Teollisuuden automaatio ja ohjaus

Nykyään teollisuusautomaatiojärjestelmät on tullut suosittu monilla teollisuudenaloilla ja niillä on ratkaiseva rooli useiden prosessiin liittyvien toimintojen valvonnassa. Laajojen teollisuusverkkojen toteuttamisen ansiosta niiden maantieteellinen jakauma tehtaalle tai teollisuudelle lattiatiedonsiirto- ja -valmiustoiminnoista on tullut kehittyneempiä ja helpompia aina matalasta korkean tason ohjaukseen. Nämä teollisuusverkot reititetään erilaisten kenttäväylien kautta, jotka käyttävät erilaisia tiedonsiirtostandardeja, kuten CAN-protokolla, Profibus, Modbus, Device net jne. Katsotaanpa, miten CAN-viestintä toimii teollisuuden ja muiden automatisointia varten automaatioon perustuvat järjestelmät .

“binäärimuodossa esitettyjen viestintäsignaalien sanotaan olevan ”

Johdatus teollisuusautomaatioon ja -ohjaukseen

Seuraava kuva esittää teollisen automaation ja ohjauksen arkkitehtuuria, jossa koko järjestelmän automatisoimiseksi suoritetaan kolme ohjaustasoa. Nämä kolme tasoa ovat hallinta ja automaatio, prosessinohjaus ja korkeamman asteen hallinta. Ohjaus- ja automaatiotaso koostuu erilaisista kenttälaitteista, kuten antureista ja toimilaitteista prosessimuuttujien seuraamiseksi ja ohjaamiseksi.

Teollisuuden automaatioarkkitehtuuri

Prosessin ohjaustaso on keskusohjain, joka vastaa useiden ohjauslaitteiden, kuten., Ohjaamisesta ja ylläpidosta Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC) ja myös käyttäjän graafiset käyttöliittymät, kuten SCADA ja Ihmisen ja koneen rajapinta (HMI) kuuluvat myös tähän tasoon. Ylempi tilausten valvontataso on yritystaso, joka hallinnoi kaikkea liiketoimintaan liittyvää toimintaa.

Tarkkailemalla tarkasti yllä olevaa kaaviota ja sen jokaista tasoa sekä tasojen välistä, tietoliikenneväylät, kuten Profibus ja teollisuuden Ethernet katsotaan olevan yhteydessä vaihtamaan tietoja. Siksi tietoliikenneväylä on teollisen automaation pääkomponentti luotettavaan tiedonsiirtoon ohjainten, tietokoneiden ja myös kenttälaitteiden välillä.

Ohjausalueen verkko tai CAN-protokolla

Open Systems Interconnection (OSI) -malli

Tiedonsiirto on tietojen siirtäminen yhdestä pisteestä toiseen. Teollisen viestinnän tukemiseksi Kansainvälinen standardointijärjestö on kehittänyt Open Systems Interconnection (OSI) -mallin tiedonsiirron tarjoamiseksi eri solmujen välillä. Tämä OSI-protokolla ja -kehys riippuvat valmistajasta. CAN-protokolla käyttää kahta alempaa tasoa eli fyysisiä ja datalinkkikerroksia OSI-mallin seitsemästä kerroksesta.

Ohjaimen alueverkko tai CAN-protokolla on multi-master sarjaliikenneväylä , ja se on riippumattomien ohjainten verkko. CAN: n nykyinen versio on ollut käytössä vuodesta 1990, ja sen ovat kehittäneet Bosch ja Intel. Se lähettää viestejä verkossa oleviin solmuihin tarjoamalla jopa 1 Mbps: n siirtonopeuden. Tehokkaan lähetyksen saavuttamiseksi se noudattaa luotettavia virheiden havaitsemismenetelmiä - ja sanomaprioriteetin ja törmäystunnistuksen välimiesmenettelyssä se käyttää kantoaaltotajuista monipääsyprotokollaa. Näiden luotettavien tiedonsiirto-ominaisuuksien ansiosta tätä protokollaa on käytetty linja-autoissa, autoissa ja muissa autojärjestelmissä, tehdas- ja teollisuusautomaatioissa, kaivossovelluksissa jne.

CAN-tiedonsiirto

CAN-protokolla ei ole osoitepohjainen protokolla, vaan viestikeskeinen protokolla, jolloin CAN: iin upotetulla viestillä on siirrettävän datan sisältö ja prioriteetti. Kukin solmu päättää, vastaanotetaanko tietoja väylällä, hylätäänkö vai käsitelläänkö ne - ja sitten järjestelmästä riippuen verkkoviesti on tarkoitettu yhdelle solmulle tai monille muille solmuille. CAN-tietoliikenne antaa tietyn solmun pyytää tietoja muilta solmuilta lähettämällä RTR (Remote Transmit Request).

CAN-protokollan tiedonsiirto

Se tarjoaa automaattisen välimiesdatan tiedonsiirron siirtämällä korkeimman prioriteetin viestin ja taaksepäin ja odottamalla alemman prioriteetin sanomaa. Tässä protokollassa dominantti on looginen 0 ja resessiivinen on looginen 1. Kun yksi solmu lähettää recessiivisen bitin ja toinen lähettää dominoivan bitin, dominoiva bitti voittaa. Prioriteettipohjainen välimiesmenettely päättää, myönnetäänkö lupa jatkaa lähetystä, jos kaksi tai useampia laitteita alkaa lähettää samanaikaisesti.

CAN-viestikehys

CAN-tietoliikenneverkossa voidaan määrittää erilaisia kehys- tai sanomamuotoja.

Vakio- tai peruskehysmuoto tai CAN 2.0 A
Laajennettu kehysmuoto tai CAN 2.0 B

Vakio- tai peruskehysmuoto tai CAN 2.0 A

Ero näiden kahden muodon välillä on se, että bittien pituus eli peruskehys tukee tunnisteen 11-bittistä pituutta, kun taas laajennettu kehys tukee tunnisteen 29-bittistä pituutta, joka koostuu 18-bittisestä laajennuksesta ja 11-bittinen tunniste. IDE-bitti eroaa CAN-laajennetun kehyksen muodosta ja CAN-peruskehysmuodosta, jossa IDE lähetetään hallitsevana 11-bittisessä kehystapauksessa ja resessiivisenä 29-bittisessä kehystapauksessa. Jotkut laajennetun kehyksen muotoja tukevat CAN-ohjaimet voivat myös lähettää tai vastaanottaa viestejä peruskehyksen muodossa.

Laajennettu kehysmuoto tai CAN 2.0 B

CAN-protokollalla on neljän tyyppisiä kehyksiä: datakehys, etäkehys, virhekehys ja ylikuormituskehys. Datakehys sisältää lähetyssolmudatan etäkehyspyynnöt spesifisen tunnisteen lähetysvirhekehys havaitsee solmuvirheet ja ylikuormituskehys aktivoituu, kun järjestelmä ruiskuttaa viivettä datan tai etäkehyksen välillä. CAN-tietoliikenne voi teoriassa yhdistää jopa 2032 laitetta yhteen verkkoon, mutta käytännössä se on rajoitettu 110 solmuun laitteistolähetinvastaanottimien vuoksi. Se tukee kaapelointia jopa 250 metriin nopeudella 250 Kbps ja bittinopeus 10 Kbps on enimmäispituus 1 km, ja lyhin, kun 1 Mbps on 40 metriä.

Teollisuuden automaatio ja ohjaus CAN-protokollan avulla

Tämä hanke toteutetaan teollisuuden hallitsemiseksi DC-moottorin käyttämät kuormat prosessin lämpötilan vaihtelujen perusteella. Eri prosessinohjausjärjestelmät ovat riippuvaisia lämpötilasta. Oletetaan, että sekoitussäiliön tapauksessa - tietyn lämpötilan saavuttamisen jälkeen - tasavirtamoottori on kytkettävä päälle sekoittimen pyörittämiseksi. Joten tämä projekti saavuttaa tämän käyttämällä CAN-protokollaa, joka on erittäin tehokas ja luotettava edullinen viestintä.

Tässä projektissa käytetään kahta mikro-ohjainta, toista lämpötilatietojen hankkimiseksi ja toista varten DC-moottorin ohjaaminen . CAN-ohjain MCP2515 ja CAN-lähetin-vastaanotin MCP2551 on kytketty molempiin mikro-ohjaimiin CAN-tiedonsiirron toteuttamiseksi tiedonvaihtoa varten.

Teollisuuden automaatio ja ohjaus CAN-protokollan avulla

Lähetettävä sivumikrokontrolleri valvoo jatkuvasti lämpötiloja LM35: n avulla lämpösensori muuntamalla analogiset arvot digitaalisiksi siihen liitetyn ADC: n avulla. Näitä arvoja verrataan mikrokontrolleriin ohjelmoituihin asetettuihin arvoihin, ja näitä arvoja rikotaan, kun mikro lähettää tai lähettää välittää tiedot vastaanottimelle sivumikrokontrolleri CAN-ohjaimella ja lähetin-vastaanotinyksiköillä.

Vastaanottavan puolen CAN-tietoliikenne vastaanottaa datan ja siirtää sen mikrokontrollerille, joka edelleen käsittelee tietoja ja ohjaa tasavirtamoottoria moottori-ohjain-IC: llä. On myös mahdollista muuttaa moottorin suuntaa mikro-ohjaimen ohjaamalla ohjain-IC: llä.

Siten CAN-protokolla mahdollistaa vertaisviestinnän yhdistämällä eri solmut teollisuusympäristössä. Tämän tyyppinen viestintä voidaan toteuttaa myös muissa automaatiojärjestelmät, kuten koti tai rakennus Toivomme, että tämä artikkeli olisi voinut antaa sinulle paremman käsityksen teollisuuden automaatiosta CAN-viestinnän avulla. Ole hyvä ja kirjoita meille lisätietoja ja kyselyitä varten.

Valokuvahyvitykset: