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Diapositive 1 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Formation CANopen Formation CANopen.

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1 Diapositive 1 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Formation CANopen Formation CANopen

2 Diapositive 2 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen CANopen Chapitre 1 :Connaissances de base Chapitre 2 : Couche physique Chapitre 3 : Couche liaison Chapitre 4 : Couche application

3 Diapositive 3 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen CANopen Partie 1 : Historique Partie 2 : Caractéristiques principales Chapitre 1 : Connaissances de base

4 Diapositive 4 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 1 : Historique Historique : Création de CAN à l initiative de l équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l industrie automobile. CAN ne définit qu une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO : Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l automobile 1991 : Naissance du CIA = CAN in Automation : pour promouvoir les applications industrielleshttp://www.can-cia.de/

5 Diapositive 5 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 1 : Historique Historique 1995 : Publication par le CiA du profil de communication DS-301 : CANopen 2001 : Publication par le CIA de la DS-304 permettant d intégrer des composants de sécurité de niveau 4 sur un bus CANopen standard (CANsafe) : Publication par le CiA des spécifications CAL = CAN Application Layer qui décrit des mécanismes de transmission sans préciser quand et comment les utiliser.

6 Diapositive 6 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen a été bâti chronologiquement à partir de plusieurs spécifications : CAN 2.0 A et B (origine Robert BOSCH) Définit précisément la couche liaison et une partie de la couche physique CAL = CAN Application Layer (CiA) : Fournit des outils permettant de développer une application utilisant CAN sans mode d emploi + précisions sur la couche physique CANopen (CiA) : Définit quels outils CAL utiliser et comment. Garantit l interopérabilité des produits par la description de profiles. Les spécifications de référence Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

7 Diapositive 7 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO ISO DS DRP Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE CANopen et le modèle ISO Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Spécifications CAN

8 Diapositive 8 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Medium :Paire torsadée blindée 2 ou 4 fils (si alimentation) Topologie : Type bus A vec dérivations courtes et résistance fin de ligne Distance maximum : 1000 m Débit : 9 débits possibles de 1Mbits/s à 10 Kbit/s Fonction de la longueur du bus et de la nature du câble : 25 m à 1 Mbits/s, 1000 m à 10Kbits/s Nbre max équipements : maître et 127 esclaves Couche physique Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

9 Diapositive 9 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Méthode d accès au médium : CSMA/CA Chaque équipement peut émettre dès que le bus est libre. Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d une collision un arbitrage bit à bit non destructif. La priorité d un message est donné par la valeur de l identifieur appelé COB-ID (Communication Object IDentifieur) situé en début de trame. Le COB-ID est codé sur 11 bits : valeurs comprises entre 0 et Le COB-ID de valeur la plus faible est prioritaire. Couche liaison Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

10 Diapositive 10 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Modèle de communication : Producteur / Consommateur Chaque message possède un identifieur unique situé en début de trame. La valeur de cet identifieur renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message. Chaque récepteur en fonction de sa configuration, consomme ou non ces données. Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame Sécurité de transmission : Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industriels De nombreux dispositifs de signalisation et de détections d erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission. Couche liaison Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

11 Diapositive 11 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen définit : comment les données sont transmises : Profil communication DS-301 commun à tous les produits Définit entre autre l allocation des identifieurs COB-ID pour chaque type de message. quelles données sont transmises : Profils produits DS-4xx propre à chaque famille de produit (E/S TOR, E/S analogique, variateurs de vitesse, encodeurs…) La description des ces fonctionnalités seffectue par l intermédiaire d un dictionnaire d objet Device Object Dictionnary (OD) matérialisé par un fichier EDS. Couche application Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

12 Diapositive 12 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ types de services sont standardisés : 1. Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître- esclaves) 2. Transmission rapide des données de process (<= 8octets) : PDO = Process Data Object (modèle producteur-consommateur) 3. - Transmission de données de paramétrage (peuvent être > 8 octets par segmentation) sans contrainte de temps : SDO = Service Data Object (modèle client-serveur) 4. Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object Couche application Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales

13 Diapositive 13 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen CANopen Partie 1 : Caractéristiques du médium Partie 2 : Connectiques recommandées Chapitre 2 : Couche physique

14 Diapositive 14 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO ISO DS DRP Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium Couche physique de CANopen

15 Diapositive 15 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Paire différentielle torsadée : 1 paire si CAN-H / CAN-L 2 paires si CAN-H / CAN-L + alim. Impédance caractéristique de ligne :120 ohms nominal Terminaisons de ligne :120 ohms à chaque extrémités Résistance du fil : 70 milli-ohms / mètre nominal Temps de propagation :5 ns / mètre nominal Topologie :Type bus avec dérivations les plus courtes possibles Description du médium Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium

16 Diapositive 16 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Débit - longueur du bus - section câble pour 32 stations maximum Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium

17 Diapositive 17 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Débit - longueur du bus - section câble pour 100 stations maximum Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium

18 Diapositive 18 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Le CiA préconise dans sa recommandation DR une liste de connecteurs classée en 3 catégories. Usage général SUB D 9 points connector DIN 41652, connecteur multipole (cable plat vers SUB-D 9pts), RJ10, et RJ45 Usage industriel Mini Style 5 pins, Micro Style 5pins, Open Style Usage particulier Connecteur rond 7 points, connecteur rond 8 points, connecteur rond 9 points, connecteur rond 12 points, Hand Brid Harting. Connectiques recommandées Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées

19 Diapositive 19 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Pin Signal Description : 1 :Reserved 2 :CAN_L = CAN_L bus line dominant low 3 :CAN_GND = CAN Ground 4 :Reserved 5 :(CAN_SHLD) Optional CAN Shield 6 :(GND) Optional Ground 7 :CAN_H = CAN_H bus line dominant high 8 :Reserved 9 :(CAN_V+) Optional CAN external positive supply Connecteur SUB D 9 points DIN Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées Mâle coté produit

20 Diapositive 20 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Connecteur RJ45 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées Pin Signal Description 1:CAN_H = CAN_H bus line (dominant high) 2:CAN_L = CAN_L bus line (dominant low) 3:CAN_GND = Ground / 0 V / V- 4: Reserved 5:Reserved 6:(CAN_SHLD) = Optional CAN Shield 7:CAN_GND = Ground / 0 V / V- 8(CAN_V+) = Optional CAN external positive supply

21 Diapositive 21 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Pin Signal Description : 1 : (CAN_SHLD) = Optional CAN Shield 2 :(CAN_V+) = Optional CAN external positive supply 3 :CAN_GND = Ground / 0V / V- 4 :CAN_H = CAN_H bus line (dominant high) 5 :CAN_L = CAN_L bus line (dominant low) Connecteur 5-pin Mini Style : 7/8 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées Mâle coté produit

22 Diapositive 22 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Pin Signal Description : 1 :CAN_GND = Ground / 0 V / V- 2 :CAN_L = CAN_L bus line (dominant low) 3 :(CAN_SHLD) = Optional CAN Shield 4 :CAN_H = CAN_H bus line (dominant high) 5 :(CAN_V+) = Optional CAN external positive supply Connecteur Open Style Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées Mâle coté produit

23 Diapositive 23 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Fournisseurs recommandés Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées Câbles - U.I.LAPP GmbH Schultze-Delitsch-Str. 25 D Stuttgart Germany Connecteurs - ERNI Elektroapparate GmbH Seestrasse 9 D Adelberg Germany - ERNI Connectique S.a.r.l, France 27 bis, avenue des Sources / CP 638 F LYON Cedex 09,

24 Diapositive 24 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen CANopen Partie 1 : Format des trames Partie 2 : La sécurisation des échanges Chapitre 3 : Couche liaison

25 Diapositive 25 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 La spécification CAN V2.0 comprend 2 versions : CAN 2.0.A et CAN 2.0.B CAN 2.0.A correspond au format de trame standard avec un identifieur codé sur 11 bits est utilisé par CANopen et la plupart des couches applicatives. CAN 2.0.B correspond au format de trame étendue avec un identifieur codé sur 29 bits est peu utilisé. CAN 2.0.A et CAN 2.0.B Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

26 Diapositive 26 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames Séquence de CRC Début de trame SOF Indentifieur Bit RTR Remote Transmission Request Champ de données Délimit. CRC Structure de la trame CAN 2.0.A Slot ACK à Délimit. ACK Fin de trame EOF Champ d arbitrage Champ de commande : compatibilité et longueur Taille de la trame sans bit stuffing : 47 à 111 bits

27 Diapositive 27 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Bits dominants et bits récessifs Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium SOFRTR Champ de commande Identifieur Station 2 perd l arbitrage Station 1 perd l arbitrage Station 1 Station 2 Station 3 D R S1 S2S3

28 Diapositive 28 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Data Frame : ces trames transportent des données d un producteur vers des consommateurs sans garantie de traitement. Remote Frame : ces trames de polling sont émises par un maître vers des esclaves pour requérir la transmission d une trame de données. (utilisé pour le Node Guarding ou pour la transmission des PDOs configurés en polling ). Error Frame : ces trames sont transmises lorsqu une station détecte une erreur de transmission sur le bus. Overload Frame : ces trames sont émises pour demander un laps de temps supplémentaire entre des trames (de données ou de requête) successives. Les 4 types de trames CAN Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

29 Diapositive 29 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames SOFIDENTRTRCTRDATACRC ACKEOF 1D Data Frame CAN V2.0 A 0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X 1D 7R SOFIDENTRTRCTRDATACRC ACKEOF 1D Remote Frame CAN V2.0 A 0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X7R 1R Trame de données Trame de requête Intertrame 3R Intertrame 3R Un trame de donnée (Data frame) est prioritaire par rapport à une trame de requête (Remote frame).

30 Diapositive 30 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames ERROR FLAGERROR DELIMITER Error Frame ACTIVE ERROR FLAG : 6D 8R Trame en cours de diffusion Erreur détectée PASSIVE ERROR FLAG : 6R OVERLOAD FLAGOVERLOAD DELIMITER Overload Frame 6D 8R Trame précédente EOF ou ERROR DELIMITER

31 Diapositive 31 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Au niveau du bit : lors de la transmission de 5 bits identiques il est introduit volontairement un bit supplémentaire dit de « stuffing » de valeur opposée. Ce bit est testé et éliminé par le récepteur. Au niveau de la structure des trames, des délimiteurs : CRC Delimiter, ACK Delimiter, End of Frame, Error Delimiter, Overload Delimiter sont intégrés pour permettre la vérification de la structure. Au niveau de la validité du contenu : une séquence de CRC permet aux récepteurs de vérifier la cohérence des données reçues. ACK slot : cette fenêtre permet à l émetteur de savoir que son message a bien été reçu par au moins une station (bit dominant). Les mécanismes de sécurisation Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

32 Diapositive 32 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chaque noeud comporte obligatoirement deux compteurs : TEC Transmit Error Counter, et REC Receive Error Counter. Ces compteurs s incrémentent et se décrémentent en utilisant un mécanisme de pondération sophistiqué gravé dans le silicium. Suivant la valeur de ces compteurs, le nœud se trouve dans un des 3 états suivant : Erreurs actives Erreurs passives Bus OFF (driver d émission déconnecté du bus). Compteurs d erreurs Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

33 Diapositive 33 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Valeur des compteurs / état du noeud Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges Erreurs actives Erreurs passives Bus OFF Reset et configuration REC > 127 ou TEC > 127 REC < 128 et TEC < 128 TEC > occurrences de 11 bits récessifs consécutifs (fin de trames sans erreurs)

34 Diapositive 34 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Etat Erreurs actives : Dès la détection du défaut, le nœud émet une trame Error Frame avec un champ ACTIVE ERROR FLAG. Les 6 bits dominants émis transgressant la loi de bit stuffing provoquent une réaction en chaîne des autres nœuds qui détruit la trame en cours. Etat Erreurs passives : Dès la détection du défaut, le nœud émet une trame Error Frame avec un champ PASSIVE ERROR FLAG. Les bits récessifs émis n ont aucune influence sur la trame en cours d émission. Etat Bus OFF : Le nœud est déconnecté et espionne le bus. Comportement en cas d erreur de communication détecté Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

35 Diapositive 35 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen CANopen Partie 1 : Concepts de base de CANopen Partie 2 : Objets et services CANopen Chapitre 4 : Couche application

36 Diapositive 36 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO CAN 2.0 A et B = ISO et 2 ISO DS-102 Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen CANopen s appuie sur CAL

37 Diapositive 37 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 CANopen définit : comment les données sont transmises : Profil communication DS-301 commun à tous les produits Définit entre autre l allocation des identifieurs COB-ID pour chaque type de message. quelles données sont transmises : Profils produits DS-4xx propre à chaque famille de produit (E/S TOR, E/S analogique, variateurs de vitesse, encodeurs…) La description des ces fonctionnalités seffectue par l intermédiaire d un dictionnaire d objet Device Object Dictionnary (OD). Couche application Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

38 Diapositive 38 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Le dictionnaire d objet OD est un groupement ordonné d objets accessibles par : un index de 16 bits et éventuellement un sub-index sur 8 bits Il décrit l ensemble des fonctionnalités du produit. Cette description se matérialise par un fichier EDS : Electronic Data Sheet. de format ASCII respectant une syntaxe stricte et exploitable par les logiciels de configuration du bus (Sycon etc…) Object Dictionary = OD Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

39 Diapositive 39 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Structure du « Object Dictionary » Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

40 Diapositive 40 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Le profil de communication DS-301 : Décrit la structure générale de l OD, et des objets se trouvant dans la zone « Communication profile area » : index 1000 à 1FFF. Il sapplique à tous les produits CANopen. Les profils équipements DS-4xx : Décrivent pour les differents types de produit (modules E/S TOR, E/S analogiques, variateurs, appareil de mesures) les différents objets associés. Objets standardisés : Index 6000 à 9FFF Objets spécifiques : Index 2000 à 5FFF Certains objets sont obligatoires, d autres optionnels. Ils sont accessibles soit en lecture, soit en lecture et écriture. Profils CANopen Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

41 Diapositive 41 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen Extrait du fichier EDS CANopen ATV58 [FileInfo] FileName=A58_F.eds FileVersion=1 FileRevision=2 Description=Carte Option ATV58 CreationTime=00:00AM CreationDate= CreatedBy=Marie-Annick Menanteau, Schneider Electric [DeviceInfo] VendorName=Schneider Electric ProductName=ATV58_F ProductVersion=1 ProductRevision=1 BaudRate_10=0 BaudRate_20=0 BaudRate_50=0 BaudRate_100=0 BaudRate_125=1 BaudRate_250=1 BaudRate_500=1 BaudRate_800=0 BaudRate_1000=1 Granularity=0x8 VendorNumber=0x a ProductNumber=0 SimpleBootUpMaster=0 ExtendedBootUpMaster=0 SimpleBootUpSlave=1 ExtendedBootupSlave=0…. [Comments] Lines=6 Line1=Used profile: 402 Line2=Manufacturer device name: VW3A58306 Line3=Hardware version: 1.0 Line4=Software version: 1.0 Line6= This is the EDS file for the CANopen Schneider Electric ATV58 drive module CAN Communication Adapter [MandatoryObjects] SupportedObjects=12 1=0x1000 2=0x1001 3=0x6040 4=0x6041 5=0x6042 6=0x6043 7=0x6044 8=0x6046 9=0x =0x =0x =0x6061 [1000] ParameterName=Device Type ObjectType=7 DataType=0x0007 AccessType=RO DefaultValue=0x10192 PDOMapping=0

42 Diapositive 42 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Résumé des concepts de base Chaque type de message CANopen possède un identifieur COB-ID unique codé sur 11 bits : valeurs comprises entre 0 et 2047 Chaque station peut envoyer un message dès que le réseau est libre. Les collisions sont résolues suivant la priorité de chaque message. L identifieur avec la valeur la plus basse est prioritaire. Un message CAN peut transporter au maximum 8 octets de données utiles. Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

43 Diapositive 43 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Profil de communication CANopen DS-301 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Le profil de communication CANopen définit 4 fonctions standardisés : 1. Administration du réseau : démarrage du bus, affectation des identifieurs, paramétrage, et surveillance NMT = Network ManagemenT (modèle maître- esclave) 2. Transmission rapide des données de process (<= 8octets) : PDO = Process Data Object (modèle producteur-consommateur) 3. - Transmission de données de paramétrage (peuvent être > 8 octets par segmentation) sans contrainte de temps : SDO = Service Data Object (modèle client-serveur) 4. Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object

44 Diapositive 44 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Transitions effectuées par le maître NMT : Types d objet de communication autorisés : 1: Start_Remote_Nodea. NMT 2: Stop_Remote_Nodeb. Node Guard 3: Enter_Pre-Operational_Statec. SDO 4: Reset_Noded. EMCY 5: Reset_Communicatione. PDO. 6: Initialisation du nœud terminée Administration du réseau : NMT Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Diagramme d état correspondant au « CANopen minimum boot-up » * (service obligatoire) Démarrage du bus * NOTA : Il existe un autre diagramme d état « Extended boot-up » décrit slide suivant

45 Diapositive 45 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Allocation des identifieurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen L allocation des identifieurs peut s effectuer par 3 méthodes : En utilisant lallocation par défaut : CANopen Predefined Set Cette allocation par défaut est obligatoire et disponible dans l état Pre-Opérational. Elle permet de réduire la phase de configuration du réseau Les données de process sont échangées suivant le concept maître esclaves Par application dans la l état Pre-Operational : Ecriture dans les objets correspondant du dictionnaire par service SDO En utilisant le service DBT (DistriBuTor) Possible sur les produits qui supportent la fonction « Extended boot up » L affectation des identifieurs s effectue automatiquement par l ajout d étapes supplémentaires entre l état Pre-Operational et Operational

46 Diapositive 46 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Dans le but de réduire la phase de configuration du réseau un système obligatoire d allocation des identifieurs par défaut est défini. Cette allocation est effective dans l état « Pre operational » juste après la phase d initialisation. Elle est basée sur un partage de l identifieur COB-ID en 2 parties : Function code permet le codage de 2 PDO en réception, 2 PDO en émission, 1 SDO, 1 EMCY object, 1 Node Guardind Identifier, 1 SYNC object, 1 Time Stamp obect. Node ID correspond à l adresse du produit codée par exemple par des DIP switchs. Allocation par défaut des identifieurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Function CodeNode ID

47 Diapositive 47 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Allocation par défaut des identifieurs L allocation par défaut des identifieurs n est utilisable que pour les produits utilisant les 4 premiers PDO (Le cinquième PDO recouvre la zone réservée aux SDO) 1024 identifieurs maximum résersvés pour les PDO

48 Diapositive 48 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Master Esclave 1 Esclave 2 Esclave 3 Tous les nœuds (esclaves) communiquent avec une station centale (maître) Allocation par défaut des identifieurs Entrées Sorties

49 Diapositive 49 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Modification de l allocation par défaut Produit X Produit Y Produit Z Permet d échanger des données directement sans passer par le maître (PDO linking). Utilisation du concept producteur-consommateur. Exemple : Commande d axes

50 Diapositive 50 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Ces services sont utilisés pour la transmission de données de process de faible taille (<= 8octets) en temps réel. Ils permettent à un équipement producteur de mettre à disposition d un ou plusieurs consommateurs une variable de taille maximum 64 bits sans overhead. Ce service n est pas confirmé. Process Data Objects = PDO Les Process Data Objects = PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

51 Diapositive 51 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Chaque PDO en émission ou réception est décrit par 2 objets dans le dictionnaire d object : PDO Communication Parameter indique comment est transmis ou reçu le PDO : Le COB-ID utilisé Le mode de transmission/réception utilisé Pour les PDO en émission, le temps minimum entre 2 messages (inhibit time) PDO Mapping Parameter indique quelles données sont transportées : La liste des objets du dictionnaire d objet OD La taille de chaque objet PDO Description des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

52 Diapositive 52 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Objets TxPDO Communication parameter Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen PDO en émission : Index 0x1800 à 0x19FF

53 Diapositive 53 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Objets TxPDO Mapping parameter Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen PDO en émission : Index 0x1A00 à 0x1BFF

54 Diapositive 54 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Objets RxPDO Communication parameter Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen PDO en réception : Index 0x1400 à 0x15FF

55 Diapositive 55 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Objets RxPDO Mapping parameter Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen PDO en réception : Index 0x1600 à 0x17FF

56 Diapositive 56 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Synchrone : par réception d un message SYNC Acyclique :- la transmission est pré-déclenchée par l occurrence d un événement dans léquipement - la transmission est pré-déclenchée par une « Remote request » (polling) Cyclique :- la transmission est déclenchée périodiquement après chaque 1, 2 ou jusqu à 240 messages SYNC Mode de transmission des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Asynchrone : - la transmission est déclenchée par l occurrence d un événement dans le profil de l équipement - la transmission est déclenchée par une « Remote request»

57 Diapositive 57 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Transmission synchrone acyclique des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Evénement produit X SYNC TxPDO_PX SYNC TxPDO_PX Remote request vers produit X Sur réception d une Remote Request (polling) - Transmission type = 252 Sur événement - Transmission type = 0 SYNC TxPDO_PX Remote request vers produit X

58 Diapositive 58 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Transmission synchrone cyclique des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen SYNC TxPDO_PX Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240 (nombre de message SYNC) SYNC TxPDO_PX Exemple si n = 3

59 Diapositive 59 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Transmission asynchrone des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Evénement produit X TxPDO_PX Sur réception d une Remote Request (polling) - Transmission type = 253 Sur événement - Transmission type=254 événement spécifique, 255 événement défini dans profil TxPDO_PX SYNC Remote request vers produit X Remote request vers produit X

60 Diapositive 60 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Transmission des PDO : Inhibit time Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Pour garantir que des objets ayant un niveau faible de priorité puisse être transmis, il est possible d affecter un temps minimum entre 2 transmission d un même PDO. Cette valeur est renseignée dans le paramètre « Inhibit time » des objets TxPDO communication parameters index 0x1800 à 0x19FF.

61 Diapositive 61 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Réception synchrone acyclique des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen SYNC Rx_PDO_PX Sur événement - Transmission type = 0 SYNC Prise en compte du PDO reçu Tx_PDO_PX

62 Diapositive 62 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Réception synchrone cyclique des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen SYNC RxPDO_PX Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240 SYNC T_PDO_PX RxPDO_PX Exemple si n = 3 Prise en compte du PDO reçu Prise en compte du PDO reçu

63 Diapositive 63 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Réception asynchrone des PDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen Sur événement - Transmission type=254 SYNC RxPDO_PX Prise en compte du PDO reçu T_PDO_PX

64 Diapositive 64 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Ces services sont utilisés pour la transmission en point à point de données de paramétrage n ayant pas de contraintes de temps. Ils permettent à un équipement client (manager du bus) d accéder au dictionnaire d objets d un équipement serveur (stations 1 à 127) en écriture ou en lecture en l adressant par son Index et Sub-index. La taille des données peut dépasser 8 octets, dans ce cas un système de segmentation des données est activé. Le résultat d une écriture ou d une lecture est confirmé par une réponse. Un échange SDO requiert 2 COB-ID : un pour la requête, l autre pour la réponse. Service Data Objects = SDO Les Service Data Objects = SDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

65 Diapositive 65 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 SYNC = Synchronization Object : Cet objets est utilisé pour synchroniser l acquisition de données dentrées, ou la mise à jour de de données en sorties (commande d axes par exemple). Le manager du bus émet le message SYNC à une période communication (cycle period) définie lors de la configuration. Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

66 Diapositive 66 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Time Stamp Object : L objet Time-Stamp fournit une référence de temps commune à tous les stations. Ce temps est codé sur 6 octets et représente un temps absolu en ms à partir du 1er janvier Il permet de synchroniser l horloge locale de toutes les stations. Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

67 Diapositive 67 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 EMCY Object : Les objets EMCY sont utilisés pour transmettre des défauts applicatifs associés à chaque station (courant, tension, température, etc…) Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

68 Diapositive 68 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ mécanismes permettent de surveiller l état des stations présentes sur le bus. Le Node guarding Fonctionne suivant le concept maître esclave (polling) permet au manager du bus de demander (Remote request) l état de chaque station à une période définie par configuration. Le Heartbeat Fonctionne suivant le concept producteur consommateur. L état de la station est produit cycliquement à une période définie par configuration. Ce mécanisme nouvellement spécifié remplace le node guarding sur les nouveaux produits (meilleurs utilisation de la bande passante). Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

69 Diapositive 69 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Node guard Object : Le maitre NMT surveille l état des esclaves connectés sur le bus en émettant périodiquement (Guard time) une remote frame Node guard object à chaque esclave. Dès réception,l esclave répond au maître. Les esclaves peuvent optionnellement surveiller le maître NMT : Life guarding. Life Time = Guard Time x Life Time Factor Si pendant un temps égal au Life Time un esclave ne reçoit pas de polling, il génère un événement « Life guarding », passe en défaut communication et envoie un objet EMCY. Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

70 Diapositive 70 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Node guard Object : Le maitre NMT scrute régulièrement l état de chacun des esclaves par une Remote Frame et les compare aux valeurs précédentes enregistrées dans une table. Si une différence est détectée, l information est remontée à l application par l événement « Network Event ». Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

71 Diapositive 71 / 71 Industrial Automation - Custumer View - Services - Formation PhW - CANopen_fr 06/ 2003 Heartbeat : La fonction Heartbeat nouvellement spécifiée permet d économiser la bande passante par rapport au node guarding. Le producteur de Heartbeat transmet le message Heartbeat suivant une période définie dans l objet « Heartbeat Producer Time ». Le consommateur de Heartbeat vérifie qu il reçoit le message Heartbeat dans la fenêtre de temps défini dans l objet « Heartbeat Consumer Time ». Special Function Objects = SFO Les Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen


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