Ipari automatizálás és vezérlés

Manapság ipari automatizálási rendszerek számos iparágban népszerűvé váltak, és döntő szerepet játszanak számos folyamathoz kapcsolódó művelet ellenőrzésében. A legkülönbözőbb ipari hálózatok megvalósításának köszönhetően, földrajzi eloszlásuk gyárban vagy iparban, a padló adatátviteli és ellenőrzési képesség kifinomultabbá és könnyebbé vált, az alacsony szintű és a magas szintű irányítás között. Ezeket az ipari hálózatokat különféle terepi buszokon keresztül vezetik, amelyek különféle kommunikációs szabványokat használnak, mint például a CAN protokoll, a Profibus, a Modbus, a Device net stb. Nézzük meg, hogyan működik a CAN kommunikáció az ipar és más automatizáláshoz automatizáláson alapuló rendszerek .

“hogyan lehet hibaelhárítani az áramköri lapokat ”

Bevezetés az ipari automatizálásba és vezérlésbe

Az alábbi ábra az ipari automatizálás és vezérlés architektúráját mutatja be, ahol a vezérlés három szintjét hajtják végre az egész rendszer automatizálásához. Ez a három szint az irányítás és automatizálás, a folyamatirányítás és a magasabb rendű vezérlés. A Vezérlés és automatizálás szint különféle terepi eszközökből áll, például érzékelőkből és működtetőkből a folyamatváltozók figyelemmel kísérésére és vezérlésére.

Ipari automatizálási építészet

A Process Control Level egy központi vezérlő, amely több vezérlő eszköz, például a vezérléséért és karbantartásáért felelős Programozható logikai vezérlők (PLC-k) , valamint a felhasználói grafikus interfészek, például az SCADA és a Ember-gép interfész (HMI) szintén ebbe a szintbe tartoznak. A magasabb rendelés-ellenőrzési szint olyan vállalati szint, amely az összes üzleti tevékenységet kezeli.

A fenti diagram és annak minden szintjének, valamint a szintek közötti szoros megfigyelésével a kommunikációs buszok, például a Profibus és a ipari Ethernet kapcsolatban állnak az információcserével. Ezért a kommunikációs busz az ipari automatizálás fő összetevője a vezérlők, a számítógépek és a terepi eszközök közötti megbízható adatátvitelhez.

Vezérlő területi hálózat vagy CAN protokoll

Open Systems Interconnection (OSI) modell

Adatkommunikáció az adatátvitel egyik pontról a másikra. Az ipari kommunikáció támogatására a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet kifejlesztette az Open Systems Interconnection (OSI) modellt az adatátvitel biztosítására a különböző csomópontok között. Ez az OSI protokoll és keretrendszer a gyártótól függ. A CAN protokoll alsó két réteget, azaz fizikai és adatkapcsolati rétegeket használ az OSI modell hét rétegéből.

A vezérlő területi hálózata vagy a CAN protokoll többmester soros kommunikációs busz , és ez egy független vezérlők hálózata. A CAN jelenlegi verziója 1990 óta van használatban, a Bosch és az Intel fejlesztette ki. Üzeneteket sugároz a hálózatban bemutatott csomópontok számára azáltal, hogy 1 Mbps sebességű átviteli sebességet kínál. A hatékony továbbítás érdekében megbízható hibadetektálási módszereket követ - és az üzenet prioritása és az ütközés észlelése során választottbírósági eljáráshoz vivőérzékeny többszörös hozzáférési protokollt használ. Ezen megbízható adatátviteli jellemzők miatt ezt a protokollt buszokban, személygépkocsikban és más gépjármű-rendszerekben, gyári és ipari automatizálási, bányászati alkalmazásokban stb.

CAN adatátvitel

CAN protokoll nem cím alapú protokoll, hanem üzenet-orientált protokoll, ahol a CAN-ba beágyazott üzenetnek az átviteli adatok tartalma és prioritása van. A buszon lévő adatok fogadásakor minden csomópont eldönti, hogy eldobja-e vagy feldolgozza-e az adatokat - majd a rendszertől függően a hálózati üzenet egyetlen csomópontra vagy sok más csomópontra irányul. A CAN kommunikáció lehetővé teszi egy adott csomópont számára, hogy információt kérjen bármely más csomóponttól az RTR (Távoli továbbítási kérelem) küldésével.

CAN protokoll adatátvitel

Automatikus választottbíráskodás nélküli adatátvitelt kínál a legmagasabb prioritású üzenet továbbításával, valamint az alacsonyabb prioritású üzenet háttértárral és várakozással. Ebben a protokollban a domináns logikai 0, a recesszív logikai 1. Amikor az egyik csomópont recesszív bitet, egy másik pedig egy domináns bitet továbbít, akkor a domináns bit nyer. Prioritás alapú választottbírósági séma dönti el, hogy engedélyt kapnak-e az átvitel folytatására, ha két vagy több eszköz egyszerre kezdi el az adást.

CAN üzenetkeret

A CAN kommunikációs hálózat különböző keret- vagy üzenetformátumokat konfigurálhat.

Normál vagy alapkeret formátum vagy CAN 2.0 A
Kiterjesztett képformátum vagy CAN 2.0 B

Normál vagy alapkeret formátum vagy CAN 2.0 A

A különbség e két formátum között az, hogy a bitek hossza, azaz az alapkeret támogatja az azonosító 11 bites hosszát, míg a kibővített keret támogatja az azonosító 29 bites hosszát, amely 18 bites kiterjesztésből és egy 11 bites azonosító. Az IDE bit különbözik a kibővített CAN keretformátumtól és a CAN alapkeret formátumtól, ahol az IDE dominánsan kerül továbbításra egy 11 bites keret esetében, és recesszív egy 29 bites keret esetén. Lehetőség van arra is, hogy üzeneteket küldjön vagy fogadjon alapkeret formátumban egyes CAN vezérlőkkel, amelyek támogatják a kiterjesztett keretek formátumát.

Kiterjesztett képformátum vagy CAN 2.0 B

A CAN protokollnak négyféle kerete van: adatkeret, távoli keret, hibakeret és túlterhelési keret. Az adatkeret adatátviteli csomópontot tartalmaz, a távoli keret egyedi azonosítót igényel, az átviteli hibakeret minden csomópont hibát észlel, és a túlterhelési keret akkor aktiválódik, amikor a rendszer késlelteti az adatokat vagy a távoli kereteket. A CAN kommunikáció elméletileg akár 2032 eszközt is képes összekapcsolni egyetlen hálózaton, de a hardveres adó-vevők miatt gyakorlatilag 110 csomópontra korlátozódik. Támogatja a 250 méteres kábelezést 250 Kbps átviteli sebességgel, 10 Kbps sebességgel pedig 1 km maximális hosszúságú, a legrövidebb pedig 1 Mbps 40 méteres lehet.

Ipari automatizálás és vezérlés a CAN protokoll segítségével

Ez projektet hajtják végre az ipari irányítására terhelések, amelyeket egyenáramú motor működtet a folyamat hőmérséklet-változásai alapján. Különféle folyamatirányító rendszerek A hőmérséklet függ. Tegyük fel, hogy keverőtartály esetén - egy bizonyos hőmérséklet elérése után - be kell kapcsolni az egyenáramú motort a keverő forgatásához. Tehát ez a projekt ezt a CAN protokoll használatával éri el, amely rendkívül hatékony és megbízható olcsó kommunikáció.

Két mikrovezérlőt használnak ebben a projektben, az egyiket a hőmérsékleti adatok gyűjtésére, a másikat a hőmérsékletre az egyenáramú motor vezérlése . Az MCP2515 CAN vezérlő és az MCP2551 CAN adó-vevő mindkét mikrovezérlőhöz csatlakozik, hogy megvalósítsák a CAN kommunikációt az adatok cseréjére.

Ipari automatizálás és vezérlés a CAN protokoll segítségével

Az átadó oldalsó mikrovezérlő az LM35 segítségével folyamatosan figyeli a hőmérsékleteket hőmérséklet szenzor az analóg értékek digitáliszá konvertálásával a hozzá csatolt ADC-vel. Ezeket az értékeket összehasonlítjuk a mikrovezérlőben programozott beállított értékekkel, és ezeket az értékeket megsértjük, amikor a mikrovezérlő küldi vagy továbbítja az adatokat a vevőnek oldalsó mikrovezérlő CAN vezérlővel és adó-vevő egységekkel.

A vevő oldali CAN kommunikáció fogadja az adatokat és továbbítja azokat a mikrovezérlőhöz, amely tovább dolgozza fel az adatokat és vezérli az egyenáramú motort egy motor-meghajtó IC által. A motor irányának megváltoztatása a mikrokontroller által vezérelt meghajtó IC-vel is lehetséges.

Így a CAN protokoll lehetővé teszi a peer-to-peer kommunikációt különböző csomópontok összekapcsolásával az ipari környezetben. Ez a típusú kommunikáció másokban is megvalósítható automatizálási rendszerek, például otthon vagy épület , gyár stb. Reméljük, hogy ez a cikk jobban megismerhette az ipari automatizálást a CAN kommunikációval. Kérjük, írjon nekünk további információkért és kérdésekért.

Fotók: