Új szint a gépek kommunikációjában a CAN-szabvány

A CAN-busz egy magas szintű kommunikációs protokoll, amely lehetővé teszi a mikrokontrollerek és az eszközök számára, hogy központi számítógép nélkül kommunikáljanak egymással. Ez egy üzenetközpontú protokoll, melyet eredetileg az autóiparban a nagy mennyiségű rézvezeték kiváltására dolgoztak ki. A kommunikáció egy elektronikus vezérlőegység (ECU) segítségével történik. Az aktuátormodulon lévő minden üzenet egy csomópontot jelent, amely szabványos azonosítóval rendelkezik, ami jelzi az üzenet prioritását, az adatokat és a vezérlés forrását.

A CAN-busz komoly előrelépés a hagyományos járműhálózatokhoz képest, mert az áramellátás közös vezetékeken van elosztva, így nincs szükség külön kábelezésre az egyes eszközök és az áramforrás között. Emellett a kapcsolás az aktuátor elektronikájába van beépítve, így nincs szükség nehézkes külső kapcsolásokra, csatlakozókra; minden parancs végrehajtása az aktuátorban történik.

Az újgenerációs elektromos aktuátorok, amelyek támogatják a CAN-busz kommunikációt, kiterjesztik az újonnan felfedezett intelligens vezérlést a lineáris mozgású alkalmazásokra is, olyanokra is, amelyek korábban hagyományos elektromos aktuátorokat, hidraulikus hengereket vagy kézi műveleteket használtak. Ennek előnye a hatékonyabb és biztonságosabb működés, valamint az alacsonyabb karbantartási költségek.

Programnyelvek

Annak érdekében, hogy a tervezők teljes mértékben kihasználhassák ezt az architektúrát, a Society of Automotive Engineers (SAE) kifejlesztette a J1939 programozási nyelvet, és továbbfejlesztette az autóipar, a mezőgazdaság, az építőipar és más alkalmazások igényei szerint.

Míg a J1939 bevezette az intelligens automatizálás korszakát az autóiparban, a gyártóipar még kereste a CAN-busz architektúra mozgásvezérlésére való használatának lehetőségét. Az ipari alkalmazásokhoz nagyobb átviteli sebességre, nagyobb sávszélességre és a mozgásvezérlés más alkalmazásokkal való integrálására volt szükség. Ezek az igények ösztönözték a CANopen nyelv fejlesztését, amely nyílt szabványú platformot használ. Ez egy intelligens architektúrát biztosít, amely képes az intelligens mozgást más, magasabb szintű automatizálási sémákba integrálni.

Nagy előrelépés a beágyazott CAN-busz

A beágyazott CAN-busszal rendelkező aktuátor különösen előnyös a hidraulikus hengeres alkalmazásokhoz képest. Sokkal pontosabb helyzetinformációk érhetők el így, ami egy hidraulikus rendszeren költséges és nehéz fenntartani. A konzisztens elektronikus jel vétele helyett a hidraulikus hengerek helyzetének figyeléséhez meg kell mérni a vezetékeken keresztül szivattyúzott folyadék mennyiségét, majd külsőleg szerelt jeladók és végálláskapcsolók segítségével jelezni kell a vezérlődoboznak, ha a kívánt pontokat elérte. Ez megköveteli, hogy a folyadék folyamatosan mozgásban legyen a rendszerben.

A CAN-busz-rendszerek viszont kódolókat, végálláskapcsolókat és potenciométereket használnak a pozíció szabályozására, amelyek a rendszer elektronikájába vannak beépítve, hogy lehetővé tegyék az abszolút helyzetmeghatározást. Az abszolút pozíciószabályozás mellékes előnye, hogy konzisztens, megbízható pozíciómemóriát tesz lehetővé. Mivel egyes gépek csak csúcsszezonban, például karácsonykor vagy iskolakezdéskor kerülhetnek üzembe az elosztóközpontokban, előtte nyolc-kilenc hónapig tétlenül állnak, néha hasznos leválasztani az akkumulátort, nehogy lemerüljön. A gyárilag beállított abszolút pozícióképesség nélkül a felhasználónak újra kell kalibrálnia, miután újra csatlakoztatta az akkumulátort.

Fontos információkat is ad

A CAN-busszal a rendszerfejlesztők sokkal nagyobb rugalmasságot tudnak biztosítani az érzékelők és a belső elektronika programozásában, és jobba tudják szinkronizálják a műveleteket több aktuátor között. Például beprogramozhatják az egységek sebességét a terheléstől függően, vagy módosíthatják a sebességet, hogy kompenzálják, ha az egységek felgyorsulnak vagy lassulnak. A CAN-busz nélküli elektromos aktuátorok abszolút helyzetleolvasást biztosítanak, de általában jelentős teljesítményt, nehezebb vezetékeket, reléket és egyéb helyigényes alkalmazásokat igényelnek – írja a Machine Design.

A CAN-busz nemcsak leegyszerűsíti a gép vezetékezését, hanem az összes korábbi külső elektronikát is beviszi az aktuátor gyártójának termékébe.

Amellett, hogy valós idejű pozícióadatokat küldenek vissza a felhasználónak, a CAN-busz-kompatibilis aktuátorok folyamatosan visszajelzést küldenek a hőmérséklet, áram, sebesség, feszültség és egyéb változókról. Ez lehetővé teszi az üzemeltetők számára a fejlett diagnosztikát és hibakezelést. A visszajelzés akár másodpercenként tízszer is megérkezhet, mivel az aktuátor folyamatosan teszteli magát. Ha problémát észlel - például egy hőmérsékleti küszöb túllépését -, az aktuátor befejezi a programozott mozgását és leáll, valamint hibaüzenetet küld a számítógépnek - mindezt a másodperc töredéke alatt.