|
Sběrnice CANopen v řízení vytlačovací linky
Přední světoví výrobci vytlačovacích lisů a návazných strojních zařízení zvolili za standard pro své výrobky komunikační síť s protokolem aplikační vrstvy CANopen. Ve spolupráci mezinárodního sdružení uživatelů a výrobců sběrnice CAN (Controller Area Network) známého jako CAN in Automation (CiA) s organizací Euromap byly pro protokol CANopen nedávno vytvořeny profily řady CiA DS 420-x pro návazná zařízení (vytahovací stroj, zvlňovací stroj a pilu), které umožňují snadno sestavit a řídit prostřednictvím CANopen úplnou vytlačovací linku.
Z vytlačovacích lisů na celou linku
Sběrnice s protokolem CANopen se již uplatňuje jako vestavná síť na mnoha vytlačovacích lisech samostatně. Organizace Euromap publikovala doporučené postupy pro CANopen (Europmap 66-1 a Euromap 66-2), založené na specifikaci aplikační vrstvy protokolu CANopen (CiA DS 301 a EN 50325-4) a na profilu CANopen pro měřicí zařízení a zpětnovazební regulátor (CiA DS 404).
Nově vyvinuté profily CANopen řady CiA DSP 420-x pro návazné stroje nyní umožňují velmi snadno zkonfigurovat příslušnou sestavu a spojit návazné stroje s vytlačovacím lisem v celistvou vytlačovací linku se zajištěnou vnitřní komunikací při konfigurování i provozu (obr. 1). Díky konfiguračním schopnostem CANopen přitom zůstává zachována možnost konstruovat i velmi složité systémy.
Struktura sítě
Všechny vytlačovací lisy musí být schopny fungovat v síti CANopen v roli řídicího zařízení jako tzv. network management (NMT) master. Návazné stroje a zařízení pracují jako zařízení řízená (NMT slaves). V jednoduchých aplikacích využívajících pouze předem nastavenou konfiguraci sítě postačí, když projektant přidělí každému zařízení tzv. identifikátor uzlu (celé číslo od 1 do 64). Podle přiděleného identifikátoru uzlu zařízení automaticky vytvoří odpovídající předem definované komunikační objekty, které mohou spolu úspěšně komunikovat bez jakéhokoliv dalšího konfigurování softwaru.
Předem nastavenou přenosovou rychlost sběrnice CAN, tj. 250 kb/s, lze změnit na 125 nebo 500 kb/s. Maximální délka sítě je 125 m při 500 kb/s, 250 m při 250 kb/s a 500 m při 125 kb/s.
Profil CiA DSP 420-x vyžaduje použití konektoru Han-Quintax firmy Harting (obr. 1). V části 1 profilu je spolu s přiřazením signálů k jednotlivým kontaktům v konektoru definována kabeláž obvodů nouzového vypnutí. Kabelové rozvody pro CANopen jsou řešeny podle specifikace Euromap 66-1 (obr. 2) a sběrnice je na obou koncích jmenovitě zakončena 120W rezistory. U delších vedení mohou být vhodnější větší hodnoty odporu.
K hlášení chyby je v profilu zařízení podle CANopen podporována pouze funkce tzv. heartbeat (funkce guarding v uzlu sběrnice CAN podporována nebude). Princip je v tom, že každé zařízení využívající protokol CANopen musí periodicky, v průběhu tzv. heartbeat producer time, vytvářet příslušnou zprávu (heartbeat message). Zjistí-li zařízení vnitřní chybu, vyšle standardizovanou nouzovou zprávu (emergency message) s identifikátorem s velkou prioritou, závislou na přiděleném identifikátoru uzlu. Nouzová zpráva obsahuje tři byty standardizované informace o poruše a pět bytů doplňkové informace podle specifikace výrobce.
Komunikace v síti na lince
Řídicí systém vytlačovacího lisu má v síti funkci řídicího zařízení (NMT master), a tudíž zodpovídá za spuštění i ukončení komunikace po sběrnici. Vedle toho také realizuje klientské funkce s komunikačními objekty pro práci s adresářem objektů (Service Data Object – SDO) ve všech připojených zařízeních. Prostřednictvím těchto „klientů SDO“ může řídicí systém vstupovat – číst z nich i zapisovat – do všech tzv. adresářů objektů (object dictionaries) zařízení připojených prostřednictvím protokolu CANopen. Tato komunikační služba umožňuje řídicímu systému v lisu automaticky konfigurovat všechna zařízení navazující na lis podle požadavků dané aplikace. Přenosy SDO jsou potvrzované, což znamená, že návazná zařízení v lince budou odpovídat serverovými službami SDO. Zařízení musí být prostřednictvím SDO konfigurována před tím, než jsou návazné stroje v lince uvedeny do provozního stavu.
Mezi stroji v provozu lze přenášet pouze komunikační objekty určené pro výměnu údajů o procesu (Process Data Object – PDO). Jednotlivé PDO obsahují tzv. aplikační objekty, především povely a stavová slova a hodnoty některých vybraných vstupů a výstupů. Všechny PDO se přenášejí současně. Synchronizační zpráva periodicky vysílaná vytlačovacím lisem spouští vzorkování aplikačních objektů určených k převedení do jednotlivých PDO i fixaci všech PDO přijatých od poslední synchronizační zprávy. Takto je synchronizována veškerá komunikace týkající se PDO.
Mapování PDO se pro jednotlivé typy zařízení liší. Příklad je uveden na obr. 4, kde:
- mr: motor runs (motor se točí),
- rs: motor ready (motor je připraven),
- c: clamp closed (úpinka zapnuta),
- f: error occurred (výskyt chyby),
- a: alarm occurred (výskyt výstražného hlášení),
- i: value increased (hodnota vzrostla),
- d: value decreased (hodnota poklesla),
- rd: direction inverted (změna směru),
- f1 až f3: function on/off (funkce zapnuta/vypnuta),
- f1 až f3: function ready (funkce pohotově).
Aby se zařízení po zapnutí napájení zaručeně chovala určitým způsobem, má každý použitý aplikační objekt určenu svou výchozí hodnotu.
[ZELTWANGER, H.: CANopen links extruder downstream devices. CAN in Automation. October 2002; překlad a úprava (pk).]
|