CANopen. Se creó en 1986 por Bosch con el objetivo de reducir el cableado en los coches. Se convirtió en estándar en 1993 (ISO11898). Es utilizado por la mayoría de fabricantes europeos como Mercedes Benz, Renault, dada su robustez y eficacia, se utiliza en aplicaciones industriales como en transporte público, entre otras. CANopen trabaja en modo difusión. Los mensajes se direccionan con ID, no con las direcciones de los nodos. El sistema de gestión de bus carece de un elemento central de control (maestro), y cualquiera puede acceder y enviar o recibir datos. La información posee una longitud limitada de hasta 8 bytes. Se presenta un sistema de prioridades no destructivo.

Refiriéndonos al sistema de errores, elimina cualquier nodo defectuoso para mantener la conexión entre el resto de nodos activa. Las velocidades máximas son de 1 Mbps para 30m y 10 kbps para 5 km, aunque depende de la topología y el número de dispositivos. La capa física presenta unos cables de par trenzado de dos o cuatro hilos, además hay resistencias terminadoras (LT).

Método de transmisión diferencial: se definen dos niveles de tensión; cuando entre ellos hay una diferencia de 2 V, se pasa un cero (dominante); si, por el contrario, no hay diferencia, significa que se está mandando un 1.

En cuanto a topología, CANopen contempla dos tipos básicos de conexionado:

• Cadena (daisy chain). Los dispositivos se conectan mediante un cable de bus.
• Derivaciones (drop lines). Se trata de una serie de derivadores (FAP) conectados en línea mediante un cable principal (Trunk line). Provocan reflexiones, buscando no superar los 30 cm.

Los conectores: DB9, RJ45, abierto, mini-pin de 5 pines.

La capa de enlace. La estructura del paquete está compuesta por un identificador de 11 bits y bit RTR de solicitud de transmisión. Para el acceso al medio, se establece un método de arbitraje de paridad a bit. Se hace una operación AND lógica donde el 0 tiene más prioridad que el 1. La gestión de errores: el bit ASK es emitido recesivo y debe ser activado dominante por algún receptor. Se emplea un CRC de 15 bits para detectar cambios accidentales en datos. La trama de error se produce si se reconoce, por lo que los estados de error tienen dos contadores de errores: TEC (contador de errores de transmisión) y REC (contador de errores de recepción). La fragmentación de paquete: si se van a enviar más de 8 bytes, se fragmenta el dato creando paquetes de 7 bytes. El primer byte se usa para especificar la secuencia del paquete.

Diccionario de objetos. Cada objeto debe ser indexado. Cada dispositivo debe tener EDS. Es una hoja de datos electrónica que describe: las funcionalidades de comunicación, los parámetros de comunicación, las características, el funcionamiento, etc. No hay direcciones, sino identificadores COB-ID. Se pueden presentar los siguientes servicios:

• PDO. Servicio de objeto de proceso (tareas cíclicas en tiempo real).
• SDO. Servicio de objetos de datos, tareas de baja prioridad, acíclicas, se usa en fase de configuración.
• SFO. Objetos funcionales especiales (sincronización, emergencia y errores).
• MNT. Gestión de red.

Profibus. Nació en 1989 en Alemania y se encuentra por todo el mundo. Posee varias variantes:

• FMS. Nivel OSI 7. Está orientado al intercambio de grandes cantidades de información entre autómatas.
• DP. Periferia descentralizada. El nivel físico es montado sobre el RS-485. Es mucho más rápido, aunque maneja un volumen medio de datos.
• PA. DP ampliado. Es una variante de Profibus DP que permite la conexión de elementos de periferia con clasificación EX (seguridad extrínseca, zonas de riesgo de explosión). Se produce la comunicación con una reducción de voltajes y corrientes.

En Profibus podemos encontrar dos tipos de dispositivo: maestro y esclavos. Los maestros son los que inician las comunicaciones. También son llamados estaciones activas. Por otro lado, los esclavos o estaciones pasivas, que confirman la recepción y mandan mensajes a petición del maestro.

Profibus DP. Encontramos dos tipos de maestro:

• DPM1. Funcionamiento normal de un maestro (PLCs).
• DPM2. Aparatos de programación, configuración, diagnóstico.

Los esclavos DP – Slave son sensores y actuadores periféricos asignados a un único maestro. La transferencia DPM1 a Slave se produce de modo cíclico de envío-recepción.

Modo sync. Los esclavos congelan sus salidas hasta el siguiente sync, momento en que vuelcan sus salidas al campo. Modo freeze, los esclavos congelan sus entradas hasta que reciben un freeze hasta que actualizan sus datos. Si la respuesta llega a tiempo, se activa el modo OPERATE. Si la respuesta se retrasa, se activa el modo CLEAR y se fija la salida de todos los esclavos a modo seguro.

La capa física basada en RS-485. Utiliza un bus terminado en ambos extremos. El medio empleado es un cable de par trenzado apantallado. La velocidad puede variar entre 9.6 kbps (1200 m); con repetidores hasta 4800 m; hasta 12 Mbps (100 m). Se pueden conectar 32 estaciones, pudiéndose ampliar este número hasta 127 con el uso de repetidores.

La capa de enlace. El enlace al medio se puede realizar por testigo (Token) o muestreo (polling). El testigo: el intercambio de datos entre estaciones activas (maestros) y estaciones pasivas (esclavos) son producidos por un método de paso de testigo. Estos se producen entre maestros en orden ascendente de direcciones. Por lo tanto, el ID más bajo inicia el proceso tras el encendido o si se produce una pérdida del testigo. El muestreo solo emite el maestro que tiene el testigo a los esclavos que tienen asignados, o a otros maestros. Se pueden enviar mensajes a un único destinatario, a todos (broadcast), o a un grupo de ellos (multicast). Existe además la posibilidad de enviar mensajes con 4 formas:

• SDA. Envío de datos de confirmación.
• SDN. Envío de datos sin confirmación.
• SRD. Envío de datos en respuesta.
• CSRD. Envío cíclico de datos con respuesta.

El nivel de aplicación:

• FMS (Fieldbus Message Specification). Se ve como un proveedor de servicios.
• LLI (Lower Layer Interface). Adaptación de nivel 7 al 2. Se controla el flujo y la monitorización de conexión. Las comunicaciones soportadas, tanto sin conexión, como con conexión, de maestro-maestro, maestro-esclavo.
• FMA (Fieldbus Management Services). Gestión de contexto, gestión de configuraciones y gestión de fallos.