Industrijska automatizacija i upravljanje

Ovih dana sustavi industrijske automatizacije postali su popularni u mnogim industrijama i igraju presudnu ulogu u kontroli nekoliko postupaka povezanih s procesima. Zahvaljujući implementaciji širokog spektra industrijskih mreža s njihovom zemljopisnom raspodjelom po tvornici ili industriji, mogućnost prijenosa i upravljanja podacima poda postala je sofisticiranija i jednostavnija, u rasponu od niske razine do visoke razine kontrole. Te se industrijske mreže usmjeravaju kroz razne terenske sabirnice koje koriste razne komunikacijske standarde poput CAN protokola, Profibusa, Modbusa, Device net-a itd. Pogledajmo dakle kako CAN komunikacija djeluje za automatizaciju industrije i ostalih sustavi temeljeni na automatizaciji .

“2 -bitni zbrajač boolean izraz ”

Uvod u industrijsku automatizaciju i upravljanje

Sljedeća slika prikazuje arhitekturu industrijske automatizacije i upravljanja u kojoj se izvode tri razine upravljanja za automatizaciju cijelog sustava. Te su tri razine kontrola i automatizacija, kontrola procesa i kontrola višeg reda. Razina upravljanja i automatizacije sastoji se od različitih terenskih uređaja poput senzora i aktuatora za nadgledanje i kontrolu procesnih varijabli.

Arhitektura industrijske automatizacije

Razina upravljanja procesom središnji je kontroler odgovoran za upravljanje i održavanje nekoliko kontrolnih uređaja poput Programabilni logički kontroleri (PLC) , a također i korisnička grafička sučelja poput SCADA i Sučelje čovjek-stroj (HMI) su također uključeni u ovu razinu. Viša razina kontrole narudžbe je razina poduzeća koja upravlja svim poslovnim operacijama.

Pomnim promatranjem gornjeg dijagrama i svake njegove razine, kao i između razina, komunikacijski sabirnici kao što su Profibus i industrijski Ethernet se smatraju povezanima za razmjenu informacija. Stoga je komunikacijska sabirnica glavna komponenta industrijske automatizacije za pouzdan prijenos podataka između kontrolera, računala i također s terenskih uređaja.

Mreža upravljačkog područja ili CAN protokol

Model interkonekcije otvorenih sustava (OSI)

Komunikacija podataka je prijenos podataka s jedne točke na drugu. Kako bi podržala industrijsku komunikaciju, Međunarodna organizacija za standardizaciju razvila je model interkonekcije otvorenih sustava (OSI) za pružanje prijenosa podataka između različitih čvorova. Ovaj OSI protokol i okvir ovise o proizvođaču. CAN protokol koristi dva donja sloja, tj. Fizički i slojeve veze podataka od sedam slojeva OSI modela.

Mreža upravljačkog područja ili CAN protokol je multi-master sabirnička serijska komunikacija , a riječ je o mreži neovisnih kontrolora. Trenutna verzija CAN-a koristi se od 1990. godine, a razvili su je Bosch i Intel. Emitira poruke čvorovima predstavljenim u mreži nudeći brzinu prijenosa do 1 Mbps. Za učinkovit prijenos slijedi pouzdane metode otkrivanja pogrešaka - a za arbitražu o prioritetu poruke i otkrivanje sudara koristi protokol višestrukog pristupa osjetnika nosioca. Zbog ovih pouzdanih karakteristika prijenosa podataka, ovaj se protokol koristi u autobusima, automobilima i drugim automobilskim sustavima, tvorničkoj i industrijskoj automatizaciji, rudarskim aplikacijama itd.

MOŽE Prijenos podataka

CAN protokol nije protokol zasnovan na adresi, već protokol usmjeren na poruku, pri čemu ugrađena poruka u CAN-u ima sadržaj i prioritet podataka koji se prenose. Na prijemu podataka na sabirnici, svaki čvor odlučuje hoće li ih odbaciti ili obraditi - a zatim, ovisno o sustavu, mrežna poruka je namijenjena jednom čvoru ili mnogim drugim čvorovima. CAN komunikacija omogućuje određenom čvoru da zatraži informacije od bilo kojeg drugog čvora slanjem RTR-a (zahtjev za daljinski prijenos).

Prijenos podataka CAN protokola

Nudi automatski prijenos podataka bez arbitraže prijenosom poruke s najvišim prioritetom i sigurnosnom kopijom i čekanjem poruke s nižim prioritetom. U ovom protokolu, dominantan je logički 0, a recesivni logični 1. Kad jedan čvor prenosi recesivni bit, a drugi dominirajući bit, tada dominantni bit pobjeđuje. Shema arbitraže temeljena na prioritetu odlučuje hoće li se odobriti nastavak prijenosa ako dva ili više uređaja započnu s odašiljanjem istovremeno.

MOŽE okvir za poruke

CAN komunikacijska mreža može se konfigurirati u različite okvire ili formate poruka.

Standardni ili osnovni format okvira ili CAN 2.0 A
Prošireni format okvira ili CAN 2.0 B

Standardni ili osnovni format okvira ili CAN 2.0 A

Razlika između ova dva formata je u tome što duljina bitova, tj. Osnovni okvir podržava duljinu od 11 bita za identifikator, dok prošireni okvir podržava duljinu od 29 bita za identifikator, koji se sastoji od 18-bitnog proširenja i 11-bitni identifikator. IDE bit razlikuje se od CAN proširenog formata okvira i CAN osnovnog formata kadra, pri čemu se IDE prenosi kao dominantan u 11-bitnom slučaju okvira i recesivan u 29-bitnom slučaju okvira. Neki CAN kontroleri koji podržavaju formate proširenog okvira također mogu slati ili primati poruke u osnovnom formatu okvira.

Prošireni format okvira ili CAN 2.0 B

CAN protokol ima četiri vrste okvira: okvir podataka, udaljeni okvir, okvir pogreške i okvir preopterećenja. Okvir podataka sadrži prijenos podataka čvora udaljeni okvir zahtijeva određeni identifikator okvir pogreške prijenosa otkriva sve pogreške čvora i preopterećenje se aktivira kada sustav ubrizgava kašnjenje između podataka ili udaljenog okvira. CAN komunikacija može teoretski povezati do 2032 uređaja na jednoj mreži, ali je praktički ograničena na 110 čvorova zbog hardverskih primopredajnika. Podržava kabliranje do 250 metara brzinom prijenosa od 250 Kbps, a brzina prijenosa od 10 Kbps maksimalna je duljina 1 km, a najkraća s 1 Mbps 40 metara.

Industrijska automatizacija i upravljanje pomoću CAN protokola

Ovaj provodi se projekt upravljanja industrijskim opterećenja koja pokreće istosmjerni motor na temelju temperaturnih varijacija postupka. Razne sustavi za kontrolu procesa su ovisi o temperaturi. Pretpostavimo, u slučaju spremnika mješalice - nakon postizanja određene temperature - istosmjerni motor mora biti uključen da bi rotirao mješalicu. Dakle, ovaj projekt to postiže korištenjem CAN protokola koji je vrlo učinkovit i pouzdan jeftin komunikaciji.

U ovom se projektu koriste dva mikrokontrolera, jedan za prikupljanje podataka o temperaturi, a drugi za upravljanje istosmjernim motorom . CAN kontroler MCP2515 i CAN primopredajnik MCP2551 povezani su na oba mikrokontrolera kako bi implementirali CAN komunikaciju za razmjenu podataka.

Industrijska automatizacija i upravljanje pomoću CAN protokola

Bočni mikrokontroler koji odašilje kontinuirano nadzire temperature pomoću LM35 senzor temperature pretvaranjem analognih vrijednosti u digitalne s priključenim ADC-om. Te se vrijednosti uspoređuju s postavljenim vrijednostima programiranim u mikrokontroleru, a te se vrijednosti krše kad mikrokontroler pošalje ili prenosi podatke na prijamnik bočni mikrokontroler od strane CAN kontrolera i primopredajnika.

Prihvaćajuća CAN komunikacija prima podatke i prenosi ih na mikrokontroler koji dalje obrađuje podatke i upravlja istosmjernim motorom pomoću IC upravljačkog programa motora. Također je moguće promijeniti smjer motora pomoću upravljačkog sklopa koji kontrolira mikrokontroler.

Stoga CAN protokol omogućuje peer-to-peer komunikaciju povezivanjem različitih čvorova u industrijskom okruženju. Ova vrsta komunikacije može se implementirati i u druge automatizacijski sustavi poput kuće ili zgrade , tvornica itd. Nadamo se da vam je ovaj članak možda dao bolje razumijevanje industrijske automatizacije s CAN komunikacijom. Molimo pišite nam za daljnje informacije i upite.

Foto bodovi: