Als Feldbus oder LAN bezeichnet man die Zusammenschaltung mehrerer Einzelgeräte unter Verwendung einer einzigen, mehradrigen, elektrischen Leitung, über die mittels digitaler Kommunikation Informationen ausgetauscht werden können. Die Anzahl der Adern einer Leitung sowie das verwendete Protokoll, die maximale Übertragungsgeschwindigkeit und der damit einhergehende maximale Datendurchsatz und die maximale Leitungslänge sind vom jeweiligen Feldbus-Typ abhängig und können stark voneinander abweichen.

In der Anlagentechnik gibt es verschiedene Bus-Typen, die sich im Aufbau und ihren technischen Eigenschaften stark unterscheiden. Die Vor- und Nachteile eines jeden Typs ergeben sich prinzipiell aus dem Einsatzgebiet und der Kompatibilität mit weiteren verwendeten Systemkomponenten. Je nach Struktur und Art der Einbindung in eine bestehende Anlage kann hier ein Bus-Typ besser oder schlechter geeignet sein.

Bekannteste Vertreter sind hier das Ethernet, das vorwiegend zur Verbindung von Computern verwendet wird, aber auch Einzug in die Anlagentechnik hält, LON und EIB, die vorwiegend in der Gebäudeleittechnik eingesetzt werden, oder ältere Vertreter wie RS485 und RS422, die aufgrund der niedrigen Störanfälligkeit und langen Übertragungsstrecken in Industrieanlagen eingesetzt werden.

Das selbstadressierende CANmeleon®-System wurde entwickelt, um die komplexen Aufgaben großer Messanlagen besser bewältigen zu können und die hohen technischen und arbeitsintensiven Installations- und Modifikationsprozesse auf ein Minimum zu reduzieren. Dies ist vor allem bei mobilen Messanlagen notwendig, da hier wiederholt viel Zeit in die Installation und Deinstallation der Anlage investiert werden muss.

Allgemeiner Aufbau des CANmeleon®-Systems
Aufgabe und Einsatzgebiet einer solchen Messanlage ist es, beliebige Daten vieler einzelner Messpositionen zu sammeln und an zentraler Stelle aufzuzeichnen oder direkt auszuwerten. Für dieses System wird ein Feldbus-Netzwerk verwendet. Viele einzelne Module werden mit einer einzigen Leitung miteinander verbunden. Jedes Modul erhält eine spezifische Adresse, unter der das Modul direkt und ohne Störungen durch andere Kommunikationsteilnehmer abgefragt werden kann.
(CAN-Node)

Ebenfalls mit dem Netzwerk verbunden ist eine intelligente Einheit, die die Kommunikation mit den angeschlossenen Einzelgeräten leitet und dessen Aufgabe darin besteht, alle aktuellen Messwerte einzusammeln und für die direkte oder zeitverzögerte Auswertung bereitzustellen.
(CAN-Server)

Das CANmeleon® wurde primär als eigenständiges, vollständig autarkes System konzipiert. Aus diesem Grund fiel die Wahl des Bus-Typs auf den sog. Controller Area Network-Bus (CAN). Dieser Bus-Typ wird vorwiegend in Fahrzeugen und Industrieanlagen eingesetzt und gilt derzeit als der störungsresistenteste Bus-Typ zwischen Controller-gestützten Einzelgeräten.

Systemoptimierung
Die Anpassbarkeit der Kommunikationsgeschwindigkeit (Baudrate) erlaubt eine einfache und individuelle Optimierung der Performance bei einem Maximum an Datensicherheit.

Verteilte Intelligenz
Als hervorstechenste Besonderheit eines CAN-Systems ist die Unabhängigkeit der einzelnen Knoten (CAN-Nodes) von zentralen Master-Einheiten. Die einzelnen Knoten senden zyklisch die ermittelten Messgrößen ohne speziellen Aufruf in das Netzwerk. Das bedeutet, dass der Zustand des Systems (z.B. der eines Gebäudes) direkt und vollständig auf dem Bus abgebildet wird. So können zu jedem Zeitpunkt und an jeder beliebigen Stelle bestimmte Größen herausgefiltert und verarbeitet werden.

Da die einzelnen Komponenten und Rechner-Einheiten unabhängig von einander agieren, können jederzeit Einzelsysteme hinzugefügt und entfernt werden, ohne dass das Gesamtsystem davon betroffen ist. Neue, lokal begrenzte Regelaufgaben, wie z.B. das Steuern von Beleuchtungseinrichtungen oder das Erfassen von Besucherzahlen, können ohne Änderungen an der zentralen Gebäudeleittechnik umgesetzt und optimiert werden.

Überwachung und Fehleranalyse
Der CAN-Bus wurde speziell für den Einsatz in störungsintensiven Umgebungen entwickelt. Die integrierten Störungsfilter vermindern die Einflussnahme elektromagnetischer Störquellen, wie z.B. Motoren, Pumpen, Sender, usw., und verhindern so die Verzerrung oder den Verlust von Messwerten.

Für den CAN-Bus gibt es von verschiedenen Herstellern einfach zu bedienende CAN-Spione. Diese Geräte können an jeder Stelle an das Netzwerk angeschlossen und so die Signalqualität, die Kommunikationsfolge und der Kommunikationsinhalt analysiert werden.

Netzwerk-Topologien des CANmeleon®
Prinzipiell ist die Topologie eines CAN-Netzwerks frei wählbar. Besonderheiten bei stark verzweigten Nerzwerken, wie z.B. die Wahl geeigneter Terminierungswiderstände und –positionen oder die maximale Datenrate, sind in der Norm DIN ISO 11898 und in der einschlägigen Literatur definiert.

Lineare Netzwerk-Topologie des CANmeleon® beim Einsatz als Feldmesssystem
Bei mobilen Netzwerken, die nur für temporäre Messungen auf- und abgebaut werden, ist eine schnelle und einfache Einrichtung des Netzwerks von besonderer Bedeutung.

Das CANmeleon®-System ermöglicht eine automatische Adressierung der angeschlossenen Einzelkomponenten (CAN-Nodes). In gängigen Netzwerken müssen die einzelnen Module üblicherweise separat mit einer eindeutigen Adresse (ID) versehen werden, bevor sie ins Netzwerk eingefügt werden können. Die ID-abhängige Anordnung der Messwerte in einer Tabelle muss ebenfalls manuell vorgenommen werden, um die Zuordnung der Messwerte zu den einzelnen Messpositionen und ihrer Bedeutung im System zu ermöglichen.

Um diese Arbeitsschritte und die damit verbundenen Fehlerquellen zu umgehen, übernimmt das CANmeleon®-System diese Aufgaben selbstständig. Während des Initialisierungsprozesses adressieren sich die angeschlossenen Module selbstständig und ohne zentrale Überwachung. Am Ende der Initialisierung wird dem Server-Modul (CAN-Server/Datenlogger) das Ergebnis der Adressierung mitgeteilt. Die Reihenfolge der in der Datentabelle aufgezeichneten Messwerte entspricht hierbei immer ihrer wirklichen, elektrischen Anschlussfolge. Der erste Messwert gehört somit immer zum ersten an den CAN-Server angeschlossenen CAN-Node, Messwert NR. 2 zum zweiten, usw.

Für den Aufbau und die Einrichtung des Netzwerks genügt deshalb ein einfaches Verbinden der Komponenten und die Durchführung der Initialisierung mit nur einem einzigen Tastendruck.

Wichtiger Hinweis zur Verwendung der Selbstadressierung in Gebäuden:
Um diese Funktionalität nutzen zu können, ist es notwendig, dass alle Module in einer direkten Reihe mit einer 8-poligen Leitung angeschlossen werden. Das dafür benötigte Anschlussschema (Pinning) folgt nicht den Vorgaben der Norm DIN ISO 11898, da zusätzliche Steuerleitungen verwendet werden.
Abzweigungen und Verästelungen sind nicht vorgesehen. Bei freien Netzwerk-Topologien müssen Adressierung und Zuordnungstabellen manuell erstellt werden.

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