Rede CANopen

​Controller Area Networking ou CAN é um padrão de comunicação com um conjunto bastante grande de descendentes que inclui DeviceNet, CanOpen, Can Kingdom e várias centenas de outros descendentes em todo o mundo.

O CAN foi criado pela Bosch na Alemanha em março de 1985. A empresa Bosch o projetou para substituir a fiação automotiva.

Nessa aula vamos conhecer um pouco das características que tornam o protocolo CAN único.

Um protocolo simples, fácil de implementar e muito inteligente.

Vamos conhecer mais algumas características do CAN e aprender um pouco sobre a relação de taxa de transmissão e comprimento do barramento CAN.

O protocolo CAN é estruturado basicamente em comparação com o modelo ISO/OSI com as camadas 1 e 2.​

Nessa aula vamos entender como funciona essa questão da arquitetura do CAN.

Uma rede CAN pode ser configurada para trabalhar com dois formatos de mensagem (ou "frame") diferentes: o formato de Standard (padrão) ou base (descrito em CAN 2.0 A e CAN 2.0 B) e o formato de frame extended (estendido) (descrito apenas por CAN 2.0 B).

Vamos dar uma conferida na diferença entre cada um deles nessa aula.

Na comunicação entre os nós de uma rede CAN são transmitidos diferentes tipos de frames, cada um com sua respectiva função.​

• Frame de dados;​

• Frame Remoto;​

• Frame de erro;​

• Frame de sobrecarga.​

Nessa aula vamos estudar sobre os sinais da rede CAN.

Aqui vamos começar a conhecer os Bits Dominante e Recessivos no protocolo CAN.

​O protocolo CAN possui algumas formas de identificar erros, sendo as principais o:

Bit Stuffing, CRC, Reconhecimento (ACK), Contadores de erro e Barramento Off (BUS Off).

Vamos falar um pouco de cada uma dessas formas de identificação de erros do CAN BUS nessa aula.

O ponto chave do protocolo CAN é sem sombra de dúvida o seu sistema de Arbitragem.

Quando existe um acesso simultâneo ao barramento CAN é através da arbitragem que se define qual mensagem deve prosseguir na comunicação.

Vamos aprender como esse sistema funciona.

Nessa aula vamos analisar um pouco da interface e arquitetura de um dispositivo CAN e também conhecer um pouco sobre Filtragem das mensagens CAN.

Nessa aula vamos estudar sobre a parte física da rede CAN que engloba seu cabeamento, terminadores e conectores.

​Nessa primeira aula prática vamos ver como dois dispositivos se comunicam via CAN BUS.

Pra essa aula vamos utilizar duas placas Arduino, sendo um UNO e o outro MEGA.

Vamos utilizar dois controladores CAN MCP2515 para criar nosso barramento.

Assim vamos dar nossos primeiros passos na comunicação CAN BUS.

​Nessa segunda aula vamos ver como realizar acionamentos via CAN BUS e também como configurar o filtro de mensagens por ID nos devices CAN.

Biblioteca utilizada nessa aula: https://github.com/autowp/arduino-mcp2515

​Nessa terceira aula vamo ver como podemos enviar sinais analógicos pelo barramento CAN.

Vamos ler uma entrada analógica em um dos nosso Arduinos e enviar esse valor via CAN BUS para realizar acionamentos no outro Arduino.

A biblioteca utiliada nessa aula é a mesma utilizada na última aula.

Em uma aplicação industrial, com o monitoramento de rede você pode identificar se a rede está funcionando normalmente ou está congestionada, além disso, gargalos podem ser identificados na rede para identificar e melhorar o desempenho com atualizações na infraestrutura. Identificação de problemas: Quando podemos ler/escrever no barramento CAN se torna possível identificar todos os problemas relacionados à rede. Ao ler as informações adquiridas pelo sniffer é possível identificar os pacotes errados e/ou identificar o nó que não respondeu às requisições. Isso facilita a identificação eficiente de dispositivos defeituosos na rede e oferece a capacidade de executar ações corretivas rápidas.

​​Nessa aula vamos aprender como podemos coletar os dados do nosso barramento CAN BUS e enviá los para a plataforma do Node-Red.

Assim poderemos por exemplo criar Dashboards e monitorar o funcionamento dos dispositivos em uma rede CAN BUS.

​Vamos iniciar nosso módulo onde iremos tratar os fundamentos da rede CANopen. E para iniciar queror trazer as vantagens em se trabalhar com esse protocolo de comunicação.

​Existem alguns conceitos chaves que precisamos conhecer para entender completamente o funcionamneto do protocolo CANopen, vamos introduzi-los nessa aula.

Em uma rede CANopen, vários dispositivos precisam se comunicar.

Para facilitar a comunicação, existem três modelos dentro do CANopen, cada um intimamente ligado aos protocolos CANopen.

Nessa aula vamos conhecer o primeiro deles que é o modelo Mestre/Escravo.​

Em uma rede CANopen, vários dispositivos precisam se comunicar.

Para facilitar a comunicação, existem três modelos dentro do CANopen, cada um intimamente ligado aos protocolos CANopen.

Nessa aula vamos conhecer o segundo deles que é o modelo Cliente/Servidor.​

Em uma rede CANopen, vários dispositivos precisam se comunicar.

Para facilitar a comunicação, existem três modelos dentro do CANopen, cada um intimamente ligado aos protocolos CANopen.

Nessa aula vamos conhecer o terceiro deles que é o modelo Produtor/Consumidor.​

​Uma vez que estudamos os modelos de comunicação do protocolo CANopen é importante conhecer como é formado o frame que transporta os seus dados.

Já demos uma pequena introdução quando falamos parcialmente do COB-ID, mas nessa aula vamos aprender sobre os campos mais importantes do FRAME CANopen.

​Na rede CANopen nós temos 7 tipos de serviço de comunicação​ e a partir de agora iniciaremos o estudo sobre esses objetos de comunicação e seus respectivos protocolos.

Para iniciar vamos valar do protocolo que tem a maior prioridade dentro da comunicação CANopen que é o Network Management mais conhecido como NMT​.

​O segundo serviço em níveis de prioridade na rede CANopen é o protocolo SYNC ou protocolo de sincronização.

Vamos conhecer um pouco mais sobre ele nessa aula, vendo sua importância​ e o seu funcionamento.​

​​O terceiro serviço em níveis de prioridade na rede CANopen é o protocolo EMCY ou protocolo de emergência.

As mensagens de emergência são acionadas por um erro interno do dispositivo.

Vamos conhecer um pouco mais sobre ele nessa aula, vendo sua importância​ e o seu funcionamento.​

​O quarto serviço em níveis de prioridade na rede CANopen é o protocolo Timestamp ou protocolo de estampa de tempo.

Vamos conhecer um pouco mais sobre ele nessa aula, vendo sua importância​ e o seu funcionamento.​

​Nessa aula vamos tratar dos protocolos que são responsáveis pela detecção de erros em uma rede CANopen, dentre eles trataremos em destaque do protocolo Heartbeat.

​O dicionário de objetos é uma estrutura padronizada contendo todos os parâmetros que descrevem o comportamento de um nó CANopen.

​Para entender o dicionário de objeto dos dispositivos em uma rede CANopen, é muito útil consultar o 'formulário legível por humanos': Que seriam o Eletronic Data Sheet e o Device Configuration File.

​Nessa aula vamos tratar do serviço SDO que é o Service Data Object e nos permite realizar a configuração de uma rede CANopen.

Agora vamos estudar o protocolo PDO que é o Process Data Object e ver como ele pode ser utilizado para operar a rede CANopen.

​A CiA criou perfis de dispositivos e aplicações para facilitar a nossa vida ao utilizar o CANopen. Vamos abordar esse tema nessa nova aula.

​Nessa aula vamos abordar os tipos de topologias e arquiteturas que você pode encontrar em redes CANopen.

O meio físico para transmissão de sinais em uma rede CANopen é especificado pela norma ISO 11898.

Ela define como barramento de transmissão um par trançado com blindagem.

Outra norma que trata dessa parte é a CiA 303-1.

Agora vamos lista as referências a documentos que descrevem as regras de projeto de rede, descreve a relação entre o comprimento do cabo e a velocidade de transmissão, as limitações dos cabos drop, bem como as especificações aplicáveis às redes com fontes de alimentação externas.

Vamos listar as regras básicas para redes CANopen, bem como documentos de referência que devem ser considerados durante a instalação e inclui precauções contra EMC.

​Agora vamos listar as restrições que você deve conhecer ao configurar uma rede CANopen e também veremos um pouco de solução de problemas para ajudá-lo a resolver algo que possam surgir durante a instalação.

​Um cabo drop cria uma reflexão de sinal na linha de transmissão característica do cabo tronco. Para limitar as reflexões, os cabos drop devem ser o mais curtos possível.

​Vamos analisar quais são as características de uma fonte de alimentação para trabalhar em uma rede CANopen.

Para comunicações de rede CANopen confiáveis precisamos realizar algumas verificações e alguns testes.

Nessa aula vamos aprender como podemos identificar possíveis problemas.

​Existem diversos modelos de conectores que podem ser utilizado em redes CANopen dependendo do tipo de aplicação.

Nessa aula vamos abordar os principais conectores utilizados.

Nessa aula vamos ter uma visão geral dos diferentes TAPs CANopen.​

Os dispositivos CANopen podem ser divididos em grupos dependendo da sua função.

Nessa aula estarei demostrando como eu faço para dividir e classificar os dispositivos que trocam dados nessa rede.

​Nessa aula vamos aprender quais são os métodos de endereçamento para dispositivos em uma rede CANopen.

​Nessa aula vamos iniciar a montagem da nossa rede CANopen em bancada. Vamos interligar nosso controlador com um inversor de frequência, montando os cabos, conectores e TAP.

​Nessa aula vamos iniciar a configuração da troca de dados de processos PDOs entre o nosso controlador (Modicon M340) e nosso inversor de freqência (Altivar 31) via rede CANopen.

​Agora vamos aprender como configurar nossos PDOs para ler dados do nosso inversor de frequência como por exemplo dados de leitura de corrente do motor ou freqência de saída do drive.

​Dando continuidade ao estudo da comunicação CANopen com PDOs, vamos agora aprender como podemos escrever parâmetros em nosso inversor de frequência (Altivar 31) via PDOs.

​Nessa aula vamos ver as formas que podemos configurar o envio dos nossos PDOs e também analisaremos como o nosso inversor de frequência se comporta no momento que ocorre uma falha na rede CANopen.

​Agora vamos começar a trabalhar com nossas mensagens SDO (Service Data Object), que nos permitem configurar nossos dispositivos via mensagens aciclícas e também ler qualquer item no dicionário de obejetos dos dispositivos, acessando os dados via Index e Subindex.

Nessa primeira aula sobre o tema vamos abordar a leitura de dados via SDO.

Agora vamos aprender a escrever dados via SDO.

Dessa forma vamos conseguir mudar parâmetros e configurar nossos dispositivos via rede CANopen.

​Quando vamos adicionar um dispositivo CANopen no software de programação e ele é diferente do fabricante do nosso controlador, é necessário instalar um arquivo EDS para que possamos trabalhar com esse novo dispositivo.

Nessa aula vamos aprender a instalar e configurar um arquivo EDS na plataforma do Control Expert da Schneider.

Nessa aula vamos aprender a fazer a instalação física da nossa remota da Weg na rede CANopen.

Essa aula é importante pois vamos aprender como ligar o +Vcc no conector CANopen, uma vez que a nossa remota precisa de alimentação na sua interface CAN. Também faremos a substituição do conector DB9 do nosso PAC por um conector CAN industrial.

​Nessa aula vamos configurar os PDOs da nossa remota RUW01 da WEG para trabalhar na nossa lógica do Control Expert.

Agora vamos ver como trabalhar com comando SDO junto a nossa remota RUW01 via rede CANopen.

​Nessa aula vamos aprender como podemos pergar o status de conexão dos nossos dispositivos e colocar em uma IHM para que possamos ver de forma visual se o equipamento esta conectado ou não na rede CANopen.

​Nas aulas teóricas aprendemos sobre os protocolos de Comunicação Network Management (NMT).

Vimos que ele é o protocolo de maior prioridade na comunicação CANopen.

Agora vamos ver ele sendo utilizado na prática com a plataforma do Control Expert.​

​Nessa aula vamos aprender mais uma forma de trabalhar com o CANopen na plataforma Control Expert da Schneider.

Veremos um exemplo de comunicação CanOpen utilizando a biblioteca PLC Open - MFB (Motion Function Block) com ATV31.

Alem de comandar o drive via PDO com o MFB também podemos ler e escrever parâmetros via SDO com esse recurso.

Esse será o tema desta aula.

​Nessa aula vamos aprender como resolver problemas com arquivos EDS CANopen ao tentar instalar dispositivos na biblioteca de hardware do Control Expert.

​Para encerrar essa parte com o Control Expert vamos fazer agora a configuração CANopen do inversor CFW300 que instalamos na última aula.

​Agora vamos iniciar nossos estudo do CANopen em outra plataforma de automação chamada SoMachine, também do fabricante Schneider.

Nesse primeiro momento vamos estar instalando os arquivos EDS dos dispositivos da WEG no SoMachine para que possamos trabalhar com esses equipamentos.

Agora vamos iniciar a configuração da nossa rede CANopen na plataforma do SoMachine da Schneider.

Vamos configurar a nossa remota RUW e o inversor de frequência CFW300 para que possamos controla-los via PDOs.

​Dando continuidade ao nosso estudo de rede CANopen na plataforma de programação SoMachine, vamos agora manipular os PDOs da remota RUW01 e do inversor de frequência CFW300 para controlar o inversor via rede.

​Nessa aula vamos aprender como manipular os PDOs para que possamos trabalhar com outros dados dos dispositivos.

Assim por exemplo poderemos ajustar as rampas de aceleração e desaceleração do inversor de frequência via PDO e ler dados de tensão, frequência, temperatura e link DC do nosso drive via rede CANopen.

Para trabalhar com dados SDOs na plataforma do SoMachine vamos conhecer as bibliotecas CAA CIA405 que são baseadas na documentação CiA405 que trata dos métodos de acess a rede CANopen.

Nessa aula vamos trabalhar com a CIA405.SDO_READ4 para ler dados SDO dos dispositivos com o tamanho de até 4 bytes.

​Nessa aula vamos continuar estudando o acesso SDO na plataforma SoMachine, porém agora vamos utilizar a biblioteca CIA405 usando o recurso para escrita de SDO.

O bloco funcional CIA405.NMT permite o controle do estado NMT dos dispositivos CANopen a partir do aplicativo do controlador.

Ele executa a solicitação de serviço NMT para um dispositivo de destino CANopen para executar a transição de estado NMT solicitada.

Vamos aprender a utiliza-lo nesta aula.

O bloco de funções CIA405.GET_STATE retorna o estado NMT atual do dispositivo CANopen especificado se o heartbeat ou o node guarding estiverem ativos.

Vamos aprender como utiliza-lo na plataforma de programação SoMachine da Schneider.

​Nessa aula vamos aprender algumas particularidades sobre como trabalhar com arquivos EDS dos nossos dispositivos CANopen na plataforma do CoDeSys.

Vamos preparar os arquivos EDS do Altiva 31 da Schneider e do CFW 300 da WEG para que possamos instalar corretamente no CoDeSys.

Nessa aula vamos aprender a configurar a rede CANopen efetivamente na plataforma do CoDeSys e ver as suas particularidades.

Além de manipular os PDOs para controlar nosso dispositivo estarei demostrando na prática o funcionamento do objeto de emergencia (EMCY).

​Nessa aula vamos realizar a configuração do Raspberry Pi 4 como um slave da rede CANopen que será comandado por um PAC Modicon M340 da Schneider atuando como mestre nesta rede.

Na última aula aprendemos como ler dados de um dispositivo CANopen em um CLP com interface PROFINET. Para realizar essa prática trabalhamos como o gateway PROFINET para CANopen PN/CAN Link da Siemens. Agora vamos aprender como configurar PDOs para escrever dados nos dispositivos CANopen utilizando o Gateway PROFINET.

Nessa aula vamos conhecer um recurso muito interessante do Gateway PN/CAN Link da Siemens que nos permite monitorar a comunicação da nossa rede CANopen. Esse é um recurso muito útil em uma necessidade de troubleshooting em nossa rede.

Aprenda como comandar um inversor Eaton DC1 via rede CANopen utilizando o TIA Portal, um gateway PN/CAN Link da Siemens e a CPU S7-1200.

Nesta aula, você verá:

• Como importar e configurar o arquivo EDS do VFD

• Configuração dos PDOs para controle de comandos e leitura de dados como velocidade, corrente e temperatura

• Integração prática entre TIA Portal e rede CANopen com aplicação real de campo

Ideal para profissionais e estudantes que atuam com automação industrial, redes industriais e integração de sistemas.

​Dando continuidade a última aula onde configuramos a comunicação do Gateway PN/CAN Link da Siemens com o VFD DC1 da Eaton, vamos criar uma lógica de controle no CLP S71200 para realizar tanto o comando do Drive quanto a leitura dos Status do mesmo.

Nas aulas anteriores configuramos um PDO no VFD da Eaton para transmitir quatro status do drive para o mestre da rede. Essa leitura dos dados é feita de forma cíclica. Além desse PDO configurado, o nosso VFD DC1 permite a configuração de um segundo PDO para transmitir mais quatro dados para serem lidos pelo mestre da rede CANopen de forma cíclica.
Nessa aula vamos ver essa configuração na prática.

A troca de dados de forma cíclica entre o inversor de frequência da Eaton e o mestre CANopen é limitada pelo número de PDOs disponíveis (2 PDOs com 4 dados cada).
Então como podemos ler mais do que os 8 Status do Drive disponíveis via comunicação CANopen?
É isso que vamos ver nesta aula, vamos aprender como configurar a leitura dos dados via SDO no TIA Portal com o Gateway PN/CAN Link da Siemens para ler mais dados de forma acíclica.