Применение CAN-технологий в ЦТС
В середине 80-х гг. ХХ в. фирма Robert Bosch GmbH предложила вариант сети контроллеров для решения проблемы электропроводки автомобилей. Сегодня сети CAN (Controller Area Network) активно применяются в самых, казалось бы, неожиданных устройствах и механизмах – oт стиральных машин до томографов и ракет: аттракционы, штамповочное, фрезерное и типографское оборудование, морские суда, промышленные роботы.
Оригинальные и эффективные технические решения, положенные в основу CAN-протокола фирмой Bosch, a также «проверки на прочность» CAN-сетей все последующие годы в самых разных, как правило, очень непростых условиях эксплуатации обеспечили CAN мировое признание, закрепленное в 1993 г. в международном стандарте ISO 11898. На сегодняшний день стандарт ISO 11898 наряду с современной спецификацией Bosch CAN 2.OA/B является базовым документом разработчиков CAN-устройств – от трансиверов до модулей и сетей. Координацию усилий производителей, разработчиков и пользователей CAN-систем и технологий осуществляет международная некоммерческая организация СiА (CAN in Automation), объединяющая более 300 компаний во всем мире. Среди многочисленных достоинств CAN-сетей можно выделить следующие:
· невысокая стоимость как самой сети, так и ее разработки. На рынке существует большой выбор CAN-контроллеров по цене до 10 долларов, a простейшие устройства ввода-вывода CAN SLIO (CAN 2.0А) стоят менее доллара. Следует отметить доступность и широкий выбор готовых CAN-модулей и недорогих инструментальных средств;
|
|
|
· высокая степень надежности и живучести сети, благодаря развитым механизмам обнаружения ошибок (одна незамеченная ошибка за более чем триста лет круглосуточной работы сети на скорости 500 Кбит/с), повтору ошибочных сообщений, самоизоляции неисправных узлов, иммунитету к электромагнитным помехам;
· простота конфигурирования и масштабирования сети, отсутствие теоретических ограничений на количество узлов;
· поддержка разнотипных физических сред передачи данных от витой пары до оптоволокна и радиоканала;
· эффективность реализации режима реального времени, благодаря мультимастерности, широковещанию, побитовому арбитражу и высокой скорости передачи данных (до 1 Мбит/с);
· промышленный стандарт – десятки производителей CAN-компонентов и оборудования, включая практически всех электронных гигантов: Intel, Philips, Siemens, Motorola. Гарантированная доступность элементной базы в течение как минимум 10 лет.
Однако действующий стандарт CAN ограничивается спецификацией только двух самых нижних уровней эталонной модели ВОС OSI/ISO – физического и канального (рис. 6.25).
Описываются физические параметры среды передачи данных (только в ISO 11898), форматы сообщений, процессы передачи данных длиной до
8 байт, механизмы обнаружения ошибок и др. Ho за рамками стандарта остаются решения таких важных при разработке вопросов, как адресация узлов, распределение между ними CAN-идентификаторов, интерпретация содержимого фрейма данных, передача данных длиной более 8 байтов и др., т.е. все тo, что обычно рассматривается на более высоких уровнях, вплоть до прикладного. Разумеется, сервисов двух нижних уровней может оказаться вполне достаточно, когда речь идет о разработке сравнительно простой сети, не планируемой к расширению и вдобавок состоящей из созданных под нее узлов-модулей. Или, к примеру, стоит задача создать «закрытую» сеть на основе оригинального протокола. Ho в подавляющем большинстве случаев практических CAN-разработок двух «стандартных» уровней оказывается явно мало. Поэтому с самого начала опубликования CAN-спецификаций и выпуска первых CAN-компонентов как независимыми компаниями, так и ассоциациями пo промышленной автоматизации непрерывно велась и продолжается работа по созданию автоматизированных сетей управления
объектами.
|
|
|
Существующие в настоящее время спецификации протоколов, как правило, имеют сжатую трехуровневую архитектуру, включающую в себя два базовых уровня CAN-протокола, иногда дополняемых спецификациями физического уровня (соединители, кабели и т.п.), и прикладной уровень. Сервисные функции промежуточных уровней либо отсутствуют, либо включены в прикладной. Соблюдение полной иерархии уровней эталонной модели OSI/ISO в системах управления не требуется, кроме того, наличие дополнительных изолирующих межуровневых интерфейсов привело бы к потере производительности системы в режиме реального времени и сделало бы существенно менее предсказуемыми задержки прохождения сообщений в сети.
|
|
|
Преимущества использования CAN-сетей очевидны и их немало. Во-первых, разработчик получает уже готовые механизмы передачи данных любой длины, процедуры начальной инициализации, распределения идентификаторов и т.п., a кроме того, часто в придачу и конкретную спецификацию физической среды: длину и топологию шины, скорости передачи, типы кабелей, соединителей и т.п. – для своей области применения (например, гидравлика, общественный транспорт), на подготовку и тестирование которой в реальных условиях уже потрачены силы большого числа разработчиков и экспертов. Во-вторых, появляется возможность интегрирования модулей сторонних производителей и простого наращивания сети в будущем, применения широкого спектра имеющихся на рынке инструментальных средств, что значительно снижает время и стоимость разработки и положительно сказывается на показателях надежности. В-третьих, CAN-сети позволяют максимально эффективно использовать преимущества при работе в режиме реального времени.
|
|
|
A многочисленность существующих CAN-протоколов прикладного уровня – на сегодня их уже более четырех десятков – наряду с наличием метапротоколов (например, CAN Kingdom), в известной мере, снимает проблему, связанную с оборотной стороной любой стандартизации и заключающуюся в ограничении свободы системного разработчика.
Среди многообразия CAN, представленных на современном рынке CAN-технологий, особого внимания заслуживают четыре поддерживаемых ассоциацией CiA и получивших наибольшее распространение в последнее время. Это CAL/CANopen, CAN Kingdom, DeviceNet и SDS (Smart Distributed System).
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 286; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!