Eine Wägezelle liefert von sich aus ein sehr kleines Signal – typischerweise wenige Millivolt pro Volt Speisespannung. Bis dieser Wert in einer Steuerung ankommt, braucht es normalerweise einen Messverstärker, ein geschirmtes Kabel und eine sauber geplante Masseführung. Bei einer einzelnen Messstelle ist das unkritisch. Bei acht Messstellen an einer Maschine wird daraus ein halber Schaltschrank.
Eine Wägezelle mit CANopen dreht das Prinzip um: die Auswertung sitzt im Aufnehmer, und was herauskommt, ist kein Analogsignal mehr, sondern ein fertiger digitaler Messwert auf einem Zweidraht-Bus.
Was CANopen eigentlich ist
CAN ist ein serieller Bus, der ursprünglich für die Fahrzeugtechnik entwickelt wurde: zwei verdrillte Leitungen, CAN-H und CAN-L, differenziell übertragen und damit robust gegen Störungen. CAN selbst regelt nur, wie Bits über die Leitung kommen – nicht, was sie bedeuten.
Diese Bedeutung liefert CANopen. Es ist das Anwendungsprotokoll darüber, standardisiert von der CAN in Automation (CiA 301). Für den Anwender sind vor allem vier Dinge relevant:
- Node-ID: jedes Gerät am Bus hat eine eigene Adresse. Damit ist eindeutig, welcher Messwert von welchem Aufnehmer kommt.
- Prozessdaten (PDO): der Messwert wird zyklisch und ohne Anfrage gesendet – das ist der eigentliche Nutzkanal.
- Parameter (SDO): Einstellungen wie Filter, Nullpunkt oder Sendetakt werden über den Bus gelesen und geschrieben, nicht über Potentiometer.
- Diagnose: ein Heartbeat zeigt, dass ein Knoten lebt. Fällt ein Aufnehmer aus oder meldet er einen Fehler, sieht die Steuerung das aktiv – sie muss es nicht aus einem unplausiblen Analogwert erraten.
Was das am Kraftaufnehmer praktisch bringt
Der Messverstärker entfällt. Die Brückenspeisung, die Verstärkung und die Digitalisierung passieren im Aufnehmer. Damit fällt pro Messstelle ein Gerät im Schaltschrank weg – und mit ihm dessen Verdrahtung, Platzbedarf und Abgleich.
Die Leitung wird unkritisch. Ein Analogsignal von wenigen Millivolt reagiert auf Kabellänge, Übergangswiderstände und benachbarte Frequenzumrichter. Ein digitaler Buswert nicht: er kommt an oder er kommt nicht an, aber er verändert sich nicht schleichend.
Mehrere Aufnehmer an einer Leitung. CANopen-Geräte werden durchgeschleift. Bei einer Behälterwägung mit vier Zellen oder einer Brückenwaage mit acht Zellen bedeutet das eine Leitung statt acht – und die Summenbildung passiert in der Steuerung, nicht in einer Summierbox.
Jede Zelle bleibt einzeln sichtbar. Das ist der Punkt, der in der Praxis am meisten wert ist. Bei analoger Parallelschaltung sehen Sie nur die Summe. Über den Bus sehen Sie jede Zelle für sich – und damit auch eine schiefe Lastverteilung, ein klemmendes Auflager oder eine einzelne driftende Messstelle, lange bevor die Summe auffällig wird.
Ein Beispiel aus der Fertigung: LRGA 100 kN
Das Foto zeigt eine Ring-Kraftmessdose aus unserer Fertigung mit CANopen-Schnittstelle. Was auf ihrem Typenschild steht, sagt viel über die Bauweise:
- Mod.: LRGA 100kN – Nennlast 100 kN in Druckrichtung, Ringbauform mit zentrischem Krafteinleitungspilz
- Cn: 2×100.00 – zwei Nennlasten, also zwei voneinander unabhängige Messbrücken im selben Gehäuse
- ID: 185/186 – entsprechend zwei Kennungen, eine je Kanal
- 8…32 VDC – ein breites Speisefenster, das 24-V-Anlagen ebenso abdeckt wie 12-V-Versorgungen
- M12, fünfpolig – Pin 1 Schirm, Pin 2 UB+, Pin 3 GND, Pin 4 CAN-H, Pin 5 CAN-L
Der M12-Steckverbinder ist dabei mehr als eine Bequemlichkeit: er macht den Aufnehmer im Servicefall tauschbar, ohne einen Klemmenkasten zu öffnen und ohne Adern neu aufzulegen.
Zwei Messbrücken: warum Redundanz
Zwei getrennte Brücken mit getrennten Anschlusspunkten sind kein Luxus, sondern die Grundlage für sicherheitsgerichtete Anwendungen. Normen wie EN 62061 und ISO 13849, die beide auf EN 61508 aufbauen, verlangen für höhere Sicherheitsniveaus eine Architektur, in der ein einzelner Fehler nicht unbemerkt bleibt.
Zwei unabhängige Kanäle liefern genau das: die Steuerung vergleicht beide Werte. Laufen sie auseinander, liegt ein Fehler vor – und zwar erkennbar, nicht stillschweigend. Zusätzlich reduzieren getrennte Verbindungspunkte Fehler mit gemeinsamer Ursache, etwa einen beschädigten Stecker, der sonst beide Kanäle gleichzeitig verfälschen würde.
Mehr zum Thema und zu den erreichbaren Niveaus finden Sie auf unserer Seite Funktionale Sicherheit SIL | PL.
CANopen, IO-Link oder doch analog?
Alle drei Wege sind sinnvoll – nur für unterschiedliche Aufgaben.
- Analog (mV/V, 4…20 mA, 0…10 V): die richtige Wahl bei einer einzelnen Messstelle, bei sehr hohen Anforderungen an die Auflösung mit externem Präzisionsverstärker, und überall dort, wo die Steuerung ohnehin nur einen Analogeingang anbietet. Passende Auswertung finden Sie unter Wägetransmitter und DMS-Messverstärker.
- IO-Link: stark bei einzelnen Sensoren am Feldbus-Master, mit einfacher Parametrierung und automatischem Geräteersatz. Wie das funktioniert, steht in unserem Beitrag Wie funktioniert IO-Link?, die Bauformen unter IO-Link Wägezellen & Sensoren.
- CANopen: im Vorteil, sobald mehrere Aufnehmer zusammenarbeiten, die Leitungen lang werden, Diagnose gefragt ist oder Redundanz gefordert wird.
Wenn Sie sich nicht sicher sind, welcher Weg zu Ihrer Steuerung passt: fragen Sie uns. Die Entscheidung hängt weniger vom Sensor ab als von der Anlage drumherum. Einen Überblick über weitere Bussysteme gibt unsere Seite Profinet & weitere Feldbusse.
Verfügbare Bauformen
Digitale Schnittstellen sind bei uns keine eigene Produktfamilie, sondern eine Ausführung. Grundsätzlich lassen sich unsere Bauformen mit integrierter Elektronik ausführen – von der Ring-Wägezelle wie im Beispiel über Drucklast-Wägezellen und Zug- und Druckkraft-Wägezellen bis zum Kraftmessbolzen. Den vollständigen Überblick finden Sie unter Wägezellen & Kraftaufnehmer.
Wie eine Wägezelle grundsätzlich arbeitet und worauf bei der Auswahl zu achten ist, erklärt unser Beitrag Wie funktioniert eine Wägezelle?.
Sie brauchen eine Zelle mit CANopen?
Nennlast, Bauform, Anzahl der Kanäle und Schnittstelle stimmen wir auf Ihre Anwendung ab – auch als kundenspezifische Ausführung. Sagen Sie uns, welche Last gemessen wird, wie viele Messstellen zusammenlaufen und welche Steuerung die Daten übernimmt.
Schreiben Sie an office@octogon.org, rufen Sie +43 676 3628453 oder nutzen Sie unser Kontaktformular. Auf Wunsch kalibrieren wir die Zelle vor der Lieferung nach ISO 17025.
