CANopen ēku automatizācijā: objektu vārdnīca, PDO, SDO un HVAC profils CiA 419

CANopen objektu vārdnīca

Katrai CANopen ierīcei ir objektu vārdnīca (Object Dictionary, OD) — strukturēta tabula ar visiem parametriem un procesa vērtībām, ko tā atbalsta. Katrs ieraksts tiek adresēts ar 16-bitu indeksu (0x0000–0xFFFF) un 8-bitu apakšindeksu (0x00–0xFF). Ražotājs nodrošina OD elektroniskās datu lapas (EDS) failā — teksta failā INI formātā, ko konfigurēšanas rīki ielādē, lai uzzinātu, kādus objektus ierīce atbalsta.

PDO — procesa datu objekti

PDO ir reāllaika datu apmaiņas mehānisms CANopen — ātri, ar zemu papildu slodzi CAN kadri, kas pārvada līdz 8 baitiem procesa datu. TPDO sūta datus no ierīces tīklā, RPDO saņem datus no meistara vai citas ierīces.

PDO kartēšana nosaka, kuri objektu vārdnīcas ieraksti tiek iekļauti PDO. Piemēram, dzesētāja TPDO1 var saturēt ūdens padeves temperatūru (0x6010:01, 16 biti), atgaitas ūdens temperatūru (0x6010:02, 16 biti), kompresora darbības statusu (0x6020:01, 8 biti) un trauksmes statusu (0x6030:01, 8 biti) — kopā 6 baiti vienā CAN kadrā, kas tiek nosūtīts ik sekundi.

Transmission type (object 0x1800:02 for TPDO1):

  Type 0:   Acyclic, synchronous — PDO sent after SYNC only if data changed
  Type 1–240: Cyclic, synchronous — PDO sent every N SYNC messages
              Example: type 10 = send PDO every 10th SYNC telegram
  Type 254: Event-driven, manufacturer-specific — sent on internal event
  Type 255: Event-driven, profile-specific — sent when data changes
            (most common for building automation — avoids fixed polling)

TPDO1 event timer (object 0x1800:05):
  Value in ms — maximum time between PDO transmissions even if no change
  Example: 5000 ms = resend TPDO1 every 5 seconds regardless
  Use 0 to disable the timer (rely on event trigger only)

Inhibit time (object 0x1800:03):
  Minimum time between two TPDO1 transmissions in 100µs steps
  Example: 1000 = 100ms minimum between sends — prevent bus flooding

SDO — servisa datu objekti

SDO izmanto konfigurācijai un parametru piekļuvei — jebkura objektu vārdnīcas ieraksta lasīšana vai rakstīšana ar apstiprinājumu. Atšķirībā no PDO (aizsūti un aizmirsti), SDO garantē piegādi un atgriež nolasīto vērtību vai rakstīšanas apstiprinājumu. SDO piekļuve ir lēna (vairāki CAN kadri uz vienu lasīšanu/rakstīšanu) un tiek izmantota ieregulēšanā, nevis cikliskai datu apmaiņai.

SDO Read (Initiate Upload) — read object 0x6010:01 (supply water temp)
  COB-ID: 0x600 + node ID  (example: node 3 → 0x603)
  DLC: 8
  Data: 40 10 60 01 00 00 00 00
        |  |     |
        |  |     Sub-index: 0x01
        |  Index low byte: 0x10
        Command specifier: 0x40 (Initiate Upload Request)

SDO Response from device:
  COB-ID: 0x580 + node ID  (example: node 3 → 0x583)
  Data: 4B 10 60 01 E8 03 00 00
        |           |
        |           Value: 0x03E8 = 1000 → ÷10 = 100.0°C? No → check EDS
        Command: 0x4B = 4-byte, expedited (2 meaningful bytes)

SDO Write — set temperature setpoint object 0x6011:01 to 45°C (0x01C2 = 450 × 0.1°C)
  COB-ID: 0x600 + node ID
  DLC: 8
  Data: 2B 11 60 01 C2 01 00 00
        |  |     |  |
        |  |     Sub-index: 0x01
        |  Index: 0x6011
        Command: 0x2B (Write 2 bytes, expedited)

NMT — tīkla pārvaldības stāvokļu mašīna

NMT meistars (parasti CANopen vārti vai PLC) kontrolē visu tīkla mezglu darbības stāvokli. Pēc ieslēgšanas mezgli automātiski pāriet Pre-Operational stāvoklī — PDO nav aktīvi, bet SDO piekļuve ir pieejama konfigurācijai. NMT meistars nosūta apraides komandu, lai pārslēgtu visus mezglus uz Operational, aktivizējot PDO apmaiņu.

CiA 417 liftu un CiA 419 HVAC ierīču profili

CiA ierīču profili standartizē objektu vārdnīcas izkārtojumu konkrētiem iekārtu tipiem, nodrošinot savietojamību starp dažādu ražotāju ierīcēm. Divi profili ir tieši saistīti ar ēku automatizāciju: CiA 417 liftu sistēmām un CiA 419 HVAC sistēmām.

CANopen vārtejas BACnet, Modbus un KNX

Lielākā daļa ēku automatizācijas sistēmu (KNX, BACnet, Modbus) nespēj tieši runāt CANopen — protokola vārteja pārveido datus starp lauka kopnēm. Plaši tiek izmantotas trīs vārteju saimes.