PCIe CANopen- und CAN-Platinen für industrielle Systeme von ICP DAS

ICP DAS hat seine Kommunikationslösungen um zwei neue Serien von PCIe-basierten Computerboards erweitert: PEX-CPM100 für das CANopen-Protokoll und PEX-CM100 für den Standard-CAN-Bus. Diese Boards sind für den Einsatz in industriellen Systemen konzipiert, die eine zuverlässige und schnelle Datenübertragung zwischen Geräten erfordern.

PEX-CPM100-Serie mit CANopen

Die PEX-CPM100-Boards (Modelle PEX-CPM100-D und PEX-CPM100-T) sind für das industrielle CANopen-Protokoll konzipiert und bieten volle Kompatibilität mit Version 4.02 des Standards. Diese Boards unterstützen sowohl Master- als auch Slave-Funktionen und eignen sich somit für das Netzwerkmanagement und verteilte Systeme. Die Modelle der Serie unterscheiden sich nur durch den Typ des Ausgangsanschlusses:

• DB9 für das Modell mit „D“ im Namen
• Schraubklemme für das Modell mit „T“ im Namen

Im Lieferumfang enthalten:

• PEX-CPM100-Board
• Kurzanleitung
• 4PCA-0904-Kabel

Das Debug-Kabel, das bei Bedarf an den RS-232-Port eines Computers oder an einen Schnittstellenwandler wie den I-7561 angeschlossen werden kann, dient dazu:

• Echtzeit-Monitoring der Board-Aktivität: Informationen über ein- und ausgehende Daten, Pufferbetrieb und interne Prozesse.
• Firmware- und Board-Konfigurations-Updates bei Änderungen der Netzwerkeinstellungen oder zur Optimierung des Betriebs.
• Nachverfolgen von Datenübertragungsfehlern zur Unterstützung bei der Einrichtung komplexer Systeme mit vielen Knoten.

Hauptmerkmale:

• CANopen-Netzwerk: Die Boards unterstützen Netzwerke mit bis zu 256 Knoten und eignen sich ideal für große verteilte Systeme.
• Verschiedene Schnittstellen: Zwei Anschlussversionen — PEX-CPM100-D mit DB9 und PEX-CPM100-T mit Phoenix-Anschluss — bieten Flexibilität für die Integration in verschiedene Installationen.
• Unterstützung für PDO/SDO: Ermöglicht flexible Steuerung des Datenaustauschs zwischen Geräten.
• Überwachung und Diagnose: Eingebaute Diagnosetools ermöglichen die Überwachung des Netzwerkstatus in Echtzeit und das schnelle Beheben von Störungen.

Der CANopen-Datenaustausch kann so konfiguriert werden, dass mission-kritische Daten mit minimaler Latenz übertragen werden, was für Echtzeitsysteme wie Maschinensteuerung unerlässlich ist.

PEX-CM100-Serie mit CAN

Die Modelle PEX-CM100-D und PEX-CM100-T unterstützen das Standard-CAN-Protokoll und ermöglichen die Kommunikation mit Geräten in Hochlastsystemen mit minimaler Latenz. Diese Boards arbeiten mit Übertragungsraten von bis zu 1 Mbit/s, entsprechend den Standards CAN 2.0A und CAN 2.0B.

Funktionsweise der Boards

Beide Serien unterstützen interne FIFO-Puffer für den Empfang und Versand von Nachrichten, was Datenverluste bei hohen Raten oder starker Netzwerkauslastung minimiert. Eingehende und ausgehende Nachrichten werden sequentiell verarbeitet, was die Last auf dem Systemprozessor reduziert.

Datenpufferung und Nachrichtenverwaltung:

Empfangspuffer: Der FIFO-Puffer für empfangene Nachrichten verhindert Datenverluste bei starker Netzwerkauslastung oder wenn die CAN- oder CANopen-Bandbreite überschritten wird.

Sende-Puffer: Der FIFO-Puffer für gesendete Daten sorgt dafür, dass Nachrichten zuverlässig im Netzwerk gesendet werden, sodass Geräte Daten korrekt und ohne Verzögerungen übertragen können.

Datenpuffer gewährleisten einen zuverlässigen Systembetrieb auch bei plötzlichen Änderungen der Netzwerklast, was insbesondere bei Echtzeitsystemen wichtig ist.

Filtern und Maskieren von Nachrichten

Die Boards PEX-CPM100 und PEX-CM100 unterstützen einen Nachrichtenfiltermechanismus, der die selektive Verarbeitung nur derjenigen Nachrichten ermöglicht, die für das System kritisch sind, und irrelevante Daten ignoriert.

Maskieren von IDs: Nachrichten können gefiltert werden, indem die IDs der eingehenden Daten mit einer konfigurierten Maske verglichen werden. Dies reduziert die Systemlast und verarbeitet nur relevante Daten.

Standard- und Erweiterungsmodi: Die Boards unterstützen das Filtern für die Standard-11-Bit- und die erweiterten 29-Bit-ID-Formate und sind damit vielseitig für verschiedene Netzwerkkonfigurationen.

Filtering reduziert die Menge der übertragenen Daten, was besonders in Netzwerken mit hoher Auslastung und begrenzten Ressourcen wichtig ist.

Fehlermanagement und Zuverlässigkeit

Beide Board-Serien verfügen über integrierte Fehlermanagement-Mechanismen, die zuverlässigen Betrieb auch bei elektromagnetischen Störungen oder Netzwerkausfällen gewährleisten. Diese Mechanismen umfassen:

Automatische Fehlererkennung: Die Boards überprüfen automatisch die Korrektheit der übertragenen Daten mithilfe eingebauter CRC-Mechanismen und anderer Fehlererkennungstools. Bei Unstimmigkeiten können die Daten neu übertragen werden.

Hardware-gesteuerter Neustart: Bei kritischen Fehlern wird die Datenübertragung automatisch neu gestartet, um mögliche Systemverzögerungen zu minimieren.

Software- und Hardware-Reset: Ermöglicht eine schnelle Wiederherstellung des Netzwerks bei Fehlfunktionen.

Der Einsatz dieser Boards in industriellen Systemen bietet eine Reihe von wichtigen Vorteilen:

• Niedrige Latenz in der Datenübertragung dank optimierter Traffic-Management-Algorithmen.
• Unterstützung für Multitasking, was eine effiziente Verwaltung von Datenströmen mehrerer Geräte ermöglicht.
• Konfigurationsflexibilität: Anwender können die Boards an die spezifischen Anforderungen ihrer Systeme anpassen.
• Störfestigkeit und zuverlässiger Betrieb in rauen Industrieumgebungen durch integrierte Schutzmechanismen und abgeschirmte Schnittstellen.

Software und API

ICP DAS stellt umfangreiche Software-Tools und API-Bibliotheken für die Integration von CANopen-Boards in industrielle Systeme bereit. Diese Bibliotheken unterstützen Windows- und Linux-Plattformen, was die Entwicklung und Konfiguration benutzerdefinierter Anwendungen erleichtert.

Monitoring- und Diagnose-Utilities: Die Boards sind mit Software-Tools zur Überwachung der Netzwerkaktivität und Fehlerdiagnose ausgestattet, sodass Entwickler den Netzwerkstatus in Echtzeit überwachen können.

Unterstützung für C und C++: Entwickler können Standard-Programmiersprachen verwenden, was den Integrationsprozess besonders für erfahrene Entwickler vereinfacht.

Zusätzlich können Benutzer mithilfe einer Bibliothek eigene Firmware entwickeln. Dadurch kann der Datenaustausch zwischen dem PC-Programm und der benutzerdefinierten Firmware über den DPRAM-Speicherchip (Dual-Port Random Access Memory) effizienter gestaltet werden. Diese Lösung reduziert die Last auf dem PC-Prozessor und erfüllt die Anforderungen von Echtzeitanwendungen.

Im Vergleich zu herkömmlichen CAN-Karten, denen intelligente Funktionen fehlen, bieten diese Boards erhebliche Vorteile, insbesondere für Anwendungen, bei denen HMI-Software auf einem PC läuft. Die Integration benutzerdefinierter Firmware ermöglicht eine Umverteilung der Datenverarbeitungsaufgaben, was für Hochleistungssysteme, die eine stabile Echtzeit-Funktionalität erfordern, entscheidend ist.

Zusätzliche Lösungen für CANopen und CAN von ICP DAS

Neben den Serien PEX-CPM100 und PEX-CM100 sowie deren PCI-Bus-Pendants PISO-CPM100U und PISO-CM100U bietet ICP DAS auch weitere Lösungen für CANopen- und CAN-Protokolle:

• I/O-Module mit CANopen-Protokoll der CAN-2000C-Serie
• CAN-Wandler und CAN-Repeater
• Gateways von CAN zu Modbus, DCON, DeviceNet, J1939
• Medienkonverter CAN zu Glasfaser der I-2533-Serie
• CAN-Logger