Netwerkmanagement (NMT)

Naast het leveren van diensten en protocollen voor de overdracht van procesgegevens en de configuratie van apparaten, vereist de werking van een gedistribueerd systeem over een netwerk functies voor de besturing en de communicatie status van de individuele netwerk nodes. Omdat de gegevensoverdracht van CANopen apparaten in veel gevallen event-georiënteerd is, is de continue monitoring van de communicatie met de netwerk nodes ook vereist. CANopen biedt zogenaamde "Network Management” (netwerkbeheer) diensten en protocollen voor deze taken, namelijk:

  • Besturing van de communicatie-status van de netwerk nodes en
  • Node monitoring.

Status van een CANopen netwerk node en besturing van de status

CANopen beschrijft de communicatie status van een netwerk node in een toestandsdiagram. Door het versturen van specifieke CAN-berichten (NMT-berichten), kan de CANopen netwerk Master de communicatie status van de andere nodes (de netwerkmanagement slaven) van een CANopen netwerk besturen. De CANopen master kan de status van alle nodes of van een individu node wijzigen door een enkel commando. NMT-berichten worden verzonden met hét hoogste prioriteit bericht-id (CAN-ID 0). Het dataveld bestaat uit slechts twee bytes: het gewenste toestand (Target State) wordt gecodeerd in de eerste databyte, het tweede data byte bevat het nummer van de node waarvan de communicatie toestand wordt gewijzigd. Alle CANopen  nodes in een netwerk worden tegelijkertijd geadresseerd via het (virtuele) node-ID 0. Hiermee kan bijvoorbeeld alle nodes worden tegelijkertijd ingesteld worden op de "Operationele"-toestand zodat de operationele situatie simultaan start..

Node toestanden en toestandswijzigingen

Een CANopen node kent diverse toestanden om op te starten, om te configureren en om in bedrijf te zijn.

CANopen toestandsdiagram met de states initialisatie, pre-operationeel, operationeel en gestopt
CANopen toestandsdiagram
CANopen toestandsdiagram met de states initialisatie, pre-operationeel, operationeel en gestopt
CANopen toestandsdiagram

Initialisatie toestand

Om een gedeeltelijke reset van een bepaalde node mogelijk te maken, wordt deze toestand onderverdeeld in drie sub-toestanden: "Reset-Application", "Reset-Communicatie" en “Initialiseren". Na een Hardware-Reset of Power-On komt een node in de "Initialiseren" toestand. Na voltooiing van de basis-node initialisatie (bijv. microcontroller, periferie, CAN-controller, software, enz.), zendt de node de zogenaamde "Boot-up Message" (startbericht) en schakelt automatisch over naar de "Pre-operationele" toestand. In de sub-toestand "Reset-Application", worden de fabrikant-specifieke de parameters en het standaard apparaatprofiel teruggezet naar de Power-On waarden. Dit komt overeen met de laatst opgeslagen waarden. De node wijzigt de sub-toestand vervolgens in "Reset-Communicatie". In de sub-toestand "Reset-Communicatie", worden de parameters van het communicatieprofiel teruggezet naar de Power-On waarden. Daarna wisselt de node de toestand naar "Initialiseren".

Pre-operationeel toestand

Deze toestand is vooral bedoeld voor de configuratie van CANopen-apparaten door het invullen van de Object Directory. Alle benodigde items van de Object Directory zijn toegankelijk via "service data-objecten" (SDO). Bijvoorbeeld een configuratie tool kan middels een SDO-bericht kan de Object Directory van een apparaat wijzigen. Het zal duidelijk zijn dat daarom is de uitwisseling van procesgegevens (via PDO’s) in deze staat niet mogelijk. Echter, naast communicatie via SDO berichten, kan in deze toestand ook CANopen noodoproepen, synchronisatie-, tijdstempel- en natuurlijk NMT-berichten worden verzonden of ontvangen. Door het verzenden van een "start-Remote-Node"-bericht schakelt een node over naar de "operationele" toestand.

Operationele toestand

Dit is de normale bedrijfstoestand. In deze toestand is de overdracht van de procesgegevens via zogenaamde "proces data-objecten" (PDO’s) mogelijk.

Gestopt

Met uitzondering van de node monitoring of hartslag berichten, kan een CANopen node in deze toestand niets verzenden of ontvangen.

CANopen Apparaat Monitoring

Om de continuïteit van het netwerk van nodes te waarborgen, biedt CANopen twee alternatieven:

  • Cyclische opvragen van de node-status door een hogere orde bijvoorbeeld door de zogenaamde "NMT-master"; of
  • Automatische transmissie van een "Heartbeat Message" (hartslag bericht ) door de netwerk nodes.

Één CAN-ID per node is nodig om de communicatie status van het apparaat te volgen.