אוטומציה ובקרה תעשייתית
כַּיוֹם מערכות אוטומציה תעשייתית הפכו פופולריים ברבים מהענפים ומשחקים תפקיד מכריע בשליטה בכמה פעולות הקשורות לתהליך. עקב הטמעת מגוון רחב של רשתות תעשייתיות עם תפוצתן הגאוגרפית על פני מפעל או תעשייה, יכולת העברת ובקרת נתוני הרצפה הפכה להיות מתוחכמת וקלה יותר, החל ברמה נמוכה לבקרה ברמה גבוהה. רשתות תעשייתיות אלה מנותבות דרך אוטובוסים שדה שונים המשתמשים בתקני תקשורת שונים כמו פרוטוקול CAN, Profibus, Modbus, Device net וכו '. בואו נסתכל כיצד תקשורת CAN עובדת לאוטומציה של הענפים ואחרים. מערכות מבוססות אוטומציה .
מבוא לאוטומציה ובקרה תעשייתית
האיור שלהלן מציג את הארכיטקטורה של אוטומציה ושליטה תעשייתית בה מבוצעות שלוש רמות שליטה לאוטומציה של המערכת כולה. שלוש רמות אלו הן בקרה ואוטומציה, בקרת תהליכים ובקרה מסדר גבוה יותר. רמת הבקרה והאוטומציה מורכבת ממכשירי שטח שונים כמו חיישנים ומפעילים לניטור ובקרה על משתני התהליך.
אדריכלות אוטומציה לתעשייה
רמת בקרת תהליכים היא בקר מרכזי האחראי על שליטה ותחזוקה של מספר מכשירי שליטה כמו בקרי לוגיקה מתוכנתים (PLC) וכן ממשקי המשתמש הגרפיים כמו SCADA ו- ממשק מכונה אנושית (HMI) כלולים גם ברמה זו. רמת בקרת ההזמנות הגבוהה יותר היא רמה ארגונית המנהלת את כל הפעילות הקשורה לעסקים.
על ידי התבוננות מדויקת בתרשים שלעיל ובכל רמה ורמתו וגם בין הרמות, אוטובוסי התקשורת כגון Profibus ו- אתרנט תעשייתי נתפסים כמחוברים להחלפת המידע. לכן, אוטובוס התקשורת הוא המרכיב העיקרי באוטומציה תעשייתית להעברת נתונים אמינה בין הבקרים, המחשבים וגם מהתקני השטח.
רשת אזור בקרה או פרוטוקול CAN
מודל קישוריות מערכות פתוחות (OSI)
תקשורת נתונים הוא העברת נתונים מנקודה אחת לאחרת. כדי לתמוך בתקשורת תעשייתית, הארגון הבינלאומי לתקינה פיתח את מודל ה- OSI (Interconnection) למערכות העברת נתונים בין צמתים שונים. פרוטוקול ומסגרת OSI זה תלוי ביצרן. פרוטוקול CAN משתמש בשתי שכבות נמוכות יותר, כלומר שכבות פיזיות וקישור נתונים מתוך שבע השכבות של מודל OSI.
רשת אזור בקר, או פרוטוקול CAN הוא רב-מאסטר אוטובוס תקשורת סדרתי , וזו רשת בקרים עצמאיים. הגרסה הנוכחית של CAN הייתה בשימוש מאז 1990, והיא פותחה על ידי בוש ואינטל. הוא משדר הודעות לצמתים המוצגים ברשת על ידי הצעת מהירות שידור של עד 1 Mbps. לצורך שידור יעיל, הוא פועל לפי שיטות אמינות לזיהוי שגיאות - ולבוררות על עדיפות הודעה וגילוי התנגשות, היא משתמשת בפרוטוקול גישה מרובה של חוש הספק. בשל מאפייני העברת נתונים אמינים אלה, פרוטוקול זה שימש באוטובוסים, מכוניות ומערכות רכב אחרות, אוטומציה של מפעלים ותעשייה, יישומי כרייה וכו '.
העברת נתונים מסוג CAN
פרוטוקול CAN אינו פרוטוקול מבוסס כתובת, אלא פרוטוקול מכוון הודעות, שבו ההודעה המוטמעת ב- CAN כוללת את התוכן והעדיפות של העברת הנתונים. על קליטת הנתונים באוטובוס, כל צומת מחליט אם להשליך או לעבד את הנתונים - ואז, בהתאם למערכת, הודעת הרשת מיועדת לצומת יחיד או לצמתים רבים אחרים. תקשורת CAN מאפשרת לצומת מסוים לבקש את המידע מכל צומת אחר על ידי שליחת RTR (בקשת שידור מרחוק).
העברת נתוני פרוטוקול CAN
הוא מציע העברת נתונים אוטומטית ללא בוררות על ידי העברת ההודעה בעדיפות הגבוהה ביותר וגיבוי והמתנה של ההודעה בעדיפות נמוכה יותר. בפרוטוקול זה, הדומיננטי הוא 0 לוגי, והרססיבי הוא לוגי 1. כאשר צומת אחד משדר ביט רצסיבי ואחד אחר משדר ביט דומיננטי, אז הביט הדומיננטי מנצח. תוכנית בוררות מבוססת עדיפות מחליטה אם תינתן הרשאה להמשיך בהעברה אם שני מכשירים או יותר יתחילו לשדר במקביל.
מסגרת הודעות CAN
ניתן להגדיר רשת תקשורת מסוג CAN בפורמטים שונים של מסגרות או הודעות.
- תבנית מסגרת רגילה או בסיסית או CAN 2.0 A.
- פורמט מסגרת מורחב או CAN 2.0 B
תבנית מסגרת רגילה או בסיסית או CAN 2.0 A.
ההבדל בין שני הפורמטים הללו הוא שאורך הסיביות, כלומר מסגרת הבסיס תומכת באורך של 11 סיביות עבור המזהה, ואילו המסגרת המורחבת תומכת באורך של 29 סיביות עבור המזהה, המורכב מסיומת של 18 סיביות ו מזהה של 11 סיביות. ביט ה- IDE שונה בתבנית המסגרת המורחבת של CAN ובתבנית המסגרת הבסיסית של CAN בה IDE מועבר כדומיננטי במקרה מסגרת של 11 סיביות ורססיבי במקרה של מסגרת של 29 סיביות. אפשר גם לשלוח או לקבל הודעות בפורמט מסגרת בסיסי על ידי כמה בקרי CAN התומכים בפורמטים עם מסגרת מורחבת.
פורמט מסגרת מורחב או CAN 2.0 B
לפרוטוקול CAN ארבעה סוגים של מסגרות: מסגרת נתונים, מסגרת מרוחקת, מסגרת שגיאות ומסגרת עומס יתר. מסגרת נתונים מכילה נתוני צמת נתונים מסגרת מרוחקת מבקשת מסגרת שגיאת העברת מזהה ספציפית מגלה שגיאות בצומת, ומסגרת עומס יתר מופעלת כאשר המערכת מזריקה עיכוב בין נתונים למסגרת מרחוק. תקשורת CAN יכולה לקשר עד 2032 התקנים ברשת אחת באופן תיאורטי, אך למעשה היא מוגבלת ל -110 צמתים עקב מקלט החומרה. הוא תומך בכבלים עד 250 מטר עם קצב שידור של 250 Kbps עם קצב סיביות של 10 Kbps הוא האורך המרבי של 1 ק'מ, והקצר ביותר עם 1 Mbps הוא 40 מטר.
אוטומציה ושליטה תעשייתית באמצעות פרוטוקול CAN
זֶה הפרויקט מיושם לבקרת התעשייה עומסים המופעלים על ידי מנוע DC בהתבסס על שינויי הטמפרטורה של התהליך. שׁוֹנִים מערכות בקרת תהליכים הם תלוי בטמפרטורה. נניח שבמקרה של מיכל ערבוב - לאחר שהגיע לטמפרטורה מסוימת - יש להפעיל את מנוע DC כדי לסובב את המערבב. אז פרויקט זה משיג זאת באמצעות פרוטוקול CAN שהוא תקשורת בעלות נמוכה יעילה ואמינה ביותר.
בפרויקט זה משתמשים בשני מיקרו-בקרים, אחד לרכישת נתוני טמפרטורה והשני עבור שליטה במנוע DC . בקר CAN MCP2515 ומקלט CAN MCP2551 מחוברים לשני המיקרו-בקרים כדי ליישם תקשורת CAN להחלפת הנתונים.
אוטומציה ושליטה תעשייתית באמצעות פרוטוקול CAN
משדר מיקרו-בקר צדדי עוקב ברציפות אחר הטמפרטורות באמצעות LM35 חיישן טמפרטורה על ידי המרת ערכים אנלוגיים לדיגיטל כאשר ADC מחובר אליו. ערכים אלה מושווים לערכים שנקבעו שתוכנתו במיקרו-בקר, וערכים אלה מופרים כאשר המיקרו-בקר שולח או מעביר את הנתונים למקלט מיקרו-בקר צדדי על-ידי יחידות CAN ומשדר מקלט.
תקשורת ה- CAN של הצד המקבל מקבלת את הנתונים ומעבירה אותם למיקרו-בקר שמעבד עוד יותר את הנתונים ושולט במנוע DC על ידי IC של נהג מנוע. אפשר גם לשנות את כיוון המנוע באמצעות IC הנהג הנשלט על ידי המיקרו-בקר.
כך פרוטוקול CAN מאפשר תקשורת עמית לעמית על ידי חיבור צמתים שונים בסביבה תעשייתית. סוג זה של תקשורת יכול להיות מיושם גם באחרים מערכות אוטומציה כמו בית או בניין , מפעל וכו '. אנו מקווים שמאמר זה עשוי לתת לך הבנה טובה יותר לגבי אוטומציה תעשייתית עם תקשורת CAN. אנא כתוב לנו למידע נוסף ולשאילתות.
נקודות זיכוי:
