Протокол Controller Area Network (CAN), созданный компанией Robert Bosch GmbH в 1980-х для автомобильной связи, стал ключевым элементом многих современных промышленных сетей. Первоначально предназначенный для упрощения взаимодействия между электронными блоками управления (ЭБУ) в автомобилях, CANbus со временем расширил свою область применения и нашел оптимальное использование в различных промышленных секторах, особенно в возобновляемой энергетике и системах автоматизации. В данной статье анализируются основные характеристики, которые делают CANbus предпочтительным выбором для специалистов по промышленным сетям, а также подчеркивается его практическое использование в различных промышленных сценариях.
От автомобилей к промышленности
Успех CANbus в автомобильной сфере демонстрирует его способность эффективно и надежно связывать системы. Эти характеристики легко адаптируются для применения в автоматизации, особенно в системах накопления энергии. Как CANbus обеспечивает связь между блоками управления в автомобилях, так и в установках возобновляемой энергетики он становится критически важным для управления аккумуляторами и инверторами. Эти системы часто требуют безупречной связи для оптимизации процессов производства, хранения и распределения энергии. CANbus предоставляет ту надежную и эффективную связь, которая необходима для полноценной работы этих сложных систем, а его потенциал приносит реальные преимущества и для других промышленных применений.
Ключевые особенности, способствующие популярности CANbus
Инженеры в сфере промышленности выделили несколько основных характеристик протокола CANbus, которые способствовали его внедрению в различные производственные процессы. В следующем разделе мы проанализируем эти характеристики и то, как они предоставляют практические преимущества для множества отраслей.
Упрощенная проводка шины
В сложных промышленных системах традиционная схемотехника «точка-точка» может быть весьма трудоемкой. CANbus позволяет избежать этого благодаря своей двухпроводной шинной архитектуре. Исключая необходимость в множественных отдельных соединениях, CANbus помогает минимизировать беспорядок с кабелями и облегчить процесс установки.
Преимущества шинной архитектуры особенно ярко проявляются в судостроительной отрасли, где шлюзы CANbus используются для интеграции бортовых систем, отвечающих за управление двигателями и мониторинг аккумуляторов. В условиях ограниченного пространства применение компактных шлюзов предоставляет операторам морских судов возможность использовать CANbus для сокращения длины кабелей и связанных с ними затрат, что позволяет оптимально задействовать ограниченное пространство на палубе.
Надежность связи
Промышленные условия часто характеризуются тяжелыми обстоятельствами, такими как крайние температуры, вибрации и электромагнитные вмешательства. CANbus прекрасно справляется с подобными вызовами благодаря использованию дифференциального сигнала и механизмам для выявления ошибок. Дифференциальный сигнал обеспечивает эффективную передачу данных даже в условиях электрических помех, а функции обнаружения ошибок, подтверждения и повторной передачи данных обеспечивают сохранность информации.
Эти надежные характеристики CANbus имеют существенное значение для применения в областях с высоким уровнем электромагнитных помех, такими как ветряные электростанции. С помощью шлюзов протоколов операторы могут соединять компоненты турбин через CANbus и передавать данные на операторский интерфейс с использованием различных протоколов. Благодаря высокой устойчивости CANbus, передача данных остается unaffected электрическими помехами, которые возникают внутри турбины.
Управление в реальном времени
Для промышленных приложений, где требуется высокоточное управление, функции реального времени имеют критическое значение. Однако, в отличие от протокола CANbus, традиционные последовательные протоколы передачи данных, такие как Modbus RTU, не обеспечивают эту функциональность. CANbus устанавливает приоритет для важных управляющих команд, чтобы гарантировать, что они обрабатываются в первую очередь. Это достигается за счет механизма приоритизации и арбитража сообщений. Такой подход позволяет критически важным задачам получать необходимый объем полосы пропускания и оставаться недоступными для прерываний.
Способность CANbus к приоритизации важной информации делает его идеальным выбором для проектов, требующих точной синхронизации и немедленного реагирования, например, в системах пожарной сигнализации. Для эффективной работы этих систем все элементы, включая детекторы дыма, сигнализации и извещатели, должны быть синхронизированы по всему объекту. Подключив их через CANbus, инженеры могут задействовать функции приоритизации данных для обеспечения быстрого реагирования всех систем в экстренных ситуациях. Кроме того, с помощью медиаконвертеров CAN в оптоволокно можно соединять системы сигнализации на удаленных участках.
Интеграция с высокоуровневыми протоколами
Стандарты CAN 2.0A, 2.0B и CAN FD задают основные уровни коммуникации. В зависимости от специфических потребностей могут быть разработаны дополнительные протоколы более высокого уровня, которые создадут стандартизированную основу для профилей устройств и коммуникационных объектов. Примерами высокоуровневых протоколов в CANbus являются CANopen, J1939 и DeviceNet. Эти протоколы обеспечивают обмен данными, используя те же стандарты уровня данных CAN, что способствует улучшению функциональной совместимости и облегает интеграцию различных систем.
Ярким примером практического применения этой универсальности является внедрение CANbus в медицинской технике. Интеграторы, устанавливая компактные интерфейсные платы CANbus на встраиваемые в медицинское оборудование промышленные компьютеры, могут создавать разнообразные медицинские системы. Эти системы могут включать мониторинг жизненных показателей пациента, кровяные насосы и генераторы кислорода, работающие с различными высокоуровневыми протоколами, такими как CANopen или J1939.
Расширение возможностей промышленных приложений благодаря универсальности
Универсальность CANbus значительно расширяет возможности промышленных приложений, сделав ее незаменимым инструментом в самых разных отраслях. Начиная с автомобильной промышленности, где эта технология была разработана, и заканчивая такими областями, как возобновляемая энергетика и автоматизация зданий, CANbus, благодаря упрощенной проводке, надежной коммуникации и возможностям управления в реальном времени, представляет собой универсальное решение для промышленных инженеров.
Адаптация с использованием высокоуровневых протоколов далее усиливает ее гибкость, позволяя интеграцию CANbus в разнообразные приложения. Независимо от того, оптимизируете ли вы системы хранения энергии или автоматизируете производственные линии, CANbus обладает высоким потенциалом для повышения эффективности и надежности.
Решения Moxa
Компания Moxa предлагает широкий спектр решений, позволяющих раскрыть возможности ваших промышленных приложений, используя преимущества CANbus.
Шлюзы протоколов CAN
|
Серия |
|||
|
Протокол А |
Modbus TCP |
EtherNet/IP |
PROFINET |
|
Протокол B |
CANopen, SAE J1939, CAN 2.0A/B* |
||
|
Температура работы |
Стандартные модели: от -10 до +60℃ Модели с расширенным диапазоном: от -40 до +75℃ |
||
*поддержка протокола CAN 2.0A/B будет добавлена в конце 2024 года
Медиаконвертеры CAN в оптику
| Серия | ICF-1170I | ICF-1171I |
| Применение | Для защиты от помех | Для увеличения дистанции |
| Поддержка протокола | CAN | CAN, CAN FD |
| Тип оптики (расстояние) | Многомод (до 2 км) | Одномод (до 40 км) |
| Автоматическое определение скорости | Нет | Есть |
| Температура работы |
Стандартные модели: от -10 до +60℃ Модели с расширенным диапазоном: от -40 до +85℃ (+75 у ICF-1171I) |
|
Компьютерные платы CAN
| Серия | CP-602E-I | CP-602U-I | CB-602I |
| Интерфейс | PCIe | Universal PCI | PC/104-plus |
| Протокол | CAN 2.0A, CAN 2.0B | ||
| Скорость передачи (кбит/с) | 10/20/50/125/250/500/800/1000 + пользовательский | ||
| Изоляция | 2кВ | ||
| Температура работы |
Стандартные модели: от 0 до +55℃ Модели с расширенным диапазоном: от -40 до +85℃ |
||
