CAN in Automation Expertise in der Steuerungstechnik

Der Interessenverband CAN in Automation (CiA) wurde vor 30 Jahren gegründet und ist heute mit 700 Mitgliedern weltweit aktiv, um das Bussystem „Controller Area Network“ (CAN) weiterzuentwickeln. Das klassische CAN-Protokoll wurde Mitte der 1980er Jahre von Bosch für die Vernetzung von elektronischen Steuergeräten in Personenkraftwagen entwickelt. Dieses serielle Kommunikationssystem zeichne sich durch hohe Zuverlässigkeit und Robustheit aus, so Holger Zeltwanger, der die Vereinsgründung im Jahr 1992 initiierte und seitdem im CiA-Vorstand ist. Seit dieser Zeit unterstützt der Interessenverband die Anwendung und Weiterentwicklung von CAN. Pro Jahr werden rund zwei Mrd. Geräte mit CAN-Schnittstellen verbaut. „Diese werden nicht nur in Straßenfahrzeugen eingesetzt, sondern auch in der Industrieautomation, Medizintechnik und Aufzugstechnik“, so Zeltwanger. „CAN ist ähnlich wie USB und Ethernet ein serielles Kommunikationssystem, nur dass es sich für zeitkritische Steuerungsaufgaben eignet.“

Vor Kurzem reichte der Verein das CAN-XL-Protokoll zur internationalen Normung ein. Dies ist die dritte Generation von CAN – nach dem klassischen CAN-Protokoll und dem CAN-FD-Protokoll. In einem Mittelklasse-Pkw fahren heute rund 60 CAN-Steuergeräte mit. „In Windkraftanlagen wird CAN zur Vernetzung von Sensoren und zur An-
steuerung der Rotorblätter eingesetzt. CAN fliegt auch in Satelliten mit“, erläutert Zeltwanger. Der Verein unterstützt CAN-Anwender in allen Märkten mit seinen Dienstleistungen: CiA entwickelt anwendungsspezifische Normen, bietet Schulungen an, organisiert Konferenzen und testet CAN-Geräte auf Konformität und Interoperabilität.

Von den aktuell 700 Mitgliedern sind 300 in Deutschland beheimatet. In rund 40 Arbeitskreisen entwickeln die Mitglieder CiA-Spezifikationen für verschiedene Industrien. Kürzlich wurde ein Arbeitskreis für den Einsatz in Feuerwehrfahrzeugen eingerichtet. „CAN ist ziemlich unsichtbar“, sagt Zeltwanger. „CAN-Netzwerke sind tief eingebettet. Sie sind also sozusagen ‚Hidden Champions‘ und verrichten ihre Dienste im Verborgenen.“ Im Gegensatz zu USB und Ethernet seien sie aber zuverlässiger und robuster. Die drei Generationen des CAN-Protokolls verfügten zudem über ausgefeilte Möglichkeiten der Fehlererkennung: Das CAN-XL-Protokoll erkenne bis zu fünf beliebig verteilte Bit-Fehler in einer Nachricht. Der Sender und sämtliche Empfänger im Netzwerk überprüften alle Nachrichten auf Korrektheit und brächen im Fehlerfall die Übertragung ab. Die abgebrochene Nachricht werde dann vom Sender automatisch wiederholt.

CAN-XL wird derzeit von zahlreichen Chip-Herstellern in Mikrocontroller integriert. Erste Autos, die die dritte CAN-Generation nutzen, werden Mitte der 2020er Jahre auf die Straße kommen, prognostiziert Zeltwanger. Die zweite CAN-Generation (CAN-FD-Protokoll) sei seit gut zwei Jahren im Einsatz und löse das klassische CAN-Protokoll dort ab, wo die Anforderungen an den Datendurchsatz gestiegen seien. „Für einfache Steuerungsaufgaben wird das klassische CAN-Protokoll auch weiterhin im Einsatz bleiben“, so Zeltwanger. „CAN-XL ist ein dagegen wichtiger Baustein für autonom fahrende Transportsysteme und hochautomatisierte Maschinen, die mit den ersten beiden CAN-Generationen nicht realisierbar sind.“