شبکه CANopen چیست

شبکه CANopen یکی از پروتکل‌های پرکاربرد در صنعت اتوماسیون برای سیستم‌های کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شبکه به قدری پرکاربرد که حتی در صنایع خودروسازی که پایه باس هستند نیز توسعه پیدا کرده‌اند. در حقیقیت شبکه CANopen یه لایه بالاتر برروی CAN حساب می‌شود که استاندارسازی چگونگی ارتباط بین اجزای سیستم را انجام می‌دهد. به غیر از این موارد بر چگونگی ساختار داده‌ها ، نوع پیام در حال تبادل و مدیریت خطاها یا همزمانی آن چطور صورت بگیرد. همان طور که پیشتر نیز به این موضوع پرداختیم هدف اصلی از استفاده پروتکل ارتباطی CANopen ارتقای ارتباط بین تجهیزات صنعتی می‌باشد. چون شما وقتی از CANBUS استفاده می‌کنید تنها یک روش ساده برای ارسال و دریافت فریم‌های دیتا دارید. اما این شبکه و پروتکل ارتباطی به شما کمک می‌کند تا قالب مشخصی برای پیام‌ها و داده‌های   خود تعریف کنید ، امکان همکاری بین دستگاه‌های مختلف با برندهای متفاوت را فراهم می‌کند ، ساختار استانداردی برای تنظیم و مانیتورینگ ، مدیریت خطا ، تشخیص وضعیت و کنترل شبکه را ساده‌تر می‌کند.

ساختار کلی CANopen

پروتکل ارتباطی CANopecn در واقع دارای چند مفهوم اصلی که همه چیز حول محور آن‌ها می‌چرخد. این مفاهیم مهم عبارتند از Object Dictionary ، PDO (Process Data Object) ، SDO (Service Data Object) ، NMT (Network Management) ، Heartbeat / Node Guarding ، Emergency Messages (EMCY) که هرکدام توضیحات مخصوص به خود را دارند که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

Object Dictionary

قلب و ساختار اصلی در شبکه CANopen  همین بخش دیکشنری اشیاء می‌باشد. این بخش در حقیقت یک بانک اطلاعاتی از تمام پارامترها ، تنظیمات و داده‌های قابل دسترسی دستگاه می‌باشد. هر ورودی در این دیکشنری یا یک آدرس ایندکس یا ساب ایندکس مشخص می‌شود. سرعت موتور ، وضعیت خطا یا حتی اطلاعات شناسنامه دستگاه توی همین دیکشنری تعریف می‌شوند.

PDO (Process Data Object)

این ویژگی برای انتقال داده‌های سریع و real-time مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور مثال اگر یک اینورتر یا درایو فرکانس متغیر بخواد به فاصله چند میلی ثانیه وضعیت سرعت و گشتاور موتور را ارسال کند. اصلی‌ترین ویژگی این نوع از پیام‌ها در حجم بسیار کم و بدون تاخیر بودن آن‌ها می‌باشد.

SDO (Service Data Object)

برای دسترسی به بخش  Object Dictionary می‌توانیم از این ویژگی استفاده می‌کنیم. کاربرد اصلی این ویژگی در زمانی که می‌خواهیم یک پارامتر تغییر دهیم و یا مقدار آن متغیر را بخوانیم از این قابلیت CANopen استفاده می‌کنیم. بیشترین کاربری این ویژگی در زمانی که احتیاج به پیکربندی و یا مانیتورینگ غیر زمان واقعی باشد از SDO استفاده می‌شود. این روش نسب به PDO روش کندتری چون ساختار آن سنگین تر ولی برای تنظیمات شبکه CANopen الزامی می‌باشد.

NMT (Network Management)

این قابلیت و ویژگی نقش مدیریت کلی شبکه را برعهده دارد. هر دستگاه در شبکه می‌تواند وضعیت‌های مختلفی در سیستم داشته باشد. این وضعیت‌ها عبارتند از Initialisation،  Pre-operational،  Operationalو Stopped که می‌توان با کمک NMT می‌شود دستگاه‌ها را رو به حالت‌ها برد و یا خطاهای آن را مدیریت کرد.

Heartbeat / Node Guarding

این بخش در حقیقت Heartbeat / Node Guarding مکانیزم‌های نظارت بر سلامت شبکه هستند. Heartbeat  به معنای اینکه هر دستگاه در دوره فعالیت خود سیگنال‌های زنده ارسال می‌کند تا  Master  اطمینان حاصل کند دستگاه همچنان فعال است. البته باید به این موضوع اشاره داشت که Node Guarding همین فعالیت را در سیستم‌های شما انجام می‌دهد اما نسبت به مکانیزم قبلی مقدار قدیمی‌تر و کندتر می‌باشد.

Emergency Messages

در صورت که خطاهای بحرانی پیش بیاد دستگاه در سریع‌ترین زمان ممکن پیام اضطرای را برای ما ارسال می‌کند. این مکانیزم بسیار می‌تواند در کاهش آسیب دیدگی و نیاز به تعمیر درایو کمک می‌کند. این مطالب تنها گوشه‌ای کاربردهای این پروتکل‌های ارتباطی می‌باشد. برای دریافت اطلاعات تکمیلی می‌توانید در آموزش CANopen در نیک صنعت شرکت کنید.

مزایای استفاده از CANopen

اولین و مهم‌ترین مزیت این سری حالت real-time آن می‌باشد که بخاطر همین ویژگی سرعت تبادل اطلاعات در آن بسیار بالاتر می‌باشد. این پروتکل از آخرین استانداردهای موجود در صنعت برق پشتیبانی می‌کند بنابراین بدون دردسر می‌تواند با همه تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی کار کند. سادگی کابل کشی دیگر مزیت این پروتکل می‌باشد. CANopen فقط دوسیم برای انتقال دیتا و تغذیه احتیاج دارد. انعطاف‌پذیری بالا برای کنترل مرکزی و هم ارتباطات توزیع شده جواب می‌دهد.

جمع بندی

در واقع CANopen  یه پروتکل لایه کاربردی و پروفایل دستگاه که برروی بستر CAN می‌باشد. این پروتکل باعث می‌شود که تجهیزات الکتریکی بدون مشکل با یکدیگر ارتباط موثر برقرار کنند. قدرت اصلی این پروتکل در سادگی ، سرعت و استاندارد بودن آن می‌باشد. به عبارت دیگر اگر بخواهیم درایو ، سنسور و PLC از برند‌های متنوع را به یکدیگر متصل کنیم می‌توانیم از این پروتکل استفاده کنیم.