Nach den erfolgreichen Interviews mit Martin Buchwitz und Roland Wagner haben wir heute Holger Zeltwanger im Janz Tec Blog zu Gast. Er arbeitet bereits seit zwanzig Jahren für die internationale Anwender- und Herstellervereinigung CAN in Automation (CiA). Davor war er bei verschiedenen Verlagen als Fachredakteur für Elektronik und Datenverarbeitung tätig. Er ist Mitarbeiter in mehreren nationalen und internationalen Normungsgremien; beispielsweise leitet er seit über zehn Jahren die ISO Task Force „Controller Area Network“, die für die Normenreihe ISO 11898 verantwortlich ist.
Herr Zeltwanger, wir sind gespannt: Was gibt es im Umfeld von CANopen an Neuigkeiten?
CANopen ist ein sehr flexibles Kommunikationssystem für eingebettete Steuerungen und wird deshalb auch in Anwendungen eingesetzt, an die seine „Eltern“ nicht im Traum gedacht haben. Der Kebab-Roboter ist sicherlich ein extremes Beispiel, aber auch der Einsatz in Servicerobotern und in automatischen Drehtüren war ursprünglich so nicht geplant.
Von neuen Anwendungsgebieten erhalten wir Standardisierungswünsche bezüglich der CANopen-Profile, um eine Interoperabilität der Geräte zu ermöglichen. Angefragt sind derzeit Profile für Wiegezellen, für Eisenbahn-spezifische Gewerke, für Anbaugeräte an Straßendienst-Fahrzeuge usw. In Arbeit befindet sich ein Anwendungsprofil für Pedelecs sowie andere Leicht-Elektro-Fahrzeuge. Dieses Profil schließt ein Energiemanagementsystem ein, so dass es sich auch für viele andere Anwendungen eignet. Außerdem erweitern und verbessern wir ständig die mehr als 100 CANopen-Spezifikationen.
Ist für den CAN-Bus noch Wachstum zu erwarten?
Da die meisten CAN-Netzwerke in Fahrzeugen aller Art eingesetzt werden und insbesondere die Automobilindustrie auch in den nächsten Jahren die meisten Steuergeräte über CAN vernetzen wird, wächst der CAN-Markt mit jeder neuen Elektronikfunktion. Insbesondere das untere Ende der Personenkraftwagen bietet noch genügend Potenzial für Wachstum. Andere Märkte, insbesondere so konservative wie Baumaschinen, Eisenbahnen, Schiffe, usw. stehen immer noch am Anfang der CAN-Einführung.
Wie sehen Sie die Zukunft des CAN-Busses vor dem Hintergrund der immer stärker werdenden Ethernet-basierten Bus-Systeme wie EtherCAT, ProfiNET oder Powerlink?
Die heterogene Welt der industriellen (sprich: echtzeit-fähigen) Ethernet-Lösungen spielt vor allem dort eine Rolle, wo der Anwender nicht das Kommunikationssystem, sondern den Steuerungshersteller wählt und dann notgedrungen die favorisierte Ethernet-Lösung mitgekauft. Oft werden unterlagert weiterhin CAN-basierende Kommunikationssysteme (etwa CANopen oder DeviceNet) eingesetzt. Insbesondere für einfache Geräte, die keinen 32-bit-Prozessor benötigen, der für die höheren Ethernet-Protokolle aber oft erforderlich ist. Es ist auch nicht alles Ethernet, was sich so nennt. Bei einigen sogenannten Ethernet-Systemen ist nur die physikalische Übertragung Ethernet-kompatibel; schon das Datenverbindungsprotokoll ist technologie-spezifisch. Außerdem sind CAN-basierende Netzwerke zuverlässiger und robuster gegen Störungen. Hinzu kommt, dass CAN-Schnittstellen deutlich preiswerter sind als Ethernet-basierende. Ganz zu schweigen von dem größeren Platzbedarf für eine Ethernet-Schnittstelle.
Performance und Durchsatz sind bei EtherCAT wesentlich höher als bei CAN. Droht der CAN-Bus durch EtherCAT abgelöst zu werden?
Schneller ist nicht immer besser. EtherCAT ist ein Master/Slave-Kommunikationssystem: Fällt der Master aus, steht das System. CAN bietet dagegen Multimaster-Fähigkeit. Außerdem sind CAN-Netzwerke nicht nur robuster und zuverlässiger, sondern lassen sich auch einfacher diagnostizieren, indem entsprechende Werkzeuge an jeder Stelle des Netzwerkes angeschlossen werden können.
Die Automobil-Industrie mit ihren hohen Stückzahlen ist außerdem ein Garant, dass vom Mikrocontroller bis zu den Werkzeugen mehrere unabhängige Quellen für Produkte und Dienstleistungen zur Verfügung stehen. Außerdem gibt es den CiA als unabhängige Nutzerorganisation, die nicht vom „Geldhahn“ eines Hauptsponsors abhängt. Deshalb wird auch in der Automatisierungstechnik der Einsatz von CAN-Netzwerken weiterhin zunehmen. Übrigens: Die meisten CAN-Netzwerke nutzen derzeit nicht die verfügbare Bandbreite aus. Außerdem lässt sich in vielen Fällen die Kommunikation noch optimieren, um die Buslast zu reduzieren.
Im Moment wird – getrieben durch die Automobil-Industrie – an dem CAN Flexible Data Rate (CAN–FD) Protokoll gearbeitet. Ziel ist, den Datendurchsatz für CAN–Netzwerke zu erhöhen. Wird CAN–FD auch in der Automatisierungsindustrie benötigt? Wo sehen sie die Haupteinsatzfelder? Wie sieht es mit der Kompatibilität zu bestehenden Geräten aus?
CAN-FD wird zwar wie CAN von der Automobilindustrie getrieben, aber auch die anderen CAN-Anwender haben ein großes Interesse an mehr Datendurchsatz, insbesondere für das Herunterladen von Software und für die Konfiguration von Geräten. Außerdem hat die Automatisierungsindustrie ein vehementes Interesse an der von CAN-FD zur Verfügung gestellten höheren „Payload“: CAN-FD-Nachrichten können bis zu 64 Byte übertragen (bisher ist Länge des Datenfeldes auf acht Byte begrenzt). Übrigens war CiA als Vertreter der Nicht-Autoindustrie, von Beginn an in die CAN-FD-Entwicklung involviert (umfassende Informationen dazu im CAN Newsletter).
In Detroit haben mehrere Chip-Hersteller anlässlich des vom CiA organisierten CAN-FD TechDay’s erste Produkte in diesem Bereich angekündigt. Prototypen werden schon in den nächsten Wochen und Monaten verfügbar sein. Auf der EmbeddedWorld 2013 in Nürnberg wird der CiA ein CAN-FD-Netzwerk mit hoffentlich verschiedenen Controllern im Betrieb zeigen können. Die Rückwärtskompatibilität zu CAN ist gewährleistet. Um auch einen gemischten Betrieb zu ermöglichen, müssen die Teilnehmer, die nur CAN können, abgeschaltet werden. Dies lässt sich mit Hilfe von speziellen CAN-Transceivern realisieren, die ein selektives Aufwachen unterstützen.
Welche Ziele haben Sie sich persönlich für die Zukunft noch gesetzt?
Ich habe noch fünfeinhalb Jahre bis zu meiner offiziellen Rente. Bis dahin möchte ich CAN-FD und die individuell wieder aufweckbaren CAN-Transceiver in möglichst vielen Märkten etablieren. Ich möchte CAN und CAN-FD zu einer Kommunikationstechnik verschmelzen. Es soll nur noch CAN-Controller geben, die auch das CAN-FD-Protokoll unterstützen. Ich denke, dass ich noch die Entwicklung von speziellen CAN-Transceivern begleiten werde, die höhere Datenraten erlauben. Mit herkömmlichen Transceivern wird man sich bei einer Linientopologie mit 8 Mbit/s begnügen müssen.
Wer mich kennt, weiß, dass ich eventuell auch nach meinem offiziellen Ruhestand noch „unruhig“ sein werde, indem ich die Weiterentwicklung beziehungsweise den Einsatz von CAN aktiv begleiten werde – sei es als „Trainer“ oder als „Schreiberling“. Immer unter der Voraussetzung, dass meine Gesundheit dies erlaubt.
Herr Zeltwanger, wir wünschen Ihnen weiterhin alles Gute und bedanken uns noch einmal für das aufschlussreiche Interview!
