Industrijska avtomatizacija in nadzor s protokolom CAN

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Industrijska avtomatizacija in nadzor

Industrijska avtomatizacija in nadzor

Dandanes sistemi industrijske avtomatizacije so postali priljubljeni v številnih panogah in igrajo ključno vlogo pri nadzoru več postopkov, povezanih s postopki. Zaradi izvajanja najrazličnejših industrijskih omrežij z njihovo geografsko porazdelitvijo po tovarnah ali panogah so zmogljivosti za prenos in nadzor talnih podatkov postale bolj izpopolnjene in enostavne, od nizke do visoke ravni nadzora. Ta industrijska omrežja so usmerjena skozi različna terenska vodila, ki uporabljajo različne komunikacijske standarde, kot so protokol CAN, Profibus, Modbus, Device net itd. Poglejmo torej, kako komunikacija CAN deluje za avtomatizacijo industrij in drugih sistemi, ki temeljijo na avtomatizaciji .



Uvod v industrijsko avtomatizacijo in nadzor

Spodnja slika prikazuje arhitekturo industrijske avtomatizacije in nadzora, pri čemer se za avtomatizacijo celotnega sistema izvajajo tri ravni nadzora. Te tri ravni so nadzor in avtomatizacija, nadzor procesov in nadzor višjega reda. Raven krmiljenja in avtomatizacije je sestavljena iz različnih terenskih naprav, kot so senzorji in aktuatorji za spremljanje in nadzor procesnih spremenljivk.


Arhitektura industrijske avtomatizacije

Arhitektura industrijske avtomatizacije



Process Control Level je osrednji krmilnik, ki je odgovoren za nadzor in vzdrževanje več nadzornih naprav, kot je Programabilni logični krmilniki (PLC) , pa tudi uporabniški grafični vmesniki, kot sta SCADA in Človeški stroj (HMI) so vključeni tudi v to raven. Višja raven nadzora naročil je raven podjetja, ki upravlja z vsemi poslovnimi operacijami.

Z natančnim opazovanjem zgornjega diagrama in njegove posamezne ravni, pa tudi vmesnih ravni, komunikacijska vodila, kot sta Profibus in industrijski Ethernet se vidijo kot povezani za izmenjavo informacij. Zato je komunikacijsko vodilo glavni sestavni del industrijske avtomatizacije za zanesljiv prenos podatkov med krmilniki, računalniki in tudi s terenskih naprav.

Omrežje nadzornega območja ali protokol CAN

Model medsebojnega povezovanja odprtih sistemov (OSI)

Model medsebojnega povezovanja odprtih sistemov (OSI)

Podatkovna komunikacija je prenos podatkov z ene točke na drugo. Mednarodna organizacija za standardizacijo je v podporo industrijski komunikaciji razvila model medsebojnega povezovanja odprtih sistemov (OSI) za zagotavljanje prenosa podatkov med različnimi vozlišči. Ta protokol OSI in okvir sta odvisna od proizvajalca. Protokol CAN uporablja spodnji dve plasti, torej fizično in plast podatkovne povezave od sedmih plasti modela OSI.

Controller Area Network ali protokol CAN je večnamenski serijsko komunikacijsko vodilo in gre za mrežo neodvisnih krmilnikov. Trenutna različica CAN se uporablja od leta 1990, razvili pa so jo Bosch in Intel. Sporočila oddaja vozliščem, predstavljenim v omrežju, in ponuja hitrost prenosa do 1 Mbps. Za učinkovit prenos sledi zanesljivim metodam zaznavanja napak - za arbitražo glede prioritete sporočil in zaznavanja trkov pa uporablja protokol za večkratni dostop nosilca podatkov. Zaradi teh zanesljivih lastnosti prenosa podatkov se ta protokol uporablja v avtobusih, avtomobilih in drugih avtomobilskih sistemih, tovarniški in industrijski avtomatizaciji, rudarskih aplikacijah itd.


CAN prenos podatkov

Protokol CAN ni protokol, ki temelji na naslovu, temveč protokol, usmerjen v sporočila, pri čemer ima vdelano sporočilo v CAN vsebino in prednost prenosa podatkov. Ob sprejemu podatkov na vodilu se vsako vozlišče odloči, ali jih bo zavrglo ali obdelalo - nato pa je omrežno sporočilo, odvisno od sistema, namenjeno enemu vozlišču ali številnim drugim vozliščem. Komunikacija CAN določenemu vozlišču omogoča, da zahteva informacije od katerega koli drugega vozlišča s pošiljanjem RTR (zahteva za oddaljeni prenos).

Prenos podatkov po protokolu CAN

Prenos podatkov po protokolu CAN

Ponuja samodejni prenos podatkov brez arbitraže s prenosom sporočila z najvišjo prioriteto in varnostnim kopiranjem ter čakanjem na sporočilo z nižjo prioriteto. V tem protokolu je prevladujoča logična 0, recesivna pa logična 1. Ko eno vozlišče odda recesivni bit, drugo pa prevladujoči bit, potem dominantni bit zmaga. Arbitražna shema, ki temelji na prednostni nalogi, odloča, ali bo dovoljeno nadaljevanje prenosa, če začneta oddajati dve ali več naprav hkrati.

Sporočilo CAN Message

Komunikacijsko omrežje CAN je mogoče konfigurirati v različnih oblikah okvirov ali sporočil.

  1. Standardni ali osnovni format okvirja ali CAN 2.0 A
  2. Razširjeni format okvira ali CAN 2.0 B
Standardni ali osnovni format okvirja ali CAN 2.0 A

Standardni ali osnovni format okvirja ali CAN 2.0 A

Razlika med tema dvema formatoma je v tem, da dolžina bitov, tj. Osnovni okvir podpira 11-bitno dolžino identifikatorja, medtem ko razširjeni okvir podpira 29-bitno dolžino identifikatorja, ki je sestavljen iz 18-bitne razširitve in 11-bitni identifikator. Bit IDE se razlikuje v formatu razširjenega okvira CAN in formatu osnovnega okvira CAN, pri čemer se IDE prenaša kot prevladujoč v 11-bitnem primeru okvira in recesiven v 29-bitnem primeru okvira. Nekateri krmilniki CAN, ki podpirajo formate razširjenega okvira, lahko pošiljajo ali prejemajo sporočila v osnovni obliki okvira.

Razširjeni format okvira ali CAN 2.0 B

Razširjeni format okvira ali CAN 2.0 B

Protokol CAN ima štiri vrste okvirjev: podatkovni okvir, oddaljeni okvir, okvir napak in okvir preobremenitve. Podatkovni okvir vsebuje prenos podatkov vozlišča oddaljeni okvir zahteva posebne identifikator napake pri prenosu napake zazna napake vozlišča in se preobremenitveni okvir aktivira, ko sistem vbrizga zamudo med podatki ali oddaljenim okvirom. Komunikacija CAN lahko teoretično poveže do 2032 naprav v enem omrežju, vendar je praktično zaradi strojnih oddajnikov omejena na 110 vozlišč. Podpira kable do 250 metrov s hitrostjo prenosa 250 Kbps s hitrostjo prenosa 10 Kbps je največja dolžina 1 km, najkrajša pa z 1 Mbps 40 metrov.

Industrijska avtomatizacija in nadzor s protokolom CAN

To izvaja projekt za nadzor industrijskih obremenitve, ki jih poganja enosmerni motor na podlagi temperaturnih variacij procesa. Različno nadzorni sistemi so odvisne od temperature. Recimo, da je treba v primeru rezervoarja mešalnika - po doseganju določene temperature - vklopiti enosmerni motor, da lahko mešalnik zasuka. Torej ta projekt to doseže z uporabo protokola CAN, ki je zelo učinkovita in zanesljiva poceni komunikacija.

V tem projektu sta uporabljena dva mikrokrmilnika, eden za pridobivanje temperaturnih podatkov in drugi za krmiljenje enosmernega motorja . Krmilnik CAN MCP2515 in oddajnik CAN MCP2551 sta povezana z obema mikrokrmilnikoma za izvajanje komunikacije CAN za izmenjavo podatkov.

Industrijska avtomatizacija in nadzor s protokolom CAN

Industrijska avtomatizacija in nadzor s protokolom CAN

Oddajni stranski mikrokrmilnik neprekinjeno nadzoruje temperature z uporabo LM35 temperaturni senzor s pretvorbo analognih vrednosti v digitalne s priklopljenim ADC. Te vrednosti se primerjajo z nastavljenimi vrednostmi, programiranimi v mikrokrmilniku, in te vrednosti se kršijo, ko mikrokrmilnik pošlje oz. posreduje podatke sprejemniku stranski mikrokrmilnik s krmilnikom CAN in oddajnimi enotami.

Sprejemna CAN komunikacija sprejema podatke in jih prenaša na mikrokrmilnik, ki nadalje obdeluje podatke in krmili enosmerni motor z IC-gonilnikom motorja. Smer motorja je mogoče spremeniti tudi z gonilnikom IC, ki ga nadzoruje mikrokrmilnik.

Tako protokol CAN omogoča medsebojno komunikacijo s povezovanjem različnih vozlišč v industrijskem okolju. Ta vrsta komunikacije se lahko izvaja tudi v drugih avtomatizacijski sistemi, kot so dom ali stavba , tovarne itd. Upamo, da ste s tem člankom morda bolje razumeli industrijsko avtomatizacijo s komunikacijo CAN. Prosimo, pišite nam za nadaljne informacije in vprašanja.

Zasluge za fotografije:

  • Industrijska avtomatizacija in nadzor s strani wlimg
  • Arhitektura industrijske avtomatizacije avtor siemens
  • Model medsebojnega povezovanja odprtih sistemov (OSI) avtor jesti
  • Prenos podatkov CAN Protocol prek can-cia
  • Standardna ali osnovna oblika okvirja ali CAN 2,0 A do technologyuk
  • Razširjeni format okvira ali CAN 2,0 B do širokopasovne povezave