La maquinaria móvil moderna suele integrar varios dispositivos electrónicos, como:
ECU de motor
Pantallas HMI
Módulos de E/S remotas
Teclados CAN
Sensores
Muchos de estos dispositivos se comunican mediante CAN Bus, lo que permite compartir datos utilizando el mismo par de cables CAN High y CAN Low.
Sin embargo, para conectar varios dispositivos de forma fiable es necesario considerar la topología, terminación, velocidad de transmisión, protocolos y canales CAN.
CAN es una red multinodo. Varios dispositivos pueden transmitir y recibir mensajes a través del mismo bus.
Una red básica puede tener esta estructura:
120 Ω 120 Ω
│ │
└── Controlador ── HMI ── E/S ── Teclado ──┘
CAN Bus
Cada dispositivo conectado se denomina nodo CAN.
Esta arquitectura reduce la cantidad de cableado necesario en comparación con conexiones independientes entre cada dispositivo.
Una red CAN normalmente utiliza un bus principal con los dispositivos conectados mediante derivaciones cortas.
120 Ω 120 Ω
│ │
═══════════ Bus CAN principal ══════════
│ │ │
HMI Controlador E/S remotas
Las derivaciones excesivamente largas deben evitarse porque pueden afectar a la integridad de la señal.
También debe evitarse una topología en estrella mal diseñada, especialmente en redes con mayores velocidades de comunicación.
Una red CAN normalmente utiliza dos resistencias de terminación de 120 Ω, situadas en los dos extremos físicos del bus.
120 Ω 120 Ω
│ │
└── Controlador ── HMI ── E/S ── ECU ────┘
Estas resistencias ayudan a reducir las reflexiones de señal.
Un error habitual es añadir una resistencia de 120 Ω a cada dispositivo. Normalmente, solo los dos extremos del bus deben estar terminados.
Algunos dispositivos incorporan terminación interna o configurable, por lo que siempre debe comprobarse su documentación.
Los dispositivos de una misma red CAN deben utilizar una velocidad de transmisión compatible.
Entre las velocidades habituales se encuentran:
125 kbit/s
250 kbit/s
500 kbit/s
1 Mbit/s
Por ejemplo:
Controlador 250 kbit/s
HMI 250 kbit/s
E/S remotas 250 kbit/s
Si un dispositivo está configurado a 500 kbit/s mientras los demás funcionan a 250 kbit/s, no podrá comunicarse correctamente.
Por eso, la velocidad CAN es uno de los primeros parámetros que deben comprobarse durante la puesta en marcha.
Aunque dos dispositivos tengan una interfaz CAN, no significa automáticamente que puedan comunicarse entre sí.
En maquinaria móvil pueden encontrarse diferentes protocolos:
SAE J1939
CANopen
Protocolos CAN propietarios
Por ejemplo:
ECU del motor → J1939
E/S remotas → CANopen
Otro dispositivo → CAN propietario
El controlador debe ser compatible o estar programado para interpretar los mensajes correspondientes.
Esta cuestión es especialmente importante al integrar componentes de diferentes fabricantes.
No todos los dispositivos tienen que compartir la misma red.
Un controlador con múltiples interfaces CAN permite separar diferentes subsistemas.
Controlador móvil
/ | \
CAN 1 CAN 2 CAN 3
↓ ↓ ↓
ECU J1939 HMI E/S remotas
Utilizar varios canales CAN puede ser útil cuando:
Los dispositivos utilizan protocolos diferentes
Se necesitan distintas velocidades CAN
Se desea separar el tráfico de comunicación
Existen diferentes subsistemas en la máquina
Por ejemplo, la ECU del motor puede utilizar un canal J1939 mientras que los módulos de E/S remotas funcionan en otro canal CAN.
Una arquitectura típica puede ser:
ECU del motor
│
J1939
│
CAN 1
│
Controlador móvil
/ \
CAN 2 CAN 3
│ │
HMI E/S remotas
│
Teclado CAN
El controlador puede actuar como elemento central del sistema y:
Recibir datos del motor
Procesar órdenes del operador
Leer señales de E/S remotas
Controlar funciones hidráulicas
Intercambiar información con la HMI
Supervisar el estado de las comunicaciones
Al conectar varios dispositivos CAN, conviene comprobar especialmente:
Terminación incorrecta
Diferencias en la velocidad CAN
Errores en CAN High y CAN Low
Derivaciones demasiado largas
Protocolos incompatibles
Exceso de tráfico CAN
Problemas de alimentación o masa
El controlador también puede utilizar timeouts de comunicación para detectar cuándo un dispositivo deja de enviar los mensajes esperados.
En ese caso, el sistema puede generar un fallo, limitar determinadas funciones o mostrar una advertencia en la HMI.
Conectar múltiples dispositivos CAN permite integrar controladores, HMI, ECU de motor, módulos de E/S y teclados dentro de una arquitectura de comunicación común.
Para conseguir una red fiable, los ingenieros deben prestar especial atención a:
Topología → Terminación → Velocidad → Protocolo → Canales CAN → Diagnóstico
En sistemas más complejos, un controlador móvil con múltiples interfaces CAN permite separar diferentes redes y coordinar varios subsistemas dentro de una misma máquina.
Español
