Magistrala CAN w transporcie publicznym i magazynach energii – niezawodna komunikacja i automatyzacja

Magistrala CAN vs. Ethernet przemysłowy

Magistrala CAN wyróżnia się na tle innych technologii przesyłu danych opartych na Ethernecie przemysłowym przede wszystkim prostotą implementacji, deterministycznym charakterem transmisji oraz wyjątkową odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne. Podczas gdy protokoły Ethernet oferują znacznie wyższe prędkości transmisji danych, magistrala CAN utrzymuje swoją przewagę w aplikacjach, gdzie kluczowe są małe opóźnienia i niezawodność. Dzięki zaawansowanym mechanizmom wykrywania błędów CAN doskonale sprawdza się w środowiskach o dużym narażeniu na pola elektromagnetyczne, a determinizm zapewnia transmisję w czasie rzeczywistym, bez konieczności stosowania skomplikowanych stosów protokołów. Zalety te są szczególnie cenione w branży elektromobility, w pojazdach miejskiego transportu publicznego (tramwaje, trolejbusy, autobusy zeroemisyjne), na kolei czy w systemach magazynowania energii.

Nowoczesne karty i konwertery CAN – zastosowania i korzyści

Firma IXXAT obecna jest na polskim rynku od ponad dwudziestu lat i prawdopodobnie w każdym pojeździe szynowym w Polsce można znaleźć co najmniej jedno urządzenie z jej logo. Największą popularnością cieszą się karty PCIe mini, wyposażone w jeden lub dwa porty z izolacją galwaniczną, obsługujące klasyczny CAN (1 Mb/s) lub szybszą wersję CAN FD (4 Mb/s). Sterowniki pojazdów połączone są magistralą CAN z takimi podzespołami, jak: falowniki napędowe, konwertery pomocnicze, panele operatorskie, regulatory prądnicy, przekształtniki ogniwa wodorowego czy jednostki odzyskiwania energii. Sterowniki w lokomotywach po CAN-ie sterują pracą układów napędowych oraz obwodami pomocniczymi.

Konwertery z serii USB-to-CAN v2 to szeroko stosowane adaptery, zapewniające łatwy dostęp do magistrali CAN z poziomu komputera PC. Są ekonomiczne i uniwersalne, z jednym lub dwoma interfejsami CAN, CAN FD, LIN oraz izolacją galwaniczną. Obsługują również CANopen i SAE J1939, a wraz z programem canAnalyser stanowią doskonałe narzędzie konfiguracyjne, diagnostyczne i serwisujące.

Projektanci rozwiązań do aplikacji BESS mają styczność ze specyficznymi wymaganiami. Czy są to duże systemy magazynujące energię, czy baterie trakcyjne pojazdów, mamy do czynienia z kilkoma sekcjami CAN, sygnałami analogowymi i cyfrowymi. Dla nich zostały zaprojektowane zaawansowane platformy embedded oparte na Linuksie.

Zaawansowana komunikacja i logowanie danych w systemach CAN

Urządzenie CANnector to wszechstronne i wydajne rozwiązanie do komunikacji logowania danych. Oferuje ono wysoką elastyczność, intuicyjną konfigurację oraz możliwość integracji z różnymi standardami komunikacyjnymi, takimi jak CAN, CAN FD, LIN i EtherCAT. CANnector może mieć do ośmiu portów CAN (w tym 4 CAN FD), 2× LIN, 1× Ethernet, 2× DI/DO, 2× USB, kartę pamięci SD (dla wersji data logger). Interfejs EtherCAT umożliwia integrację z systemami automatyki przemysłowej, a przepustowość poniżej 300 μs zapewnia szybkie przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym.

CANnector ma trzy główne zastosowania.

1. Przemysł motoryzacyjny
   – Integracja z pojazdami elektrycznymi – CANnector zapewnia bezpieczną i niezawodną komunikację z komponentami wysokiego napięcia, takimi jak baterie trakcyjne czy inwertery. Dzięki galwanicznej izolacji, urządzenia te gwarantują ochronę przed przepięciami i zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI). W praktyce CANnector umożliwia bezpieczne monitorowanie i kontrolę systemów zarządzania bateriami (BMS), komunikację z przekształtnikami DC/DC oraz inwerterami, a także integrację z innymi systemami zarządzania energią w pojazdach. Dzięki wsparciu dla protokołów CAN FD i EtherCAT urządzenie zapewnia niezawodną transmisję danych na dużą odległość, eliminując ryzyko utraty sygnału. Co więcej, CANnector wspiera zaawansowane funkcje diagnostyczne, pozwalając na rejestrowanie i analizę danych w czasie rzeczywistym, co jest kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa i wydajności systemów wysokiego napięcia. Dzięki temu inżynierowie mogą identyfikować potencjalne problemy we wczesnej fazie oraz optymalizować działanie systemów.
2. Automatyzacja testów i produkcji
   CANnector umożliwia połączenie systemów testowych z urządzeniami końcowymi – płynną wymianę danych między systemami automatyzacji a urządzeniami testowanymi.
3. Logowanie i analiza danych
   – Optymalizacja procesów – dzięki zastosowaniu CANnectora następuje precyzyjne monitorowanie i zapisywanie komunikacji w celu analizy jakości produkcji i ochrony przed potencjalnymi reklamacjami.
   – Wsparcie dla cyfrowych bliźniaków – dane logowane przez CANnector mogą być używane do modelowania i symulacji komponentów pojazdów.

Platformy embedded dla automotive

Platforma embedded FRC-EP (FRC-EP170 i FRC-EP190) to bardziej zaawansowane rozwiązanie dla inżynierów automotive. Obsługuje magistrale FlexRay, CAN FD, LIN oraz K-Line, umożliwiając szeroką integrację z systemami motoryzacyjnymi i przemysłowymi. Pozwala na współpracę z Matlab/Simulink w celu implementacji modeli funkcjonalnych. Zapewnia funkcjonalność logowania danych w formatach takich jak MDF4, BLF czy CSV oraz możliwość zapisu na kartach SD. Jest w stanie pracować w trybie stand-alone, dzięki zintegrowanemu systemowi operacyjnemu czasu rzeczywistego. Narzędzie Advanced Configuration Tool (ACT) pozwala na konfigurację urządzenia w trybie drag-and-drop, eliminując potrzebę programowania.

Jedną z ważniejszych funkcji FRC-EP jest symulacja resztkowej magistrali (RBS), używana do generowania sygnałów i komunikatów na podstawie opisów sieciowych z komponentów pojazdu, które nie są jeszcze fizycznie podłączone do systemu. RBS może być wykorzystywana do testowania nowych lub niezależnie działających komponentów, które zależą od sygnałów z komponentów sąsiednich.

Sebastian Tryk

NaviNet
www.automatyka.tech