книги / Микропроцессорные средства автоматизации энергетических систем. Сети автоматизации

CAN-шина силового агрегата объединяет:

♦блок управления двигателем;

♦блок управления коробкой передач;

♦селектор коробки передач;

♦блок управления тормозной системой;

♦комбинация приборов;

♦блок управления подушками безопасности;

♦датчик поворота рулевого колеса;

♦усилитель руля.

CAN-шина системы «Комфорт» объединяет:

♦блок управления системой «Комфорт»;

♦блок управления приборами в двери водителя;

♦блок управления приборами в двери переднего пассажира;

♦блок управления приборами в задней левой двери;

♦блок управления приборами в задней правой двери;

♦блок управления микроклиматом;

♦блок контроля давления в шинах;

♦устройство облегчения парковки;

♦блок управления положением сиденья водителя.

CAN-шина системы информационно-командной системы объединяет:

♦радионавигационную систему;

♦блок телефонной связи;

♦радиоаппаратуру;

♦цифровые системы звуковоспроизведения.

Сети систем «Комфорт» и информационно-командной системы имеют большое количество идентификаторов информации, передающихся без соблюдения определенного порядка или частоты.

Сети силовой установки управляют информацией, относящейся к двигателю и трансмиссии. Содержат меньшее количество информации, но информация передается организованно и быстро.

411

Для ввода и вывода диагностической информации возможен по специальному проводу К, подключенному к интерфейсу САN-шины (устаревшее решение), или по кабелю CAN-шины через единый унифицированныйдиагностическийразъем(см. колодкаOBD нарис. 7.25).

Диагностика неисправностей CAN-шины производится с помощью специализированной диагностической аппаратуры (анализаторы CAN-шины), осциллографа (в том числе со встроенным анализатором шины CАN) и цифрового мультиметра.

Как правило, работы по проверке работы CAN-шины начинают с измерения сопротивления между проводами шины. Необходимо иметь в виду, что CAN-шины системы «Комфорт» и информационнокомандной системы, в отличие от шины силового агрегата, постоянно находятся под напряжением, поэтому для их проверки следует отключить одну из клемм аккумуляторной батареи.

Основные неисправности CAN-шины в основном связаны с замыканием или обрывом линий (или нагрузочных резисторов на них), снижением уровня сигналов на шине, нарушениями в логике ее работы. В последнем случае поиск дефекта может обеспечить только анализатор CAN-шины.

Современный автомобиль может иметь около 70 электронных блоков управления (ECU – Electronic Control Unit) для различных подсистем. Обычно самый сложный – это процессор блока управле-

ния двигателем (ECM – Engine Control Module или PCM – Powertrain Control Module). Другие важные модули, используемые для управления трансмиссией, подушкамибезопасности, антиблокировочнойтормозной системой (ABS), круиз-контролем, электроусилителем руля (EPS), аудиосистемой, окнами, дверьми, регулировками зеркал, батареи и зарядкисистемыдлягибридных/электрическихавтомобилейит.д.

Некоторые из этих систем не являются основными и несущественны для работы автомобиля, но связи между другими являются значимыми.

Количество блоков может меняться в зависимости от комплектации автомобиля.

Структура одного блока с выходом на САN-шину представлена на рис. 7.26.

412

Модуль системы CAN связан с блоком управления через почтовые ящики для входящих и исходящих посланий. Обычно он встроен вчипмикроконтроллераблокауправления.

Трансивер (приемопередающее устройство, одновременно выполняющее функции усилителя) преобразует последовательность поступающих с модуля системы CAN двоичных сигналов (на логическом уровне) в электрические импульсы напряжения и наоборот. Связь трансивера с модулем системы CAN осуществляется посредством проводов TX (передающий провод) и RX (принимающий провод) (рис. 7.27).

Рис. 7.27. Трансивер

Провод RX соединен с шиной CAN через усилитель. Он позволяет постоянно «прослушивать» сигналы, передаваемые через шину.

Особенностью подключения провода TX к шине является соединение через каскад с открытым коллектором. Благодаря этому могут быть реализованы два состояния шины:

♦состояние «1»: транзистор закрыт – пассивный уровень на выходе равен 1, провод шины соединен с питанием через высокоомное сопротивление;

♦состояние «0»: транзистор открыт – активный уровень на выходе равен 0, шина замкнута на «массу» через низкоомное сопротивление.

Все подключенные к шине станции получают сообщение от блока управления двигателем (по принципу широковещательной

414

трансляции) (рис. 7.28). После этого они могут определить на контрольном уровне по сумме CRC, нет ли в послании ошибок передачи. При передаче каждого сообщения формируется и передается контрольная сумма размером 16 бит, которая несет информацию о всем объеме информации.

Рис. 7.28. Зона приема: уровни контроля и признания

Абоненты пересчитывают контрольную сумму по тем же правилам, по которым она была образована. Полученная контрольная сумма сравнивается с рассчитанной суммой.

Если ошибки не обнаружено, все станции направляют передатчику уведомление о получении сообщения, которое называется Acknowledge (подтверждение– 2 битаACK) иследуетзаконтрольнойсуммой.

Затем корректно принятое сообщение переводится на так называемый уровень признания данного модуля системы CAN. На этом уровне определяется возможность использования сообщения для конкретного блока управления:

♦еслиполученотрицательныйответ, сообщениеотбрасывается;

♦при положительном ответе сообщение направляется в соответствующий входной почтовый ящик.

По поднятому приемному флажку подключенный к шине блок управления в комбинации приборов узнает о поступлении нужного сообщения. Пусть это будут данные о частоте вращения, которые подлежат обработке.

415

Комбинация приборов вызывает это сообщение и копирует соответствующее значение во входном запоминающем устройстве. На этом передача и прием конкретного сообщения посредством шины CAN заканчиваются.

В комбинации приборов данные о частоте вращения подвергаются обработке и направляются затем на тахометр.

Передача данных в виде сообщений постоянно повторяется с заданной периодичностью циклов (например, каждые 10 мс).

Разрешение коллизий при одновременной передаче сообщений несколькими блоками управления посредством идентификатора сообщений было ранее рассмотрено в гл. 7.5.

У отечественного автомобиля «Приора» фирмы «АвтоВАЗ» управление реализовано по однопроводной схеме (шина LIN) с блоками управления:

♦электронный блок управления двигателя;

♦блок управления подушками безопасности;

♦электронный блок управления АБС;

♦блок управления электроусилителя руля;

♦блок управления системой отопления;

♦блок управления штатной сигнализацией;

♦комбинация приборов;

♦электронные блоки дверей;

♦блок управления системы «Комфорт».

416

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Зоммер Р.-Д., Вай Ф. Встраиваемые коммутаторы Еthernet: времяпришло// Современныетехнологииавтоматизации. – 2012. – №4.

2.Борисов А.М. Основы построения промышленных сетей автоматики. – Челябинск: Изд. центрЮж.-Урал. гос. ун-та, 2012. – 108 с.

3.Лопухов И. Железный ключ к управлению беспроводными сетями IEEE 802.11a/b/g/n // Современные технологии автоматиза-

ции. – 2011. – № 4.

4.Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М.: Горячая ли-

ния – Телеком, 2008. – 608 с.

5.Сапожников А. От классической полевой шины (Fieldbus)

кEtherCAT // Современныетехнологииавтоматизации. – 2010. – №3.

6.Пьявченко Г.А. Проектирование АСУ ТП в SCADA-системе: учеб. пособие. – Таганрог, 2007. – 78 с.

7.Парк Дж., Маккей С., Райт Э. Передача данных в системах контроля и управления: практ. рук-во / пер. с англ. В.В. Савельева. –

М.: Группа ИДТ, 2007. – 480 с.

8.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учеб. – СПб.: Питер, 2006.

9.Руководство по технологиям объединенных сетей. – 4-е изд. –

М.: Вильямс, 2005. – 1040 с.

10.Лапин А. Интерфейсы. Выбор и реализация. – М.: Техно-

сфера, 2005.

11.Анашкин А.С., Кадыров Э.Д., Хазаров В.Г. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления. –

СПб.: П-2, 2004. – 368 с.

12.Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей: курс лекций. – М.: Интернет-ун-т информ. технологий, 2005.

417

13.Кругляк К. Локальные сети Ethernet в АСУ ТП: быстрее, дальше, надежнее // Современные технологии автоматизации. – 2003. – № 1.

14.Самойленко В.В. Локальные сети. Полное руководство. –

Киев, 2002.

15.Fieldbus Foundation. Технический обзор стандарта / пер.

сангл.; под ред. С.П. Артемова, Б.С. Гаспера, Ю.М. Кузнецова, О.Б. Низамутдинова; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998. – 113 с.

16.Эрглис К.Э. Интерфейсы открытых систем. Учебный курс. – М.: Горячаялиния– Телеком, 2000.

17.MicroLAN. Новая концепция построения 1-проводной сети. – Додека, 2000.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ САЙТЫ

1.www.asutp.ru;

2.www.fieldbus.org;

3.www.profichip.com;

4.www.modbus.org,

5.modicon.com;

6.www.siemens.com;

7.www.bosch.de.com;

8.www.odva.org;

9.www.devicenet.org;

10.www. industrial-ethernet.com;

11.www.hirschmann-usa.com;

12.www.hartcommunicator.com;

13.www.infineom.com;

14.www.as-interface.net;

15.www@EmersonProcess.ru;

16.www.can-cia.ru;

17.www.datamicro.ru/CANopen.

418

ГЛОССАРИЙ

1. Международные организации

ANSI (American National Standards Institute) – неправитель-

ственная организация, создающая и публикующая стандарты для добровольного использования в США.

Ecma International – Международная ассоциация по стандартизации информационных и коммуникационных технологий. Изна-

чально (с 1961 года) она называлась ECMA – European Computer Manufacturers Association, однако сменила название в 1994 году в связи с глобализацией деятельности. Вследствие этого название Ecma перестало быть аббревиатурой и больше не пишется заглавными буквами. Ассоциация преследует три цели: создавать (в сотрудничестве с организациями аналогичной направленности, но локального масштаба) стандарты и технические отчеты для поддержки и стандартизации использования информационных и сетевых систем; поощрять правильное использование стандартов путем влияния на области их применения; публиковать стандарты и технические отчеты в электронном и бумажном виде. Распространение документов должно быть бесплатным и неограниченным.

IEC (International Electrotechnical Commission) – Междуна-

родная электротехническая комиссия (МЭК).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – Ин-

ститут инженеров по электротехнике и электронике (профессиональное объединение, выпускающие собственные стандарты). Членами

IEEE являются ANSI и ISO.

ISO (International Organisation for Standartisation) – Меж-

дународная организация по стандартизации.

ISА (International Society of Measurement and Соntrоl) – Ме-

ждународная группа по измерительной и контрольной аппаратуре.

419

ITU (International Telecommunications Union) – Международ-

ный союз электросвязи (МСЭ).

МККТТ (фр. ССITT) – Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии. С 1995 года называется ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunication Sector).

2. Компьютеры

2.1. Кодирование

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) –

международный код обмена информацией, стандарт кодирования символов латинского алфавита, цифр и вспомогательных символов или действий в виде однобайтового двоичного кода (1 байт = 8 бит). Вначале разработан был ANSI для 128 символов, затем – расширения для национальных алфавитов.

BCP (Binary Coded Decimal) – двоично-десятичныйкод1–2–4–8.

Data compression – cжатие данных; алгоритмическое преобразование данных, производимое с целью уменьшения занимаемого ими объема. Применяется для более рационального использования устройств храненияипередачиданных. Синонимы– упаковка данных, компрессия, сжимающее кодирование, кодирование источника. Обратная процедура называется восстановлением данных (распаковкой, декомпрессией). Сжатие основано на устранении избыточности, содержащейся в исходных данных. Пример избыточности – повторение в тексте фрагментов (например, слов естественного или машинного языка). Подобная избыточность обычно устраняется заменой повторяющейся последовательности ссылкой на уже закодированный фрагмент с указанием его длины. Другой вид избыточности – некоторые значения в сжимаемых данных встречаются чаще других. Сокращение объема данных достигается за счет замены часто встречающихся данных короткими кодовыми словами, а редких– длинными (энтропийное кодирование). Сжатие данных, не обладающих свойством избыточности (например, случайный сигнал или

420