integración de la red a los sistemas de automatización.

Además de los ampliamente utilizados buses de campo, el bus CAN es muy popular entre los fabricantes de variadores de frecuencia y controladores de servomotores

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