Serielles Netzwerk für millionenfachen Einsatz

Wer Auto fährt oder mit dem Zug oder wer seinen Capuccino mit einer Espresso-Maschine kocht, hatte mit großer Wahrscheinlichkeit schon einmal etwas mit CAN (Controller Area Network) zu tun, ohne es zu wissen. CAN ist ein serielles Netzwerk, das in den frühen 80er Jahren für Fahrzeuge entwickelt, 1993 als ISO 11898-1 standardisiert und seitdem in Millionen von Autos verbaut wurde. Dadurch sind die CAN-Mikrochips äußerst preiswert geworden und das CAN-Netzwerkprotokoll wird mittlerweile in den verschiedensten Geräten des Alltags verwendet. Vom Getränkeautomaten an der Ecke bis zum OP-Saal im Krankenhaus – fast überall findet sich ein CAN-Netzwerk.

Die internationale Anwender- und Herstellervereinigung CAN in Automation (CiA) hat ihren Hauptsitz in Erlangen-Tennenlohe. Von dort aus organisiert CiA internationale Konferenzen, Seminare und Geschäftstreffen. Mitarbeiter der über 400 Mitgliedsfirmen definieren in Interessensgruppen (IG) Kommunikationslösungen für unterschiedliche Anwendungen, die auf dem CAN-Protokoll basieren.

Das echtzeitfähige Netzwerk (Echtzeit: Antwort erfolgt in definierter Zeit) ermöglicht es Geräteherstellern, Multi-Master-Systeme (jede Steuereinheit darf eine Nachricht senden, wenn der Bus frei ist) aufzubauen. Die Nachrichten werden im Broadcast versendet, d.h. jeder Teilnehmer empfängt die Nachricht und entscheidet selbst, ob er sie weiterverarbeitet, die Integrität der Daten wird durch ausgereifte Fehlererkennungsmechanismen geschützt. CAN selber legt lediglich die Grundlage der Datenkommunikation fest. Das Protokoll definiert die ersten beiden Schichten des OSI-Referenzmodells, nämlich die physikalische und die Datenschicht. In der menschlichen Kommunikation entspricht dies z. B. einer Telefonleitung und den lateinischen Buchstaben. Die Telefonleitung ist ein Medium, über das wir uns unterhalten können, die lateinischen Buchstaben bilden die Grundlage unserer Sprache. Natürlich ist es sinnlos, sich Buchstaben durch die Telefonleitung zuzurufen. Deswegen wird eine ausgereifte Sprache mit Grammatik, Wörtern und Idiomen benötigt. Im OSI-Referenzmodell entspricht diese Sprache den Schichten drei bis sieben. Protokolle, die diese Schichten definieren, nennt man höhere Protokolle. Höhere Protokolle, die auf CAN basieren, gibt es viele. Einige davon sind standardisiert, z. B. CANopen (EN 50325-4), SAE J1939 und DeviceNet. CANopen hat sich als sehr flexibles höheres Protokoll herausgestellt. Es wurde ursprünglich für die industrielle Automatisierung entwickelt und wird mittlerweile ebenso wie seine Grundlage CAN in fast allen Bereichen eingesetzt.

Innerhalb des CiA arbeitet die Interessengruppe „CANopen“ in vielen Untergruppen. Diese Untergruppen vertreten spezifische Interessen der CiA-Mitglieder und heißen deswegen SIG (Special Interest Group). Es ist die Aufgabe dieser SIGs, Profile zu entwickeln, das bedeutet die Datenkommunikation mit bestimmten Geräten, zwischen Schnittstellen und innerhalb spezifischer Anwendungen zu definieren. Die SIGs entwickeln Geräte-, Schnittstellen- und Anwendungsprofile und machen CANopen somit zugänglich, ohne dass jeder Gerätehersteller das Rad neu erfinden muss. Standardisierung von Kommunikation ist ein wichtiger Kostenfaktor für Gerätehersteller. Nicht jede Firma bringt die Ressourcen auf, die Datenkommunikation komplett neu zu definieren. Wenn die Vorarbeit der Definition anderswo geleistet wird, können sich die Unternehmen auf das eigene Know-how konzentrieren, das in den Geräten selber steckt.

Aber spätestens, wenn die eigenen Geräte mit denen anderer Firmen interagieren sollen, ist es eine absolute Notwendigkeit, einen gemeinsamen Standard zu finden, mit dem man die Geräte verbinden kann. Auf Grund seiner Flexibilität, der preiswerten Mikrocontroller und den deterministischen Eigenschaften bietet sich das CANopen-Protokoll für viele Firmen an.

Veranstaltungen in der Region Nürnberg
Die Anwendervereinigung CiA bietet Seminare und Informationstage in Mittelfranken an, die über CAN und CANopen oder über die Standardisierungsaktivitäten des CiA informieren. Auch ein großer Teil der Standardisierungsarbeit findet in der Metropolregion statt. CiA veranstaltet außerdem jährlich die internationale CAN Konferenz (iCC) und bietet Produktführer zu CANopen, J1939 und CAN an.

Die nächste CANopen-Schulung in Nürnberg findet am 5. Dezember 2006 im Mövenpick Hotel am Flughafen Nürnberg statt. Zielgruppe der Veranstaltung sind Entwicklungsingenieure und System-Integratoren, die einen Überblick und einen Einblick in die Funktions- und Arbeitsweise von CANopen bekommen möchten. Angesprochen sind auch Führungskräfte, die einen Einblick in CANopen gewinnen möchten, um zu entscheiden, ob das Protokoll für ihre Anwendungen geeignet ist. 2007 findet wieder ein „CiA Information Day“ in der Region statt.

Vorstand gewählt
Vor kurzem wählte der 420 Mitglieder starke Verein seinen dreiköpfigen Vorstand wieder: Arnulf Lockmann (Janz Automationssysteme AG, Paderborn) als Business Director, Heinz-Jürgen Oertel (Port GmbH, Halle/Saale) als Technical Director und Holger Zeltwanger als Managing Director. Außerdem wählten die Vereinsmitglieder auf der Vollversammlung die permanenten Vertreter im Business-Komitee (Esd Electronic, MTU Friedrichshafen, Port, Softing und Schneider Electric) und im Technical Committee (Esd Electronic, Ixxat Automation, Janz Automationssysteme, Schneider Electric und Vector Informatik).