DIN 14700-1-2016 Firefighting and fire protection - CAN interface for components in emergency vehicles - Part 1 General requirements《消防和防火 应急车辆部件的CAN接口 第1部分 一般要求》.pdf

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1、August 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 13.220.10; 43.040.15!%V.T“2511149www.din.deDIN 14700-1Feuerwehrwesen CAN-Schnittstell

2、e fr Komponenten in Einsatzfahrzeugen Teil 1: Grundlegende AnforderungenFirefighting and fire protection CAN interface for components in emergency vehicles Part 1: General requirementsLutte contre lincendie CAN interface pour composants dans vhicules durgence Partie 1: Exigences de baseAlleinverkauf

3、 der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 14700-1:2014-07www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDDIN-Normenausschuss Feuerwehrwesen (FNFW)DIN 14700-1:2016-08 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 5 4 Systemfestlegungen 7

4、4.1 Allgemeines zu CANopen 7 4.2 Systemaufbau (en: Physical Layer) . 7 4.3 Steckverbinder . 8 4.3.1 Allgemeines . 8 4.3.2 5-poliger Rundsteckverbinder M12 fr fest im Fahrzeug eingebaute Komponenten . 8 4.3.3 7-poliger Bajonett-Rundsteckverbinder fr entnehmbare Komponenten 9 4.4 Datenverbindungsschic

5、ht (en: Data Link Layer) . 13 4.5 Anwendungsschicht (en: Application Layer) . 13 4.5.1 Allgemeines . 13 4.5.2 Objektverzeichnis 13 4.5.3 Signalfestlegung binre 2-Bit-Signale 13 4.5.4 Signalfestlegung analoge 16-Bit-Signale . 14 4.5.5 Node-ID-Einstellung 16 5 Spezielle Nachrichten . 16 5.1 Heartbeat-

6、Nachricht . 16 5.2 Aktive Fehlernachricht 17 5.3 SDO-Nachrichten 19 5.4 Definition der zehn Fehlerspeicher je Komponente (Fehlerhistorie) . 20 Anhang A (informativ) SDO-Kommunikationsbeispiele . 21 A.1 Beispiel SDO-Mechanismus zur Abfrage Software/Hardwareversion. 21 A.2 Beispiel SDO-Mechanismus zur

7、 Abfrage Fehlerspeicher 22 Literaturhinweise . 23 DIN 14700-1:2016-08 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 031-02-02 AA Elektrische Betriebsmittel“ im DIN-Normenausschuss Feuerwehrwesen (FNFW) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Pat

8、entrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 14700, Feuerwehrwesen CAN-Schnittstelle fr Komponenten in Einsatzfahrzeugen besteht aus: Teil 1: Grundlegende Anforderungen Teil 2: Gateway Teil 3: Ke

9、nnsignaleinheit Teil 4: Lichtmast Teil 5: Ladegert Teil 6: Tragkraftspritze Teil 7: Stromerzeuger Teil 8: Frequenzumrichter Teil 9: Seilwinde Teil 10: Wasserwerfer Teil 11: Pulverlschanlage nderungen Gegenber DIN 14700-1:2014-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) nderung des Titels; b) nderun

10、g des Anwendungsbereichs; c) Aktualisierung des Abschnitts 2 Normative Verweisungen“; d) Hinzufgen des Abschnitts 3 Begriffe“; e) Hinzufgen von 4.1 Allgemeines zu CANopen“; f) Hinzufgen von 4.4 Datenverbindungsschicht (Data Link Layer)“; g) Technische berarbeitung von 4.5 Anwendungsschicht (Applicat

11、ion Layer)“; h) Hinzufgen des Anhangs A (informativ) SDO-Kommunikationsbeispiele“; i) Aktualisierung der Literaturhinweise; j) redaktionelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN 14700-1: 2014-07 DIN 14700-1:2016-08 4 Einleitung Ziel dieser Normenreihe ist es, einheitliche Schnittstellen basierend auf C

12、AN (en: Controller Area Network) zu definieren. Damit soll ermglicht werden, dass Komponenten von verschiedenen Herstellern in einem CAN auf verschiedenen Ebenen miteinander kommunizieren knnen. 1 Anwendungsbereich Die Normenreihe DIN 14700 legt Anforderungen an eine einheitliche CAN-Schnittstelle f

13、r Komponenten fest, die in Einsatzfahrzeugen der Feuerwehr und in Einsatzfahrzeugen der Behrden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) verbaut und in die Fahrzeugbedienung sowie Fahrzeugdiagnose des Fahrzeugaufbaues integriert werden. Die Komponenten einschlielich des Gateways haben keine

14、direkte Verbindung zu den Netzwerken des Fahrzeug-Chassis. Teil 1 legt die allgemeinen Anforderungen an die CAN-Schnittstellen fest. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich.

15、 Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). CiA 301 version 4.21)DIN 14685-1, Feuerwehrwesen Tragbarer Stromerzeuger Teil 1: Generatorsatz 5 kVA DIN 14685-

16、2, Feuerwehrwesen Tragbarer Stromerzeuger Teil 2: Generatorsatz 5 kVA DIN EN 60529 (VDE 0470-1), Schutzart durch Gehuse (IP-Code) ISO 11898-1, Road vehicles Controller area network (CAN) Part 1: Data link layer and physical signalling ISO 11898-2, Road vehicles Controller area network (CAN) Part 2:

17、High-speed medium access unit1) erhltlich bei der Organisation CAN in Automation (CiA)“ DIN 14700-1:2016-08 5 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Batteriespannung Vcc(en: Voltage at the common collector) Spannung, die bei den jeweiligen Betriebszustnden an

18、 den Endpolen der Batterie gemessen wird QUELLE: DIN 40729:1985-05, 8.2.2 3.2 CAN-Identifier CAN-ID Teil einer CAN-Nachricht, die zur eindeutigen Identifizierung dient und die Prioritt bei der Auflsung eines Buszugriffskonfliktes bestimmt 3.3 CAN in Automation CiA internationale Anwender- und Herste

19、llervereinigung, die sich der Verbreitung und Standardisierung von CAN verschrieben hat 3.4 CANopen auf CAN basierendes Kommunikationsprotokoll, welches hauptschlich in der Automatisierungstechnik und zur Vernetzung innerhalb komplexer Gerte verwendet wird 3.5 Controller Area Network CAN physikalisc

20、he Schicht und ein Zugriffsverfahren auf das Datenbertragungsmedium auf der Grundlage verlustfreier bitweiser Arbitrierung 3.6 Event-Timer Ereigniszeitgeber konfigurierbarer Zeitgeber fr das periodische Senden von PDOs 3.7 Expedited SDO-Protokoll Protokoll fr den lesenden oder schreiben Zugriff auf

21、das CANopen-Objektverzeichnis einer Komponente mit einer maximalen Parameterlnge von 4 Byte 3.8 Gateway Komponente, die zwei oder mehrere Netzwerke verbindet 3.9 Heartbeat periodisch gesendete Nachricht (Herzschlag), die den NMT-Status einer Komponente anzeigt 3.10 Heartbeat Consumer Time Zeit, in d

22、er Empfang eines Heartbeats erwartet wird 3.11 Heartbeat Consumer Komponente, die den Heartbeat einer anderen Komponente empfngt DIN 14700-1:2016-08 6 3.12 Inhibit-Time Verbotszeit konfigurierbare Zeit, in der ein PDO nicht geendet werden darf 3.13 Komponente elektronische Einheit mit einer CAN-Schn

23、ittstelle 3.14 Masse GND gemeinsame(r) Anschluss bzw. Anschlsse (Pin(s) oder Anschluss bzw. Anschlsse mit Null-Potential des zu prfenden Bauelementes QUELLE: DIN EN 60749-29:2012-01, 2.3, modifiziert Anmerkung 1 zum Begriff und Anmerkung 2 zum Begriff wurden entfernt 3.15 Multimastersystem System vo

24、n Komponenten, die jederzeit auf das Kommunikationssystem zugreifen drfen 3.16 Netzwerkmanagement-Master NMT-Master Komponente, welches die komplette Kontrolle ber alle Gerte ausbt und deren Zustand, im Sinne der Kommunikation, verndern kann 3.17 Node-ID Knotennummer eindeutige Nummer einer Komponen

25、te in einem Netzwerk 3.18 Prozessdatenobjekt PDO CANopen-Nachricht ohne Protokoll-Overhead, dessen Inhalt bis zu acht Byte Nutzdaten enthalten kann 3.19 Segmented SDO-Protokoll Protokoll fr den lesenden oder schreiben Zugriff auf das CANopen-Objektverzeichnis einer Komponente mit einer beliebigen Pa

26、rameterlnge 3.20 Service Data Object SDO CAN-Nachrichten mit Protokoll-Overhead im Datenfeld 3.21 Tragkraftspritze TS Pumpe, die der Lschwasserfrderung ber lngere Wegstrecken dient DIN 14700-1:2016-08 7 4 Systemfestlegungen 4.1 Allgemeines zu CANopen Die Normenreihe DIN 14700 definiert die unterschi

27、edlichen Komponenten, die an einem gemeinsamen Bussystem angeschlossen werden knnen, die Art des Anschlusses (Stecker) sowie die entsprechenden CAN-Daten vom Gateway zu den Komponenten und umgekehrt von den Komponenten zum Gateway. Die Normenreihe DIN 14700 definiert keinen CAN-Standard und keine CA

28、N-Funktionalitt. Diese werden in ISO 11898-1 und ISO 11898-2 spezifiziert. Ein detailliertes Wissen ber diese Normen ist daher notwendig, um die Normenreihe DIN 14700 umsetzen zu knnen. Im Zuge einer einfacheren Lese- und Anwendbarkeit dieser Normenreihe werden ausgewhlte Teile und Funktionen aus de

29、n obigen CAN-Normen in der vorliegenden Normenreihe zusammengefasst und beispielhaft erklrt. 4.2 Systemaufbau (en: Physical Layer) Die einzelnen am CAN-Bus in einer Linienstruktur angeschlossenen Komponenten werden ber ein Gateway vom Fahrzeugaufbau getrennt. Das Gateway stellt damit eine physikalis

30、che Trennung zwischen den in den Teilen der Normenreihe DIN 14700 genormten Komponenten und den jeweiligen Kommunikations-protokollen der einzelnen Aufbauherstellern dar (siehe Bild 1). Das Anwendungsprogramm des Gateways entscheidet, ob und welche Aktivitten einzuleiten sind (z. B. Anforderung Nebe

31、nantrieb). Als Abschlusswiderstnde am jeweiligen Ende der CAN-Leitung sind Widerstnde mit nominal 120 zu verwenden. Diese werden vom Aufbauhersteller gesteckt und sind somit in den einzelnen Komponenten nicht zu realisieren. Bild 1 Aufbau CAN-Bus System mit beispielhaft vier Komponenten nach Normenr

32、eihe DIN 14700 Die Komponenten mssen generell so ausgefhrt sein, dass es whrend des Versorgungsspannungs-Ein- und Ausschalten zu keinem Pegelwechsel an den Ausgngen kommt. DIN 14700-1:2016-08 8 4.3 Steckverbinder 4.3.1 Allgemeines Fr die CAN-Anbindung mssen die Steckverbinder nach 4.3.2 und 4.3.3 ve

33、rwendet werden. 4.3.2 5-poliger Rundsteckverbinder M12 fr fest im Fahrzeug eingebaute Komponenten 5-polige Rundsteckverbinder M12 fr fest im Fahrzeug eingebaute Komponenten mssen folgende Eigenschaften aufweisen: A-Codierung; Schutzart IP67 nach DIN EN 60529 (VDE 0470-1); max. Strom 2 A; Leitungsque

34、rschnitt: 0,34 mm . Bild 2 zeigt die Vorderansicht eines 5-poligen Rundsteckverbinders M12, der an einer Komponente angebracht ist. Legende 1-5 Pin-Nummern Bild 2 Vorderansicht 5-poliger Rundsteckverbinder M12 In Tabelle 1 ist die Pinbelegung des 5-poligen Rundsteckverbinders M12 aufgefhrt. Tabelle

35、1 Pinbelegung des 5-poligen Rundsteckverbinders M12 Pin-Nummer Funktion Beschreibung/Kabelfarbe 1 Schirm Schirm optional 2 VccExterne Spannungsversorgung Vccvom Fahrzeug zur Komponente (rot) 3 GND GND (schwarz) 4 CAN_H CAN-High, CAN-Bus Signal (wei) 5 CAN_L CAN-Low, CAN-Bus Signal (blau) ber Vcc(Bat

36、teriespannung, en: Voltage at the common collector) und GND (Masse, en: Ground) drfen keine Strme oder Stromspitzen ber 500 mA gezogen werden. Diese beiden Potentiale werden vom Fahrzeug der Komponente zur Verfgung gestellt und dienen hauptschlich als zustzliche Schirmwirkung fr die beiden CAN-Adern

37、. An den Komponenten wird der 5-polige Rundsteckverbinder M12 mit Stiftkontakt verbaut, der Kabelanschluss zum Fahrzeug trgt die Buchsenkontakte (siehe Bild 3). DIN 14700-1:2016-08 9 Legende 1 festinstallierte Komponente 3 Stiftkontakt 2 5-poliger Rundsteckverbinder M12 4 Buchsenkontakt Bild 3 bersi

38、chtsbild Buchsen- und Stiftkontaktseite 4.3.3 7-poliger Bajonett-Rundsteckverbinder fr entnehmbare Komponenten 7-polige Bajonett-Rundsteckverbinder fr entnehmbare Komponenten mssen folgende Eigenschaften aufweisen: A-Codierung; Schutzart IP67 nach DIN EN 60529 (VDE 0470-1); max. Strom 15 A; Leitungs

39、querschnitt: 1,5 mm2. Der 7-polige Bajonett-Rundsteckverbinder (siehe Bild 4) ist zu verwenden, wenn mit Handschuhen hufiger gesteckt werden muss (z. B. bei tragbaren Stromerzeuger nach Normenreihe DIN 14685). BEISPIEL Eine typische Anwendung eines 7-poligen Bajonett-Rundsteckverbinders ist am tragb

40、aren Stromerzeuger nach Normenreihe DIN 14685, der mit wenigen Handgriffen vom Fahrzeug getrennt und entnommen werden kann. DIN 14700-1:2016-08 10 Legende 1 5-poliger Rundsteckverbinder M12 4 Schirm optional 2 CAN-High 5 7-poliger Bajonett-Rundsteckverbinder 3 CAN-Low 6 entnehmbare Komponente Bild 4

41、 bersichtsbild Buchsen- und Stiftkontaktseite an hufig entnehmbaren Komponenten mit Angabe der Pinbelegung Die Stichleitungslnge sollte 0,75 m nicht berschreiten. An der jeweiligen entnehmbaren Komponente (z. B. tragbarer Stromerzeuger, Tragkraftspritze) wird der 7-polige Rundsteckverbinder (siehe B

42、ild 5 und Bild 6) verwendet. Legende 1 bis 7 Pin-Nummern Bild 5 Vorderansicht 7-poliger Bajonett-Rundsteckverbinder Mae in Millimeter Bild 6 7-poliger Bajonett-Rundsteckverbinder Komponentenseite DIN 14700-1:2016-08 11 Fr den im Fahrzeugaufbau befindlichen Kabelstrang, welcher an die Komponente ange

43、schlossen wird, ist eine Kupplung mit Buchsenkontakten nach Bild 7 zu verwenden. Bild 7 Kupplung Fahrzeugseite In Tabelle 2 ist die Pinbelegung des 7-poligen Bajonett-Rundsteckverbinders aufgefhrt. Tabelle 2 Pin-Belegung des 7-poligen Bajonett-Rundsteckverbinders Pin-Nummer Funktion Beschreibung/Pot

44、ential 1 Vcc+12 VDC(Klemme 30) der Starterbatterie des tragbaren Stromerzeugers bzw. der Tragkraftspritze; abgesichert mit 10 A; Leitungsquerschnitt min. 1 mm2fr Batterie-erhaltungsladung 2 GND Masse (Klemme 31) der Starterbatterie des tragbaren Stromerzeugers bzw. der Tragkraftspritze; Leitungsquer

45、schnitt min. 1 mm2fr Batterieerhaltungsladung 3 ENABLE +12 VDC verhindert Starten des tragbaren Stromerzeugers 4 CAN_H CAN-High 5 Schirm Schirm optional 6 CAN_L CAN-Low 7 Temperatursignal der Starterbatterie Manche Ladegerte bentigen zur optimalen Batterie-erhaltungsladung einen Temperatursensor auf

46、 der Batterie. Dieses Signal des Sensors wird hier ber Pin 7 dem Ladegert bereitgestellt ANMERKUNG Am Markt gibt es mehrere unterschiedliche Messsysteme zur Temperaturerfassung. Der Aufbau und das Temperatursignal nach Bild 8 und Bild 9 sind zu verwenden, wenn es nicht mit dem jeweiligen Aufbauherst

47、eller zu einer anderslautenden Festlegung kommt. DIN 14700-1:2016-08 12 Legende 1, 2, 7 Pin-Nummern b Kabelverbinder a Kabelschuh ist mit der Plus-Klemme mechanisch zu verbinden Temperatur in C Bild 8 Aufbau des Temperatursensors zur Erfassung der Batterietemperatur Legende X Temperatur in C Y Wider

48、stand in Ohm Bild 9 Widerstandswert des Temperatursensors ber die Temperatur C DIN 14700-1:2016-08 13 4.4 Datenverbindungsschicht (en: Data Link Layer) Es mssen die folgenden Anforderungen erfllt werden: a) CAN-Protokoll nach ISO 11898-1; b) Base Frame Format (11-Bit-Identifier) ; c) Datenrate 250 k

49、Bit/s; d) Bit-Timing einschlielich Sample-Point-Empfehlung nach CiA 301 version 4.2. Remote-Frames drfen nicht gesendet werden. 4.5 Anwendungsschicht (en: Application Layer) 4.5.1 Allgemeines Die Anwendungsschicht verwendet Funktionen, Daten- und Objekttypen die in CiA 301 version 4.2 ausfhrlich spezifiziert sind. Alle Prozessdatenobjekte (