Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Současné a budoucí oblasti použití sítí CAN

Mnozí vědí, že sběrnice CAN se používá v automobilech. Avšak jsou zde ještě jiné oblasti jejího využití než jen automobilová technika. Mnohé z nich jsou nové, např. elektroenergetika. V článku jsou stručně, s odkazem na dokumenty sdružení CiA, charakterizovány „staré“ a „nové“ oblasti použití sítí typu CAN.
 

Zájem o CAN roste

Uživatelé a dodavatelé techniky na bázi sběrnice CAN (Controller Area Network) jsou dobrovolně organizováni ve sdružení CAN in Automation (CiA), podporujícím všechny, kdo mají o tuto techniku zájem na jakékoliv úrovni. Nárůst počtu členů sdružení CiA ze 417 na 517 během posledních dvou let je známkou rostoucího zájmu o sítě typu CAN a značné rozmanitosti jejich využití. Současně CiA, nezisková organizace založená v roce 1992, vyvíjí a aktualizuje specifikace komunikačního protokolu CANopen. Tyto specifikace zahrnují jak aplikační protokoly CANopen, tak i specifické profily určené pro jednotlivá zařízení a případy použití.
 

Automobilový průmysl

Pro sítě typu CAN je automobilový průmysl jednou ze „starých“ a zatím nejvýznamnější oblastí použití. V roce 2007 bude jako součást vestavných sítí nainstalováno do vozidel asi 600 milionů řadičů sběrnice CAN. „To činí z CAN jeden z nejúspěšnějších systémů sériové sběrnice,“ řekl ředitel CiA Holger Zeltwanger. „Sběrnice CAN bude dominovat ve všech druzích vozidel také v budoucnu.“ Používá se nyní i v motorizovaných rikšách, na skútrech, a dokonce i na jízdních kolech s přídavným motorkem. Ve spolupráci s neziskovou skupinou EnergyBus je vyvíjen profil CANopen pro lehké elektromobily (LEV). V osobních automobilech převezmou sítě typu CAN ještě další úlohy, např. při realizaci sítí senzorů a elektronických řídicích jednotek v asistenčních systémech pro řidiče a v systémech pro ochranu chodců. U speciálních vozidel typu taxivozů, policejních automobilů, automobilů pro handicapované řidiče apod. se plánuje použít protokol CANopen pro sítě obsahující speciální přídavná zařízení. Pro tyto účely CiA vytvořila a nyní ověřuje prototyp aplikačního profilu CiA 447.
 

Řízení strojů

Ve „staré“ oblasti řízení strojů je velmi úspěšný protokol CANopen, a to zejména ve vestavných sítích. Pracuje nepozorován a spolehlivě, především tam, kde řídicí systém stroje něčím pohybuje. Mnoho výrobců pohonů např. používá profil podle CANopen pro elektrické pohony CiA 402, který bude brzy přijat za mezinárodní standard (IEC 61700-8-201/301). Protokol CANopen je však vhodný i pro decentralizované řízení – vlastnost stále důležitější a častěji požadovaná – a pro komunikaci s uzly strojů dodávanými nezávislými dodavateli, jako jsou např. pily a kalibrační desky pro vytlačovací lisy, sušicí a práškové moduly tiskových strojů, podavače příze u tkalcovských stavů nebo její odvíječe u pletacích strojů atd. U těchto strojních uzlů je třeba v uživatelském profilu specifikovat a standardizovat také stav stroje.
 

Lékařská technika

Další „starou“ oblastí, kde se lze setkat s technikou na bázi sběrnice CAN a CANopen, jsou lékařské přístroje. Vestavná síť s protokolem CANopen je zde běžná natolik, že lze hovořit o síti s velkým „S“. S protokolem CANopen se lze setkat ve velkých (např. počítačový tomograf) i malých (např. ovládání endoskopu) lékařských přístrojích. Členové CiA nyní pracují na standardizovaných profilech např. nejen jednotek pro intenzivní péči, včetně lůžek pro pacienty, ale i zařízení pro automatizaci práce v laboratořích. „Je zajímavé, že výrobci používají zařízení s protokolem CANopen původně určená k použití v úplně jiných úlohách,“ řekl k tomu Holger Zeltwanger. „Použijí např. nejen pohony a senzory, ale i programovatelné automaty (PLC) původně navržené pro řízení strojů výrobních linek v průmyslu. Pro některé výrobce by toto mohlo být velmi zajímavé nové odbytiště jejich produktů.“
 

Energetika

Získávání a přetváření energie představuje pro sítě typu CAN jednu z „nových“ oblastí jejich využití. Přestože jsou již specifikovány např. uživatelské profily pro CANopen pro fotovoltaické panely, v ostatní energetice (např. u větrných elektráren) je standardizace profilů pro CANopen teprve na začátku. Nad úrovní samotného získávání energie z obnovitelných zdrojů lze v budoucnu očekávat lokální systémy pro hospodaření s energií také na bázi protokolu CANopen. Holger Zeltwanger k tomu uvedl: „K vyřešení energetických problémů lidstva potřebujeme efektivně řízené místní zdroje energie s distribuovanou řídicí technikou umožňující co nejlépe sladit možnosti zdrojů s potřebami uživatelů.“
 

Budoucí oblasti použití

Význam sítí na bázi CAN a CANopen v budoucnu vzroste i v jiných oblastech použití. Sdružení CiA očekává jejich širší uplatnění zejména v systémech železničních vozidel, jelikož CANopen je jako IEC 61373-3-3 mezinárodně standardizovaná sběrnice pro tyto účely. Co se týče sítí pro výtahy a podobná zdvihací zařízení, někteří z velkých výrobců jednají o využití uživatelského profilu CiA 417 pro CANopen. Ve speciálních vozidlech, např. vozech pro sběr odpadků, hasičských stříkačkách i v důlních a stavebních strojích a na mobilních jeřábech, se protokol CANopen již používá. V poslední době CiA také zaznamenává přímo boom zájmu v oblasti SUV a terénních vozidel. Mezi vozidla zde lze zahrnout i zakladače a různá přídavná zařízení k jeřábům, standardizované ve specifikaci CiA 444. Mnozí uživatelé rovněž přizpůsobují pro své potřeby zařízení původně určená k vykonávání jiné činnosti, popř. taková zařízení jako již hotová nakupují, takže dosahují synergických efektů využitím výsledků práce druhých. Sdružení CiA má nyní v plánu vytvořit profily podle CANopen pro programovatelné zdroje energie, hydraulická čerpadla, vývěvy, nízkonapěťové elektrické přístroje a podmořské měřicí systémy používané na plovoucích plošinách pro těžbu ropy a zemního plynu. Uvedené profily budou zveřejněny během roku 2008 v těsné spolupráci s dalšími organizacemi a sdruženími, např. VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau), EPSG (European Petroleum Survey Group) a PNO (Profibus Nutzerorganisation) apod.
 
Maximální přenosová rychlost sběrnice CAN, která je 1 Mb/s, nepředstavuje podle Holgera Zeltwangera žádný skutečný problém. Skutečným problémem jsou v jeho očích „… ‚králíci‘ strnulí při pohledu na ‚hada‘ v podobě stomegabitového Ethernetu…“ V současnosti totiž více než 80 % úloh využívá jen zlomek šíře pásma, které CAN nabízí. A když nestačí jedna sběrnice, lze použít sítě typu CAN v paralelním nebo kaskádovém uspořádání. Další informace lze nalézt na http://www.can-cia.org, popř. si je vyžádat u CiA (headquartes@can-cia.org).
[„Old“ and „new“ markets for CAN networks. CiA, Erlangen, listopad 2007.]
(sk)