Automasi dan Kawalan Industri menggunakan Protokol CAN

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Automasi dan Kawalan Industri

Automasi dan Kawalan Industri

Pada masa kini sistem automasi industri telah menjadi popular di banyak industri dan memainkan peranan penting dalam mengendalikan beberapa operasi yang berkaitan dengan proses. Oleh kerana pelaksanaan rangkaian industri yang pelbagai dengan pengedaran geografisnya ke atas kilang atau industri, kemampuan pemindahan dan pengendalian data dasar menjadi lebih canggih dan mudah mulai dari pengendalian tingkat rendah hingga tingkat tinggi. Jaringan perindustrian ini disalurkan melalui pelbagai bas lapangan yang menggunakan pelbagai standard komunikasi seperti protokol CAN, Profibus, Modbus, Device net, dll. Oleh itu, mari kita lihat bagaimana komunikasi CAN berfungsi untuk mengautomasikan industri dan lain-lain sistem berasaskan automasi .



Pengenalan Automasi dan Kawalan Industri

Gambar di bawah menunjukkan seni bina automasi dan kawalan industri di mana tiga tahap kawalan dilakukan untuk mengautomasikan keseluruhan sistem. Tiga tahap ini adalah kawalan dan automasi, kawalan proses, dan kawalan pesanan tinggi. Tahap Kawalan dan Automasi terdiri daripada pelbagai peranti medan seperti sensor dan penggerak untuk memantau dan mengawal pemboleh ubah proses.


Senibina Automasi Industri

Senibina Automasi Industri



Proses Kawalan Tahap adalah pengawal pusat yang bertanggungjawab untuk mengawal dan menyelenggara beberapa alat kawalan seperti Pengawal Logik yang Boleh Diprogramkan (PLC) , dan juga antara muka grafik pengguna seperti SCADA dan Antaramuka Mesin Manusia (HMI) juga termasuk dalam tahap ini. Tahap Pengawalan Perintah Lebih Tinggi adalah tahap perusahaan yang menguruskan semua operasi yang berkaitan dengan perniagaan.

Dengan memerhatikan rajah di atas dan setiap tahapnya dan juga di antara tahap, bas komunikasi seperti Profibus dan Ethernet perindustrian dilihat sebagai berhubung untuk bertukar maklumat. Oleh itu, bas komunikasi adalah komponen utama dalam automasi industri untuk pemindahan data yang boleh dipercayai di antara pengawal, komputer dan juga dari peranti lapangan.

Rangkaian Kawasan Kawalan atau Protokol CAN

Model Open Systems Interconnection (OSI)

Model Open Systems Interconnection (OSI)

Komunikasi data adalah pemindahan data dari satu titik ke titik yang lain. Untuk menyokong komunikasi industri, International Organization for Standardization telah mengembangkan model Open Systems Interconnection (OSI) untuk menyediakan pemindahan data antara pelbagai nod. Protokol dan kerangka OSI ini bergantung pada pengeluarnya. Protokol CAN menggunakan dua lapisan yang lebih rendah, iaitu lapisan pautan fizikal dan data dari tujuh lapisan model OSI.

Rangkaian Kawasan Pengawal, atau protokol CAN adalah multi-master bas komunikasi bersiri , dan ia adalah rangkaian pengawal bebas. Versi CAN terkini telah digunakan sejak tahun 1990, dan dikembangkan oleh Bosch dan Intel. Ini menyiarkan pesan ke node yang disajikan dalam jaringan dengan menawarkan kecepatan transmisi antara 1 Mbps. Untuk penghantaran yang berkesan, ia mengikuti kaedah pengesanan ralat yang boleh dipercayai - dan, untuk arbitrase pada keutamaan mesej dan pengesanan perlanggaran, ia menggunakan protokol akses berbilang pembawa. Oleh kerana ciri-ciri pemindahan data yang boleh dipercayai, protokol ini telah digunakan dalam bas, kereta dan sistem kenderaan lain, automasi kilang dan perindustrian, aplikasi perlombongan, dll.


DAPATKAN Penghantaran Data

Protokol BOLEH bukan protokol berasaskan alamat, tetapi protokol berorientasikan mesej, di mana mesej yang disisipkan dalam CAN mempunyai kandungan dan keutamaan data yang dipindahkan. Semasa penerimaan data di bas, setiap node memutuskan sama ada akan membuang atau memproses data - dan kemudian bergantung pada sistem, mesej rangkaian ditakdirkan untuk satu nod atau banyak nod lain. Komunikasi CAN membolehkan simpul tertentu meminta maklumat dari nod lain dengan menghantar RTR (Permintaan Penghantaran Jauh).

DAPATKAN Penghantaran Data Protokol

DAPATKAN Penghantaran Data Protokol

Ia menawarkan penghantaran data bebas arbitrase automatik dengan memindahkan mesej keutamaan tertinggi dan menyokong dan menunggu mesej dengan keutamaan rendah. Dalam protokol ini, yang dominan adalah 0 logik, dan resesif adalah logik 1. Apabila satu nod menghantar bit resesif dan yang lain menghantar bit dominan, maka bit dominan akan menang. Skema timbang tara berdasarkan keutamaan memutuskan sama ada kebenaran akan diberikan untuk meneruskan penghantaran sekiranya dua atau lebih peranti mula dihantar pada masa yang sama.

Bingkai Mesej BOLEH

Rangkaian komunikasi CAN boleh dikonfigurasi format bingkai atau mesej yang berbeza.

  1. Format Standard atau Base Frame atau CAN 2.0 A
  2. Format Bingkai Diperpanjang atau BOLEH 2.0 B
Format Standard atau Base Frame atau CAN 2.0 A

Format Standard atau Base Frame atau CAN 2.0 A

Perbezaan antara kedua format ini ialah panjang bit, iaitu bingkai asas menyokong panjang 11-bit untuk pengenal, sedangkan bingkai yang diperpanjang menyokong panjang 29-bit untuk pengecam, yang terdiri dari lanjutan 18-bit dan pengecam 11-bit. Bit IDE berbeza format bingkai diperluas CAN dan format bingkai asas CAN di mana IDE dihantar sebagai dominan dalam casing bingkai 11-bit dan resesif dalam casing bingkai 29-bit. Juga dimungkinkan untuk mengirim atau menerima pesan dalam format bingkai dasar oleh beberapa pengawal CAN yang mendukung format bingkai lanjutan.

Format Bingkai Diperpanjang atau BOLEH 2.0 B

Format Bingkai Diperpanjang atau BOLEH 2.0 B

Protokol CAN mempunyai empat jenis bingkai: bingkai data, bingkai jarak jauh, bingkai kesalahan dan bingkai kelebihan beban. Bingkai data berisi data node transmisi bingkai jarak jauh meminta kerangka ralat transmisi pengenal tertentu mengesan sebarang kesalahan node dan, bingkai kelebihan beban diaktifkan ketika sistem menyuntikkan penundaan antara data atau bingkai jauh. Komunikasi CAN boleh menghubungkan sehingga 2032 peranti pada satu rangkaian secara teorinya, tetapi secara praktiknya ia terhad kepada 110 nod kerana alat pemancar perkakasan. Ini menyokong pemasangan kabel hingga 250 meter dengan kecepatan baud 250 Kbps dengan bit rate 10 Kbps adalah panjang maksimum 1 km, dan terpendek dengan 1 Mbps menjadi 40 meter.

Automasi dan Kawalan Industri menggunakan Protokol CAN

Ini projek dilaksanakan untuk mengawal industri beban yang dikendalikan oleh motor DC berdasarkan variasi suhu proses. Pelbagai sistem kawalan proses bergantung pada suhu. Katakan, sekiranya tangki pengaduk - setelah mencapai suhu tertentu - motor DC mesti dihidupkan untuk memutar pengaduk. Oleh itu, projek ini dapat mencapai ini dengan penggunaan protokol CAN yang merupakan komunikasi kos rendah yang sangat cekap dan boleh dipercayai.

Dua mikrokontroler digunakan dalam projek ini, satu untuk memperoleh data suhu dan satu lagi untuk mengawal motor DC . CAN Controller MCP2515 dan CAN transceiver MCP2551 disambungkan ke kedua mikrokontroler untuk melaksanakan komunikasi CAN untuk pertukaran data.

Automasi dan Kawalan Industri menggunakan Protokol CAN

Automasi dan Kawalan Industri menggunakan Protokol CAN

Mikrokontroler sisi pemancaran secara berterusan memantau suhu dengan penggunaan LM35 Pengesan suhu dengan menukar nilai analog ke digital dengan ADC melekat padanya. Nilai-nilai ini dibandingkan dengan nilai set yang diprogram dalam mikrokontroler, dan nilai-nilai ini dilanggar ketika mikrokontroler mengirim atau menghantar data ke penerima mikrokontroler sisi oleh unit pengawal dan transceiver CAN.

Komunikasi sisi penerima CAN dapat menerima data dan memindahkannya ke mikrokontroler yang memproses data lebih jauh dan mengawal motor DC oleh IC pemandu motor. Juga mungkin untuk menukar arah motor dengan IC pemandu yang dikendalikan oleh mikrokontroler.

Oleh itu protokol CAN membolehkan komunikasi peer-to-peer dengan menghubungkan nod yang berlainan di persekitaran industri. Komunikasi jenis ini juga dapat dilaksanakan dengan cara lain sistem automasi seperti rumah atau bangunan , kilang, dll. Kami berharap artikel ini dapat memberi anda pemahaman yang lebih baik mengenai automasi industri dengan komunikasi CAN. Sila tulis kepada kami untuk maklumat dan pertanyaan lebih lanjut.

Kredit Foto:

  • Automasi dan Kawalan Industri oleh wlimg
  • Senibina Automasi Industri oleh siemens
  • Model Open Systems Interconnection (OSI) oleh makan
  • CAN Protokol Penghantaran Data oleh boleh-cia
  • Format Standard atau Base Frame atau CAN 2.0 A oleh technologyuk
  • Format Bingkai Diperpanjang atau DAPAT 2.0 B oleh jalur lebar