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1 - 10 S tudent Guide SIPLACE HF/HF3 3 Kommunikation und S t euerung Ausgabe 09/2005 10 Um das Fahrzeug verhalten weiter zuentwickeln war es nötig, dass die verschie denen S teuerungs- systeme und deren Sensoren Informat…
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Ausgabe 09/2005 3 Kommunikation und Steuerung
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3.3 CAN-Bus
3.3.1 Geschichte des CAN-Bus
Die Entwicklung von Controller Area Network begann als moderne Fahrzeuge mehr und mehr
elektronisch gesteuert, überwacht und mit ’elektronischem Komfort’ ausgestattet wurden. Bei-
spiele sind Motormanagement, aktive Regelung wie z. Bsp. ABS, Schaltkontrolle, Beleuchtungs-
steuerung, Lüftung, Klimaanlage und Zentralverriegelung. Ebenso eine Reduzierung von
Verbrauch und erhöhte Umweltverträglichkeit.
Abb. 3.3 - 1 Kommunikation über Kabelverbindungen
Abb. 3.3 - 2 Kommunikation z.B. in der Siplace S15 Maschine
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3 Kommunikation und Steuerung Ausgabe 09/2005
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Um das Fahrzeugverhalten weiterzuentwickeln war es nötig, dass die verschiedenen Steuerungs-
systeme und deren Sensoren Informationen austauschen. Dies wurde ursprünglich mit einer
Punkt zu Punkt Verdrahtung der Einzelkomponenten ausgeführt. Diese Notwendigkeit erhöhte
Kabelbaumlängen auf Kilometer und ebenfalls die Steckerzahlen. Außerdem erhöhte sich die
Produktionszeit bei gleichzeitiger Verringerung der Zuverlässigkeit.
Die Lösung dieses Problems ist die serielle Busverbindung der Einzelkomponenten. Dieses
Bussystem muss verschiedene, speziell aus der Fahrzeugtechnik stammende Notwendigkeiten
erfüllen. Die Punkt zu Punkt Verdrahtung wird durch den weniger aufwendigen CAN-Bus ersetzt.
Jedes Modul erhält eine CAN Bus Anschaltung. Diese stellt alle Busprotokoll und Übertragungs-
regeln sicher.
Abb. 3.3 - 3 Kommunikation über den CAN-Bus
Abb. 3.3 - 4 CAN Kommunikation in der HF Plattform
I/O Slio Board (SUB)
Transport
control
camera Illumination
control Board
Head Board gantry 3
Axis controller Board
Axis controller Board
Axis controller Board
I/O Slio Board (Main)
Line
computer
Station
computer
Machine
controller
LAN
Vision
system
MVS 100
H S
3
L Bus
Axis controller Board
Comp. table
controller
CAN Bus
Comp. table
controller
Comp.
Barcode
Transport
control
communi
cation
board
LAN
Comp. table
controller
Comp. table
controller
TSP 1 actors
PCB-Barcode
Keyboard
camera Illumination
control Board
Head Board gantry 1
TSP 2 actors
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3.3.2 Allgemeines zum CAN-Bus
– CAN ist ein serielles Bussystem und wurde speziell für die Netzwerktechnik von Sensoren
und Aktoren in einem System oder Subsystem entwickelt.
– CAN ist ein serielles Bussystem mit Multimaster Fähigkeiten, d.h. Buszugriffe können
gleichzeitig gestartet werden.
– Im CAN Netzwerk gibt es keine Adressierung der Einzelkomponenten im herkömmlichen
Sinn, sondern priorisierte Meldungen werden an alle Teilnehmer gesendet (broadcasting).
Jeder Teilnehmer entscheidet dann, ob er diese Information bearbeitet oder nicht. Der Iden-
tifier entscheidet ob dieser Buszugriff im Vergleich zu einer anderen Meldung / Nachricht
sofort erfolgt oder verzögert wird. Die Programmierung ist vergleichsweise einfach durch
die relative simple CAN-Bus Kommunikation.
– Jede CAN Nachricht kann 0 bis 8 Byte Benutzerinformation übertragen. Längere Nachrich-
ten kann man durch segmentierte, d.h. vereinzelte Datenblöcke übertragen. Die maximale
Übertragungsrate wird mit 1 Mbit/s spezifiziert. Dieser Wert wird in Netzwerken mit bis zu
40 m Länge erreicht. Größere Entfernungen reduzieren die Übertragungsrate z. Bsp. bei
einer Länge von 500 m ungefähr 125 Kbits oder bei 1 km Länge ungefähr 50 Kbit/s.Jede
CAN-Botschaft kann maximal 8 Byte an Benutzernachrichten übermitteln. Natürlich können
mittels Segmentierung auch längere Dateninformationen übermittelt werden. Die maximale
Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt 1 Mbit/s bei einer Buslänge von ca. 40 m. Bei
größeren Distanzen muss die Datenrate reduziert werden:
Bei Distanzen bis zu 500 m ist eine Geschwindigkeit von 125 kbit und bei Übertragungen
bis zu 1 km eine Geschwindigkeit von 50 kbit/s möglich.
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Abb. 3.3 - 5 CAN-Bus-Länge
Die maximale Busgeschwindigkeit 1 MBaud und wird bei einer Buslänge von 40 m durch Verwen-
dung eines Twisted-Pair Kabels erreicht. Bei größeren Längen als 40 m muss die Geschwindig-
keit reduziert werden. Eine Buslänge über 1000 m erfordert spezielle Treiber.