Einführung in CANopen, CoE (CANopen over EtherCAT) und die CiA 402 Gerätespezifikation

2025-04-29 / www.kickdrive.de / www.fullmo.de

CANopen over EtherCAT (CoE) ist eine Software-Schnittstelle, die das CiA 402-Geräteprofil-Framework von CANopen in EtherCAT-Netzwerke integriert. Innerhalb von CoE spielt das CiA-402-Geräteprofil, definiert nach IEC 61800-7-201:2015, eine zentrale Rolle. CiA 402 definiert standarddisierte Nur-Lese oder Lese/Schreib-Parameterobjekte, zusammen mit einer CiA 402 Standard-Objektnummer (Index und Subindex). CiA 402 definiert Geräteverhalten sowie Standard-Betriebsmodi, die speziell für drehzahlveränderbare elektrische Antriebssysteme entwickelt wurden.

CiA 301 definiert die Kommunikation zwischen Steuerungen (Master) und Geräten (Devices/Slaves) durch klar definierte Interaktionsmuster zum Konfigurieren, Steuern und Überwachen von Geräten auf Feld-Ebene. CANopen definiert unter anderem Kommunikationsparadigmen wie die Service Data Objects / SDO, bei dem der Controller aktiv Informationen an verbundene Geräte sendet ("SDO Download") oder von diesen anfordert ("SDO Upload").

CANopen CiA 301 Übersicht des Kommunikationsprofils

Einleitung

CiA 301 definiert die CANopen-Anwendungsschicht und das Kommunikationsprofil. Es legt Datentypen, Kodierungsregeln, das Objektverzeichnis (Object Dictionary) sowie alle Kommunikationsdienste und -protokolle fest – insbesondere NMT, SDO, PDO, SYNC, TIME und EMCY.

In typischen CANopen-Netzen steuert NMT das Hochfahren der Knoten, Zustandsübergänge und Fehlerüberwachung, während SDO einen Peer-to-Peer-Zugang zu Parametern im Objektverzeichnis bereitstellt.

Network Management (NMT)

Controller–Device-Modell

Das CANopen-NMT folgt einem Controller–Device-Modell. Ein Knoten fungiert als NMT-Controller, bis zu 127 Knoten (Node-IDs 1–127) agieren als NMT-Devices. Durch das Senden unbestätigter NMT-Dienstnachrichten auf COB-ID 0x000 kann der Controller einzelne oder alle Devices initialisieren, starten, stoppen oder zurücksetzen.

Node-Control-Dienste

Diese unbestätigten NMT-Dienste ermöglichen die direkte Steuerung der Geräte:

• Start Remote Node: 01h → Gerät auf Operational setzen
• Stop Remote Node: 02h → Gerät auf Stopped setzen
• Enter Pre-operational: 80h → Gerät auf Pre-operational setzen
• Reset Node: 81h → Anwendungs-Reset durchführen
• Reset Communication: 82h → Kommunikations-Reset durchführen

Beispiele:

• COB-ID=0h, Size=2, Data=81 00 → NMT Reset Node (alle Nodes)
• COB-ID=0h, Size=2, Data=01 05 → NMT Start für Node-ID 5

Fehlerkontrolldienste

Es gibt zwei Fehlerüberwachungsmechanismen – Node Guarding (RT/FT Guard) und Heartbeat – von denen pro Device nur einer verwendet werden darf. Im Heartbeat-Modus sendet jedes Device periodisch einen Ein-Byte-Status (0 = Boot-up, 4 = Stopped, 5 = Operational, 127 = Pre-operational) auf COB-ID 0x700 + Node-ID; andere Devices überwachen Timeouts zur Fehlererkennung.

Boot-up-Dienst

Unmittelbar nach dem Un-terzustand Reset Communication sendet ein Device eine Ein-Byte-“Boot-up”-Nachricht (0x00) auf COB-ID 0x700 + Node-ID, um seine Konfigurationsbereitschaft zu signalisieren.

NMT-Zustandsmaschine

Die NMT-Zustandsmaschine umfasst vier Hauptzustände mit drei Initialisierungs-Unterzuständen: 1. Initialization (automatisch nach Power-on, unterteilt in:
a. Initializing – Grundinitialisierung
b. Reset Application – Rücksetzen anwendungsbezogener Parameter
c. Reset Communication – Rücksetzen kommunikationsbezogener Parameter)
2. Pre-operational – nur SDO-Zugriff, PDOs inaktiv
3. Operational – alle Kommunikationsobjekte (PDO, SYNC, TIME, EMCY, SDO) aktiv
4. Stopped – Kommunikation gestoppt, bis auf Fehlerkontrolle

Übergänge erfolgen über NMT-Dienste, Hardware-Resets oder lokale Steuerung.

Zustands–Objekt-Beziehung

NMT-Zustand	PDO	SDO	SYNC	TIME	EMCY	Node-Control/Fehlerkontrolle
Pre-operational		✓	✓	✓	✓	✓
Operational	✓	✓	✓	✓	✓	✓
Stopped					✓	✓

Damit ist eine Parametrierung per SDO in Pre-operational möglich, während PDO‑Echtzeitübertragung erst in Operational stattfindet.

Service Data Objects (SDO)

Client–Server-Modell

SDO implementiert ein bestätigtes Client–Server-Protokoll zum Zugriff auf beliebige Einträge im Objektverzeichnis. Jeder SDO-Kanal wird definiert durch: - SDO-Nummer (1–128)
- Benutzertyp (Client oder Server)
- Multiplexer: STRUCTURE OF {UNSIGNED16 index; UNSIGNED8 sub-index}
- Transfer-Typ: expedited (≤4 B), segmented (>4 B) oder block (optional)
- Datentyp: gemäß Index/Sub-Index

Client-Anfragen erfolgen auf COB-ID 0x600 + Server-NodeID; Server-Antworten auf 0x580 + Client-NodeID.

SDO-Dienste

SDO gliedert sich in: 1. SDO Download (Client→Server): Schreibzugriff
- Initiate (expedited): bis zu 4 Byte Daten in einem Frame
- Segment: Toggle-Bit-Protokoll für >4 Byte
2. SDO Upload (Server→Client): Lesezugriff
- Initiate (expedited): liefert ≤4 Byte
- Segment: mehrteilige Übertragung für >4 Byte
3. SDO Abort Transfer: Abbruch bei Fehler
4. (Optional) Block Download/Upload: optimierte Blockübertragung mit CRC und Sequenznummern

Alle SDO-Dienste sind bestätigt; Antworten enthalten einen Return-Code für Erfolg oder Fehler.

Expedited vs. Segmented vs. Block

• Expedited (≤4 B): ein Frame, keine Segmentierung.
• Segmented (>4 B): mehrere Frames à 7 Daten-Byte mit Toggle-Bit.
• Block (optional): nummerierte Blöcke, Client bestätigt Blöcke, CRC möglich.

Protokolldetails

• Download Initiate: Client sendet cs=0x20–0x23 in Byte 0, Index in Bytes 1–2, Sub-Index Byte 3, Daten in Bytes 4–7.
• Upload Initiate: Client sendet cs=0x40, Server antwortet mit cs=0x43 (expedited) oder cs=0x41 (segmented) plus Länge.
• Segmente: Client/Server verwenden cs=0x00/0x01 für Download-Segmente; cs=0x60/0x61 für Upload.
• Block: cs=0xA0…0xA4 für Block-Download; cs=0xC0…0xC2 für Block-Upload.

Zusammenfassung

Das Kommunikationsprofil CiA 301 gewährleistet, dass CANopen-Geräte standardisiert konfiguriert, überwacht und gesteuert werden können. NMT übernimmt den gesamten Gerätelebenszyklus – Boot-up, Parametrierung (via SDO in Pre-operational), Echtzeitkommunikation (Operational) und sicheres Herunterfahren. SDO bietet den flexiblen Client–Server-Zugriff auf beliebige Objektverzeichniseinträge, von kleinen Steuerparametern (expedited) bis hin zu großen Datensätzen (segmented oder block).

In Kombination mit PDO für zyklische Prozessdaten, SYNC für netzweite Synchronisation und EMCY für schnelle Fehleralarmierung bildet CiA 301 die Grundlage für interoperable, leistungsfähige Kommunikation in Automatisierungsnetzwerken.

CiA 402 - Allgemeine Übersicht

Einführung

CiA 402, alternativ auch als DS 402 / Device Standard 402 bezeichnet, ist ein Geräteprofil für Antriebe und Bewegungssteuerung, das von der CAN in Automation (CiA)-Organisation definiert wurde. Es spezifiziert ein universelles Interface und standardisiertes Verhalten zur Steuerung elektrischer Antriebe — wie Servoantriebe, Servorregler, Frequenzumrichter und ähnliche Geräte. Es ist als "CANopen Device Profile" Bestandteil des CANopen-Protokolls, findet jedoch auch in EtherCAT, POWERLINK- und anderen Applikationsprotokollen wie TCP/IP zum Einsatz. Das CiA 402 Geräteprofil ist in der Norm IEC61800-7-201 spezifiziert als Profil Typ 1 - CiA402 Drive Profile for power drive systems (PDS).

Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über die zentralen Aspekte von CiA 402, mit Fokus auf die Antriebszustände / "State Machine", das Haupt-Controlword (6040h) und Statusword (6041h), gängige Betriebsmodi (6060h) sowie eine Zusammenfassung weiterer wesentlicher Standardobjekte des Objektverzeichnisses / Object Dictionary.

Die CiA 402 State Machine

Im Zentrum des CiA 402 Profils steht die State Machine (PDS FSA, Power Drive System - Finite State Automat), welche die zulässigen Zustände und Übergänge eines Antriebs definiert. Die State Machine sorgt durch die Definition erlaubter Aktionen und erforderlicher Reaktionen in verschiedenen Betriebszuständen für eine sichere und vorhersehbare Steuerung von Bewegungsachsen.

Hauptzustände

• Not Ready to Switch On: Anfangszustand nach dem Einschalten. Der Antrieb ist nicht bereit, um Bewegungen auszuführen.
• Switch On Disabled: Antrieb darf nicht freigeschaltet werden (z.B. nach Fehler oder während Initialisierung).
• Ready to Switch On: Interne Prüfungen abgeschlossen; Antrieb kann freigeschaltet werden.
• Switched On: Antrieb ist bereit für Enable-Befehl.
• Operation Enabled: Der Antrieb kann Bewegungsbefehle ausführen.
• Quick Stop Active: Quick Stop ist aktiviert, der Antrieb stoppt so schnell wie möglich.
• Fault Reaction Active: Der Antrieb reagiert auf einen erkannten Fehler—er führt entsprechende Sicherheitsmaßnahmen durch.
• Fault: Ein Fehlerzustand wurde erkannt; der Antrieb muss zurückgesetzt werden.

Übergänge

Zustandsübergänge werden von Bits im Controlword (6040h) gesteuert, das vom Master an das Gerät gesendet wird. Der Antrieb meldet seinen aktuellen Zustand über das Statusword (6041h) zurück.

Ein vereinfachtes Diagramm:

                    +------------------------+
                    |        Start           |
                    |        (0) •           |
                    +-----------+------------+
                                |
                                v
           +---------------- Not ready ---------------+
           |               to switch on               |  
           |                    (1)                   |
           +-------------------+----------------------+
                                |
                                v (2)
                    +-----> Switch on disabled <-----+
                    |              (2)               |
                    |                                 |
                    |(7)                              |(10)
                    |                                 |
                    v                                 v
           +----- Ready to switch on <-----------------+
           |            (3)            |
           +-----------+---------------+
                       |
                       v (4)
                 Switched on
                    (4)
                       |
                       v (5)
                 Operation enabled
                    (5)
                       |
                    +--+---------+
              (6)   |            |    (9)
  Quick stop active <            > Power-off or reset
        (6)         <            >
                    +------------+
                       ^
                       | (11)
                       +
                       |
           +------+
           |      |
           v      |
        Fault <--+
        (15)
           |
        (14)
           v
  Fault reaction active
        (14)
           |
        (13)
           v
  Restarts at Switch on disabled (2)

Eine detaillierte Beschreibung ist in der CiA 402 Spezifikation enthalten.

Aktueller Zustand	Nächster Zustand	Übergangsbefehl	Steuerwort Bits (15...0)	Statuswort nach Übergang (15...0)
Not ready to switch on	Switch on disabled	Automatisch nach Initialisierung	xxxxxxxxxxxxxxxx (kein ext. Befehl)	xxxxxxxx x1xx0000
Switch on disabled	Ready to switch on	Shutdown	xxxxxxxxxx000110 (0x0006)	xxxxxxxx x01x0001
Ready to switch on	Switched on	Switch On	xxxxxxxxxx000111 (0x0007)	xxxxxxxx x01x0011
Switched on	Operation enabled	Enable Operation	xxxxxxxxxx001111 (0x000F)	xxxxxxxx x01x0111
Switched on	Ready to switch on	Shutdown	xxxxxxxxxx000110 (0x0006)	xxxxxxxx x01x0001
Operation enabled	Switched on	Disable Operation	xxxxxxxxxx000111 (0x0007)	xxxxxxxx x01x0011
Operation enabled	Quick stop active	Quick Stop	xxxxxxxxxx000010 (0x0002)	xxxxxxxx x00x0111
Quick stop active	Switch on disabled	Disable Voltage	xxxxxxxxxx000000 (0x0000)	xxxxxxxx x1xx0000
Switched on	Switch on disabled	Disable Voltage	xxxxxxxxxx000000 (0x0000)	xxxxxxxx x1xx0000
Ready to switch on	Switch on disabled	Disable Voltage	xxxxxxxxxx000000 (0x0000)	xxxxxxxx x1xx0000
Operation enabled	Fault reaction active	Fehler erkannt (int. Übergang)	Automatisch (kein Steuerwort)	xxxxxxxx x0xx1111
Fault reaction active	Fault	Intern nach Fehlerreaktion	Automatisch (kein Steuerwort)	xxxxxxxx x0xx1000
Fault	Switch on disabled	Fault Reset	xxxxxxxx1xxxxxxx (0x0080)	xxxxxxxx x1xx0000

Controlword (6040h Objekt)

Das Controlword ist das zentrale Steuerobjekt (Index 6040h), mit dem der Master den Zustand und das Verhalten des Antriebs steuert. Es handelt sich um ein 16-Bit-Wort, wobei jedes Bit (bzw. Bitgruppen) bestimmte Aktionen oder Anforderungen am Antrieb auslösen, wie Zustandswechsel oder Bewegungsbefehle.

Wichtige Bit-Funktionen

Bit	Name	Beschreibung
0	Switch On	Fordert das Einschalten des Antriebs an
1	Enable Voltage	Schaltet die interne Spannungsversorgung frei
2	Quick Stop	Fordert schnelles Stoppen der Bewegung an
3	Enable Operation	Vollständige Freischaltung der Achse
7	Fault Reset	Fehler quittieren/zurücksetzen
8	Halt	Bewegung anhalten ohne den Antrieb zu deaktivieren
9	Operation Mode Specific	Wird in bestimmten Betriebsmodi verwendet
10	Reserved	-
11-15	Hersteller-spezifisch	-

Die Kombination und zeitliche Abfolge dieser Bits bestimmen exakt, wie die State Machine zwischen Zuständen wechselt. Zum Beispiel: Für den Wechsel von „Switch On Disabled“ zu „Operation Enabled“ müssen die Bits 0, 1 und 2 gesetzt werden, anschließend Bit 3.

Statusword (6041h Objekt)

Das Statusword (Index 6041h) ist ein 16-Bit-Wort, das vom Antrieb an den Master gesendet wird und den aktuellen Status signalisiert. Durch das Auslesen des Statuswords erkennt der Master den aktuellen Zustand des Antriebs in der CiA 402 State Machine.

Repräsentative Bit-Bedeutungen

Bit	Name	Beschreibung
0	Ready to Switch On	Antrieb ist bereit zum Freischalten
1	Switched On	Antrieb ist freigeschaltet
2	Operation Enabled	Antrieb ist für Bewegungen freigegeben
3	Fault	Fehler liegt vor
4	Voltage Enabled	Interne Spannung liegt an
5	Quick Stop	Quick Stop Funktion ist aktiv
6	Switch On Disabled	Antrieb ist deaktiviert
7	Warning	Warnung liegt vor (kein Fehler)
8	Manufacturer Specific	*1)
9	remote
10	target reached	Position ist innerhalb der Ziel-Toleranz
11	internal limit active	Grenze laut 607D Objekten erreicht
12,13	Operation Mode specific	-
14,15	Hersteller-spezifisch	-

Hinweis:
*1) MovingCap und Festo-Antriebe nutzen dieses Bit für den Zustand „Drive Moving”.

Betriebsarten / Modes of Operation (6060h Objekt)

Operation mode (Index 6060h) bestimmt den Funktionsmodus, in dem der Antrieb arbeitet. Jeder Modus unterstützt ein anderes Steuerparadigma (z.B. Positionsregelung, Geschwindigkeitsregelung, Drehmomentregelung).

6060h Modes of Operation

Wert (Dezimal)	Mode Name	Anwendung
-128 bis -1	Hersteller-spez. Modus	Hersteller-spezifisch
0	Kein Modus zugeordnet	-
1	Profile Position Mode	Fährt Position mit definierten Profil
2	Velocity Mode	(veraltet, meist nicht unterstützt, siehe Mode 3)
3	Profile Velocity Mode	Fährt Geschwindigkeit mit Profilbeschleunigung
4	Profile Torque Mode	Steuert Drehmoment gemäß Profil
6	Homing Mode	Referenzfahrt ("Home"-Position anfahren)
7	Interpolated Position Mode	Fährt nach interpolierten Positionpunkten
8	Cyclic Synchronous Position	Synchrone Positionsregelung (Echtzeit)
9	Cyclic Synchronous Velocity	Synchrone Drehzahlregelung (Echtzeit)
10	Cyclic Synchronous Torque	Synchrones Drehmoment (Echtzeit)

Ein Servoantrieb unterstützt in der Regel nur einige der Betriebsmodi gemäß CiA 402. Häufig verwendete Modi sind - 1 = Profile Position Mode, - 3 = Profile Velocity Mode, - 6 = Homing Mode, - 8 = Cyclic Synchronous Position Mode.

Der aktuelle Modus kann mit Modes of operation display (6061h) ausgelesen werden.

Profile Position Mode

Profile Position Mode (PPM, Wert 1 für 6060h) ist einer der grundlegenden Positionsregelungsmodi im CiA 402. In diesem Modus bewegt der Antrieb seine Last zu einer Zielposition entlang eines Bewegungsprofils. Dabei können Parameter wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung eingestellt werden, was sanfte und kontrollierte Bewegungen ermöglicht. Der Modus eignet sich für Punkt-zu-Punkt-Positionierung, Ablaufbewegungen oder Indizierungsaufgaben.

Ablauf

1. Betriebsmodus (6060h) auf 1 setzen (Profile Position Mode).
2. Target position (607Ah) und gewünschte Profilparameter setzen.
3. Profile velocity (6081h), profile acceleration (6083h) und profile deceleration (6084h) konfigurieren.
4. Mit dem Controlword die Bewegung starten (z.B. durch Setzen des New Set-point Bits gemäß CiA 402).
5. Statusword und Position actual value (6064h) überwachen, um die Abwicklung zu bestätigen.

Wichtige Objekte für Profile Positioning

Index	Name	Beschreibung
6060h	Modes of Operation	Auf 1 setzen für Profile Position Mode
607Ah	Target Position	Zielposition
6081h	Profile Velocity	Maximal zulässige Geschwindigkeit
6083h	Profile Acceleration	Beschleunigungsrate
6084h	Profile Deceleration	Verzögerungsrate
6064h	Position Actual Value	Ist-Position
6040h	Controlword	Bewegt auslösen und Status verwalten
6041h	Statusword	Rückmeldung zum Zustand

Optional/zusätzliche Objekte: - 60F2h: Positioning Option Code (z.B. "relative" oder "absolute") - 6073h: Max Current – Max. Strom/Drehmoment/Kraft für den Antrieb - 607Dh.01h/607Dh.02h: Software Position Limit – Software-Endschalter

Profile Velocity Mode

Profile Velocity Mode (PVM, Wert 3 für 6060h) ermöglicht es, die Achsgeschwindigkeit direkt vorzugeben, wobei profilierte Beschleunigungs- und Verzögerungsrampen eingehalten werden können. Typische Anwendungen finden sich beispielsweise bei Förderbändern, Lüftern oder anderen Systemen, in denen eine konstante Geschwindigkeit gefordert ist.

Ablauf

1. Betriebsmodus (6060h) auf 3 setzen (Profile Velocity Mode).
2. Target velocity (60FFh) sowie gewünschte profile acceleration/deceleration (6083h/6084h) setzen.
3. Controlword verwenden, um Start, Stop oder Geschwindigkeitsänderungen auszulösen.
4. Velocity actual value (606Ch) und Statusword zur Überwachung auslesen.

Wichtige Objekte für Profile Velocity

Index	Name	Beschreibung
6060h	Modes of Operation	Auf 3 setzen für Profile Velocity Mode
60FFh	Target Velocity	Soll-Geschwindigkeit
6083h	Profile Acceleration	Beschleunigungsrampe
6084h	Profile Deceleration	Verzögerungsrampe
606Ch	Velocity Actual Value	Ist-Geschwindigkeit
6040h	Controlword	Steuerung Start/Stop/Halt
6041h	Statusword	Feedback und Zustandsüberwachung

Wichtige Object Dictionary Einträge

Die folgende Tabelle enthält einige wichtige Einträge gemäß CiA 402 Device Profile, die für Antriebssteuerung und -überwachung zentral sind.

Index	Name	Beschreibung	Typ
6040h	Controlword	Steuer- und Zustandswechsel (Master → Antrieb)	unsigned16
6041h	Statusword	Statusrückmeldung (Antrieb → Master)	unsigned16
6060h	Modes of Operation	Setzt Betriebsmodus des Antriebs	integer8
6061h	Modes of Operation Display	Aktueller Betriebsmodus	integer8
607Ah	Target Position	Zielposition für Profile Position Mode	integer32
6064h	Position Actual Value	Positionsrückmeldung	integer32
606Ch	Velocity Actual Value	Geschwindigkeit (Istwert)	integer32
6081h	Profile Velocity	Max. Geschwindigkeit bei Profile Position Mode	unsigned32
6083h	Profile Acceleration	Beschleunigungsrampe	unsigned32
6084h	Profile Deceleration	Verzögerungsrampe	unsigned32
60FFh	Target Velocity	Soll-Geschwindigkeit im Profile Velocity Mode	integer32
6098h	Homing Method	Auswahl Homing-Strategie	integer8
607Dh.01h	Min position limit	Software-Endschalter Minimum	integer32
607Dh.02h	Max position limit	Software-Endschalter Maximum	integer32
6073h	Max Current	Max. Strom/Drehmoment/Kraft	unsigned16
6075h	Motor Rated Current	Nennstrom für Antrieb/Motor	unsigned32
6078h	Current Actual Value	Aktueller Motorstrom	integer16

Positionsskalierung / User-Defined Units

Positionsskalierung in CiA 402 kombiniert konfigurierbare Skalierungsparameter mit festen Motor-/Encoder-Eigenschaften, um interne Positionseinheiten (Inkremente) in anwenderspezifische/technische Einheiten umzuwandeln.

Motor-/Encoder-Systemeigenschaften (608Fh)

• 608Fh: Position Encoder Resolution
• 608Fh.01 encoder_increments: Inkremente je Motordrehung
• 608Fh.02 motor_revolutions: Motordrehungen pro Encoderumdrehung
• Beispiel: Bei einem 16-bit Inkremental-Encoder: 608Fh.01 = 65.536, 608Fh.02 = 1 (üblicherweise 1, außer bei nicht 1:1-Getriebe zwischen Motor und Encoder)

Hinweis:
Diese Werte spiegeln Hardware-Eigenschaften wider und sollten nur bei Hardwarewechsel verändert werden.

Konfigurierbare Skalierung (6091h und 6092h)

• 6091h: Gear Ratio
• 6091h.01h motor_revolutions: Anzahl Motordrehungen
• 6091h.02h shaft_revolutions Anzahl Abtriebsumdrehungen

• Beispiel: 5 Motordrehungen pro 2 Abtriebsumdrehungen → 6091h.01h = 5, 6091h.02h = 2

• 6092h: Feed Constant

• 6092h.01h feed: Technische Einheit pro Abtriebsumdrehung (z.B. mm, μm)
• 6092h.02h shaft_revolutions: Anzahl Abtriebsumdrehungen
• Beispiel: Zahnriemenachse mit 100 mm pro Umdrehung, Skala μm: 6092h.01h feed = 100.000, 6092h.02h = 1

Formeln zur Positionsskalierung

Größe	Formel (sprachlich)	Formel (mit CiA 402-Objekten)
Encoder resolution	Encoder_resolution = encoder_increments / motor_rev	608Fh.01h / 608Fh.02h
Gear ratio	Gear_ratio = motor_revolutions / shaft_revolutions	6091h.01h / 6091h.02h
Feed constant	Feed_constant = feed / shaft_revolutions	6092h.01h / 6092h.02h
Interne Positionseinheit	Pos_internal = Pos_user × Encoder_resolution × Gear_ratio / Feed_constant	Pos_user × (608Fh.01h / 608Fh.02h) × (6091h.01h / 6091h.02h) / (6092h.01h / 6092h.02h)
		oder: Pos_user × (608Fh.01h × 6091h.01h × 6092h.02h) / (608Fh.02h × 6091h.02h × 6092h.01h)
Position als Anwendergröße	Pos_user = Pos_internal × Feed_constant / (Encoder_resolution × Gear_ratio)	Pos_internal × (6092h.01h / 6092h.02h) / [ (608Fh.01h / 608Fh.02h) × (6091h.01h / 6091h.02h) ]
		oder: Pos_internal × (608Fh.02h × 6091h.02h × 6092h.01h) / (608Fh.01h × 6091h.01h × 6092h.02h)

Beispiel

Gegeben: - Motor-Encoder = 65.536 Inkremente je Motordrehung (608Fh.01h = 65536, 608Fh.02h = 1) - Gear ratio: 1 Abtriebsumdrehung pro 5 Motordrehungen (6091h.01h = 5, 6091h.02h = 1) - Feed constant: 100 mm pro Abtriebsumdrehung (6092h.01h = 100, 6092h.02h = 1)

Anwendereinheit / user-defined unit pro internen Encoder-Inkrement = (Feed constant) / (Gear ratio × Encoder resolution) = (100 mm/U) / (5 × 65.536 Inkremente/U) = 0,00030517578125 [mm / Inkrement]

Beispiel: 80.000 interne Inkremente Pos_user = 80.000 × 0.00030517578125 ≈ 24,41 mm

Hinweis:
- Die Werte in 608Fh spiegeln Hardwareeigenschaften wider und sollten nur bei Hardwareänderung angepasst werden. - Die Skalierungsparameter (6091h, 6092h) müssen zur Applikation und gewünschten Einheit passen. - Die Einheit der feed constant (z.B. μm, mm, Grad) bestimmt die technische Größe für alle Positionswerte, die über die CiA 402-Objekte ausgetauscht werden.

Glossar

Begriff	Beschreibung
CiA 301	Kommunikationsprofil, definiert von CAN in Automation (CiA), das wesentliche CANopen-Anwendungsschichtdienste, -protokolle und -kommunikationsobjekte spezifiziert (u.a. NMT, PDO, SDO, SYNC, EMCY). Ursprünglich für CAN-basierte eingebettete Systeme entwickelt, bildet CiA 301 die Basis zahlreicher Geräteprofile, einschließlich CiA 402. Es findet auch Verwendung in weiteren Kommunikationstechnologien, insbesondere als \"CANopen over EtherCAT\" (CoE) von Beckhoff in EtherCAT-Systemen. Festgelegt in EN 50325-4.
CiA 402 (DS 402)	Geräteprofil für elektrische Antriebe definiert von CAN in Automation (CiA). Es bietet ein universelles Interface und standardisiertes Verhalten zur Steuerung unterschiedlicher elektrischer Antriebe (z.B. Servoantriebe, Frequenzumrichter). Ursprünglich Bestandteil des CANopen-Protokolls als "CANopen Device Profile", es wird heute aber auch häufig eingesetzt für EtherCAT, POWERLINK, TCP/IP. Definiert in IEC61800-7-201 als standardisiertes Profil für elektrische Antriebssysteme (PDS).
CAN (Controller Area Network)	Robustes Kommunikationsbussystem Feldbus im Fahrzeugbereich und Automatisierung.
CANopen	Kommunikationsprotokoll und Gerätespezifikation für Automatisierung.
CiA (CAN in Automation)	Internationale Nutzer- und Herstellervereinigung für Entwicklung und Unterstützung CAN-basierter Protokolle.
Objektverzeichnis (OD)	Standardisierte Tabelle für Organisation von Kommunikations- und Geräteparametern eines CANopen-Geräts.
SDO (Service Data Object)	Protokoll für Peer-to-Peer-Kommunikation und Parameterzugriff in CANopen-Netzwerken.
PDO (Process Data Object)	Zeitkritisches Objekt zur Datenübertragung von Prozessdaten in Echtzeit.
NMT (Network Management)	Protokoll zur Verwaltung von Zuständen (Initialisierung, Pre-Operational, Operational, Stopped) in CANopen.
SYNC-Objekt	Synchronisationsobjekt für Knotenaktionen im Netzwerk.
EMCY (Emergency Message)	Objekt zur sofortigen Meldung von Fehlern/Störungen an eine Steuerung.
Antriebs-Zustandsautomat	Standardisierter Zustandsautomat (CiA 402) für Steuerung von Antriebszuständen und Übergängen.
Betriebsarten (Modes of Operation)	Betriebsarten für Bewegungssteuerung (Position, Geschwindigkeit, Homing).
TPDO/RPDO (Transmit/Receive PDO)	Richtungsbezogenes PDO für Senden/Empfangen von Daten (TPDO/RPDO).
Heartbeat/Node Guarding	Mechanismen zur Knotenüberwachung und Fehlererkennung im Netzwerk.
Controller	Netzwerk steuernder Knoten. Steuert andere Knoten; fungiert als NMT-Controller und SDO-Client
Device	Gesteuerter Knoten. Vom Controller gesteuert; fungiert als NMT-Device und SDO-Server
SDO Client	Dienste anfragender Knoten / Controller. Fragt Daten vom SDO Server an.
SDO Server	Dienste bereitstellender Knoten / Device. Antwortet auf Anfragen vom SDO Client.

Beispiel zur Verdeutlichung:
Eine CANopen PC-Software wie Kickdrive fungiert als NMT-Controller und SDO-Client, während ein CANopen-Knoten, z.B. ein Servoantrieb, als NMT-Device und SDO-Server agiert.