CANopen dans l'automatisation du bâtiment : Dictionnaire d'objets, PDO, SDO et profil HVAC CiA 419

Dictionnaire d'objets CANopen

Chaque périphérique CANopen possède un dictionnaire d'objets (OD) — une table structurée de tous les paramètres et valeurs de processus pris en charge par le périphérique. Chaque entrée est adressée par un index 16 bits (0x0000–0xFFFF) et un sous-index 8 bits (0x00–0xFF). Le fabricant fournit l'OD dans un fichier Electronic Data Sheet (EDS) — un fichier texte au format INI que les outils de configuration chargent pour connaître les objets pris en charge par le périphérique.

PDO — Objets de données de processus

Les PDO sont le mécanisme d'échange de données en temps réel dans CANopen — des trames CAN rapides à faible surcharge qui transportent jusqu'à 8 octets de données de processus sans surcharge de protocole au-delà de la trame CAN elle-même. Un PDO de transmission (TPDO) envoie des données d'un dispositif au réseau ; un PDO de réception (RPDO) accepte les données écrites par un maître ou un autre dispositif.

Le mappage PDO définit quelles entrées du dictionnaire d'objets sont emballées dans un PDO. Par exemple, un TPDO1 de refroidisseur pourrait emballer la température d'alimentation (0x6010:01, 16 bits), la température de retour (0x6010:02, 16 bits), l'état de fonctionnement du compresseur (0x6020:01, 8 bits) et l'état d'alarme (0x6030:01, 8 bits) — totalisant 6 octets dans une seule trame CAN transmise toutes les 1 seconde.

Transmission type (object 0x1800:02 for TPDO1):

  Type 0:   Acyclic, synchronous — PDO sent after SYNC only if data changed
  Type 1–240: Cyclic, synchronous — PDO sent every N SYNC messages
              Example: type 10 = send PDO every 10th SYNC telegram
  Type 254: Event-driven, manufacturer-specific — sent on internal event
  Type 255: Event-driven, profile-specific — sent when data changes
            (most common for building automation — avoids fixed polling)

TPDO1 event timer (object 0x1800:05):
  Value in ms — maximum time between PDO transmissions even if no change
  Example: 5000 ms = resend TPDO1 every 5 seconds regardless
  Use 0 to disable the timer (rely on event trigger only)

Inhibit time (object 0x1800:03):
  Minimum time between two TPDO1 transmissions in 100µs steps
  Example: 1000 = 100ms minimum between sends — prevent bus flooding

SDO — Service Data Objects

Les SDO sont utilisés pour la configuration et l'accès aux paramètres — lecture ou écriture de toute entrée du dictionnaire d'objets via une poignée de main confirmée et acquittée. Contrairement aux PDO (tirer et oublier), les transferts SDO garantissent la livraison et renvoient la valeur lue ou une confirmation de l'écriture. L'accès SDO est lent (plusieurs trames CAN par lecture/écriture) et est utilisé lors de la mise en service, pas pour les données de processus cycliques.

SDO Read (Initiate Upload) — read object 0x6010:01 (supply water temp)
  COB-ID: 0x600 + node ID  (example: node 3 → 0x603)
  DLC: 8
  Data: 40 10 60 01 00 00 00 00
        |  |     |
        |  |     Sub-index: 0x01
        |  Index low byte: 0x10
        Command specifier: 0x40 (Initiate Upload Request)

SDO Response from device:
  COB-ID: 0x580 + node ID  (example: node 3 → 0x583)
  Data: 4B 10 60 01 E8 03 00 00
        |           |
        |           Value: 0x03E8 = 1000 → ÷10 = 100.0°C? No → check EDS
        Command: 0x4B = 4-byte, expedited (2 meaningful bytes)

SDO Write — set temperature setpoint object 0x6011:01 to 45°C (0x01C2 = 450 × 0.1°C)
  COB-ID: 0x600 + node ID
  DLC: 8
  Data: 2B 11 60 01 C2 01 00 00
        |  |     |  |
        |  |     Sub-index: 0x01
        |  Index: 0x6011
        Command: 0x2B (Write 2 bytes, expedited)

NMT — machine d'état de gestion de réseau

Le maître NMT (généralement la passerelle CANopen ou l'automate) contrôle l'état de fonctionnement de tous les nœuds du réseau. Après la mise sous tension, les nœuds entrent automatiquement dans l'état Pre-Operational — les PDO sont inactifs mais l'accès SDO pour la configuration est disponible. Le maître NMT envoie une commande de diffusion pour faire passer tous les nœuds à l'état Operational, activant l'échange de PDO.

Profils de dispositifs CiA 417 pour ascenseurs et CiA 419 pour HVAC

Les profils de dispositifs CiA standardisent la disposition du dictionnaire d'objets pour des types d'équipements spécifiques, garantissant l'interopérabilité entre les dispositifs de différents fabricants. Deux profils sont directement pertinents pour l'automatisation du bâtiment : CiA 417 pour les systèmes d'ascenseurs et CiA 419 pour les systèmes HVAC.

Passerelles CANopen vers BACnet, Modbus et KNX

La plupart des systèmes d'automatisation des bâtiments (KNX, BACnet, Modbus) ne peuvent pas parler nativement CANopen — une passerelle de protocole fait le pont entre les mondes des bus de terrain. Trois familles de passerelles sont largement utilisées.