Energieeffizienz in CANopen-Netzwerken CiA-Mitglieder spezifizieren zusätzliche Funktionen

Alle sind sehr \’grün\‘: Spätestens seit dem Tsunami vor der japanischen Küste und dem damit zusammenhängenden Unfall in Fukushima wollen viele Menschen ohne Atomkraftwerke auskommen. Dies impliziert, dass wir den Energieverbrauch senken müssen. Das käme übrigens auch unser Umwelt zugute. Wenn man die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten näher betrachtet, stellt man fest, dass der Nichtverbrauch von Energie die beste Option ist. Auf die Klimaanlage zu verzichten, den Aufzug nicht zu benutzen, das Licht nicht unnötig brennen zu lassen, die Maschine während der Pause und am Wochenende abzuschalten ist das Optimum. In den meisten elektronischen Steuerungen konnte der Anwender das schon immer tun. Dafür braucht man keine speziellen Kommunikationsfunktionen. Dies gilt auch für Maschinen und Anlagen, die mit CANopen-Netzwerken ausgerüstet sind. Aufzugfahrt im Stromsparmodus Ist aber unter gewissen Bedingungen eine energieeffizientere Betriebsart möglich, kann dies über ein Kommunikationssystem wie CANopen gesteuert werden. Ein typisches Beispiel sind Aufzugssteuerungen in Bürogebäuden: Nach Geschäftsschluss und am Wochenende wird der Aufzug nur noch von dem Wachpersonal genutzt und muss nicht mit höchster Geschwindigkeit fahren, um möglichst viele Menschen zu transportieren. Deshalb wurden für das CANopen-Aufzugsprofil (CiA 417) acht Energieeffizienzklassen (Betriebsarten) festgelegt. Diese kann der Hostcontroller unter gewissen Bedingungen über das Kommunikationssystem in den angeschlossen Geräten einstellen. Der Mechanismus ist generalisiert auch für andere Profile in der Spezifikation CiA 302-9 beschrieben. Es gibt maximal acht einstellbare Klassen, in denen ein CANopen-Gerät mit reduzierter Leistung und damit mit geringerem Energiebedarf betrieben werden kann. Sie sind in dem jeweiligen Geräteprofil definiert oder herstellerspezifisch. S8 ist die Klasse, in der am wenigsten Energie benötigt wird und S0 die Klasse ohne Leistungseinschränkungen, aber mit dem höchsten Energiebedarf. Allerdings wird auch in dieser Betriebsart die Energie möglichst effizient genutzt. Geräteprofil zur Festlegung des Energieverbrauchs Dass die Hersteller von CANopen-Geräten ihre Produkte auf einen möglichst geringen Energiebedarf auslegen, ist selbstverständlich oder sollte es zumindest sein – nicht erst seit heute. Die durch zu hohen Energiebedarf verursachten Klimaänderungen sind nicht erst jetzt ein Problem. Aber selbst bei den energiesparsamsten Geräten verschlechtert sich die Energieeffizienz im Laufe der Lebenszeit. Die durch Alterung bedingte Erhöhung des Energiebedarfs bleibt in der Regel unentdeckt. Deshalb entwickelte die Anwender- und Herstellervereinigung CAN in Automation (CiA) ein Geräteprofil zur Feststellung des Energieverbrauches (CiA 458). Dies Profil kann als zweites logisches Gerät in jedem CANopen-Gerät – vor allem in Einheiten mit Aktuator-Funktionen – implementiert werden. Das CANopen-Objektverzeichnis bietet Platz für bis zu acht logische Geräte. Dazu ist der Adressraum in 2048-Parameter-Blöcke unterteilt, wobei jeder Parameter bis zu 254 Subparameter umfassen kann. Ein elektrischer oder hydraulischer Antrieb kann also ein zusätzliches Energiemessgerät implementieren. In diesem sind die ursprünglichen Energieverbrauchswerte hinterlegt. Außerdem misst es die aktuellen Werte und vergleicht sie mit den ursprünglichen. Verschlechtert sich nun der Energiebedarf durch Alterung oder andere Gründe, kann die Steuerung dies per SDO als Prozentwert auslesen und im gegebenen Fall den Anwender über eine sinkende Energieeffizienz informieren. Einflussnahme auf Entwicklung der Spezifikationen möglich Da die meisten Controller für elektrische Antriebe ohnehin Strom, Spannung und Energie intern messen, ist es ohne großen Aufwand möglich, diese Werte auch im CANopen-Objektverzeichnis zur Verfügung zu stellen. Eine mathematische Aufbereitung der Daten (z.B. als Prozentwert) dürfte ebenfalls kein Problem darstellen. Um die prozentualen Verbrauchswerte vergleichbar zu machen, ist eine Referenzfahrt sinnvoll. Bei der inauguralen Fahrt wird der Wert auf 100% gesetzt und die zugehörigen absoluten Werte im Festwertspeicher gesichert. Wiederholt das Gerät in einstellbaren Perioden die Referenzfahrt, erhält man über die Einsatzdauer eine Historie der Energieeffizienz. Dies kann der Hostcontroller per SDO auslesen oder das Gerät merkt sich die Daten optional in einem lokalen Speicher. Da die Spezifikationen CiA 458 und CiA 302-9 noch nicht endgültig verabschiedet sind, besteht noch die Möglichkeit, Einfluss auf diese Dokumente zu nehmen. Vor allem Anbieter von CANopen-Antrieben sind aufgefordert, sich bei Interesse mit dem CiA-Büro in Verbindung zu setzen.