komunikacija Archives - Automatika.rs

Primena sistema baziranih na CAN protokolu

Marko Nikolić — Mon, 09 Jan 2017 09:37:33 +0000

CAN serijski interfejs, orginalno razvijan za potrebe automobilske industrije, nalazi svoju sve širu primenu i u drugim oblastima, kao što su: industrijska automatizacija, automatizacija stambenih i poslovnih zgrada, medicinska oprema, pomorska elektronika i sl. U svim navedenim slučajevima glavni zahtevi su:

niska cena;
sposobnost funkcionisanja u različitim okruženjima;
podrška radu u realnom vremenu;
izuzetno visoka pouzdanost;
jednostavna upotreba.

Primena CAN u vozilima

Savremeni trendovi u razvoju vozila svih vrsta podrazumevaju primenu sve većeg broja elektronskih kontrolnih sistema. Razvoj automobilske elektronike je delom uzrokovan željom kupaca za što sigurnijom i udobnijom vožnjom, delom potrebom za što ekonomičnijom vožnjom, a delom i sve rigoroznijim propisima po pitanju emisije štetnih gasova u atmosferu. Dakle kontrolni uređaji (inteligentni senzori i aktuatori) koji treba da ispune ove zahteve moraju biti svuda prisutni: u motoru, prenosnom mehanizmu, moraju kontrolisati protok goriva kroz karburator, implementirati ABS (Anti Blocking System) i ASC (Acceleration Skid Control) sisteme za kontrolu proklizavanja i slično.

To podrazumeva razmenu relativno velike količine podataka, što bi primenom konvencionalnih signalnih linija centralizovanog upravljačkog sistema postalo skoro neizvodljivo zbog složenosti takvog komunikacionog sistema, visoke cene i smanjene pouzdanosti. Pored toga, mnoge od ovih funkcija podrazumevaju sinhronizovanu akciju više kontrolnih uređaja. Na primer, ASC zahteva sadejstvo kontrolnih uređaja motora i karburatora da bi se smanjio moment koji se stvara na pogonskim točkovima.

Primena CAN baziranih mreža je omogućila da se svi kontroleri, senzori i aktuatori povežu na jednu serijsku komunikacionu liniju. Sam protokol poseduje moćne mehanizme za korekciju grešaka pri prenosu. Dijagnostika stanja sistema je znatno pojednostavljena, kao i mogućnost online konfiguracije pojedinih kontrolnih uređaja na liniji.

Prema zahtevima i ciljevima koji se postavljaju pred serijsku komunikaciju u vozilima, CAN primene se tipično dele u 3 grupe: mreže za kontrolu motora, prenosnog mehanizma i šasije. Prve dve primene CAN protokola zahtevaju brzinu prenosa podataka koja je tipična za sisteme koji rade u realnom vremenu, a to je od 200 kb/s – 1 Mb/s. Treća primena podrazumeva umrežavanje tzv. šasijske elektronike, koja je zadužena za komfor vozila. Pod tim se podrazumeva kontrola svetla, air-condition sistema, centralna brava, podešavanje sedišta i retrovizora i sl. Zahtevana brzina prenosa podataka za ove primene je relativno mala, do 50 kb/s.

U bliskoj budućnosti CAN protokol će sigurno naći još jedno polje primene. Radi se o primeni ove komunikacije u cilju povezivanja uređaja u vozilu, kao što su: radio uređaj, telefon, navigaciona pomoćna sredstva i slično za centralni konrolni panel u vozilu. Napredak u trenutno aktivnom projektu Prometej koji se bavi razvojem komunikacije vozilo – vozilo i vozlo – okruženje u mnogome zavisi od razvoja serijske komunikacione opreme.

Primena CAN u industriji

Pokretna i stacionarna poljoprivredna mehanizacija, nautička oprema i mašine, medicinska oprema, tekstilna industrija, liftovski sistemi i oprema specijane namene su samo neke od oblasti gde se danas može sresti serijska komunikacija bazirana na CAN protokolu. Tekstilna industrija je jedna od prvih primena ovog protokola [7]. Proizvođači medicinske opreme su se odlučili za ovaj protokol jer ispunjava njihove veoma stroge bezbedonosne zahteve po pitanju pouzdanosti prenosa podataka. Slični problemi su rešeni i u transportnim i robotskim sistemima. Takođe, mnoge industrijske grane prihvataju CAN pre svega zbog njegove niske cene po instaliranom čvoru.

The post Primena sistema baziranih na CAN protokolu appeared first on Automatika.rs.

Serijski protokol – RS232 protokol

Marko Nikolić — Wed, 30 Sep 2015 22:00:00 +0000

RS232 standard potpuno definiše jednu vrstu asinhrone serijske komunikacije. Standard prvo definiše tip, strukturu i moguće brzine prenosa serijske poruke bitova. Zatim, pošto je u pitanju asinhrona komunikacije i poruka može krenuti u bilo kom vremenskom trenutku, definisani su i načini detekcije starta i kraja poruke, kao i sinhronizovano čitanje poslate poruke od strane prijemnika.

Standard takođe definiše fizički nivo prenosa poruke. Definisani su naponski nivoi na liniji u toku prenosa poruke kao i hardver potreban za predaju i prijem poruke po RS232 standardu, čemu moraju da se pridržavaju svi RS232 primopredajnici.

RS232 bit stream

Po RS232 standardu informacija se šalje u vidu niza bitova na fizičkoj liniji veze. Ovi bitovi informacije su grupisana u vidu digitalnih reči. RS232 standard dozvoljava promenjivu dužinu reči, od 5 and 8 bitova. Ovo je broj bitova koji nose informaciju u jednoj RS232 poruci ili paketu. Vazno je da se i prijemnik i predajnik podese na jednaki broj bitova koji nose informaciju, inače dolazi do lošeg prenosa poruke. Za potpun prenos standard definiše dodatne bitove za sinhronizaciju i detekciju greške. Prisustvom ovih dodatnih sinhronizacionih bitova u poruci se gubi na vremenu i smanjuje se propusni opseg. Nadalje, pogrešno sinhronizovani prijemnik može u pogrešno vreme početi čitati poruku i dolazi do greške. Tada je potrebno ponovo uspostaviti sinhronizaciju i dodatno se gubi na vremenu. Asinhroni prenos se i dalje najviše koristi jer je jeftiniji (nema clock liniju) i otporniji je na šum, ali za veoma brze prenose se i dalje koristi sinhrona komunikacija.

Standard takođe definiše predefinisanu frekvenciju prenosa, broj bita poslatih u sekundi, koja se naziva baud rate. Kada predajnik prepozna start bit, on računa u kojim sledećim trenucima stižu ostali bitovi poruke. Za taj račun se koristi unapred definisana baud rate, koja u prijemniku i predajniku mora biti isto podešena, inače dolazi do greške.

RS232 standard dozvoljava samo dva fizička stanja na liniji za prenos. Prvi naponski nivo je -12V na liniji koji predstavlja ON stanje ili broj 1 ili marker. Drugi naponski nivo je +12V na liniji koji predstavlja OFF ili broj 0 ili prazno mesto. Kada nema transfera poruke, linija je na -12V što predstavlja stanje logičke 1 ili binarni broj 1. Za razliku od neaktivnih -12V, prvi bit u poruci je START bit i uvek je naponskog nivoa +12V, time signalizira početka poruke.

Slika br.1 Logički i naponski nivoi tipičnog RS232 paketa bitova. Prikazani paket prenosi 8 bitova (jedan 8 bitni karakter, 0xA6), kao primer je uzet bit parnosti 1, koriščen je samo jedan STOP bit

Start bit. Bit služi da prijemnik detektuje start, koji može početi u bilo kom momentu. START bit ima logički nivo 0, koji se razliku je od logičke 1 tokom neaktivne linije i njime uvek počinje RS232 poruka. Taj bit se često naziva i ATTENTION bit (pažnja!). Na RS232 liniji to je +12V koji se lako može razlikovati u odnosu na neaktivnih -12V.

Data bitovi. Bitovi idu redom nakon START bita. Bit 1 dovodi do -12V, bit 0 do +12V na RS232 liniji. Bit najmanjeg značaja (LSB – the least significant bit) je uvek prvi za slanje.

Parity bit. Bit parnosti služi za eventualnu detekciju greške i može se ugraditi u RS232 poruku, nakon zadnjeg MSB bita poruke a pre STOP bita. Ovaj bit postavlja predajnik tako što unapred proveri broj jedinica u poruci. Primljene bitove prebrojava i prijemnik i vrši poređenje svog rezultata parnosti sa primljenim bitom parnosti. Bit parnosti se postavlja na 1 ako je broj jedinica u informacionog delu poruke (bez START i STOP) paran, i na 0 ako je broj jedinica neparan. Ovo važi ako je RS232 veza u even parity modu koji zahteva da ukupan broj jedinica u poruci (bez STOP) bude neparan. Za slučaj odd parity logika je obrnuta. Za pravilan rad veze neophodno je da i prijemnik i predajnik imaju podešen isti tip parnosti. Ovo nije savršen način za detekciju greške pošto prijemnik dobija isti bit parnosti u slučaju parnog broja grešaka na prijemu. Korišćenje bita parnosti je uobičajeno nedovoljna provera tačnosti prenosa, pogotovo u šumom zagaženoj sredini. Zato se često koriste razne CRC i LRC metode kojima se proverava tačnost celokupne RS232 poruke, koji se računaju i porede nakon što su svi RS232 paketi primljeni. Drugi način je primena protokola visokog nivoa, koji u sebi ima ugrañene mehanizme za detekciju greške u poruci. Stop bits STOP bit zatvara okvir poruke. U slučaju da je prijemnik pogrešio u sinhronizaciji.

STOP bit. Bit daje novu šansu za resinhronizaciju. Ako prijemnik detektuje logičku 0 na mestu STOP bita, (do ovog mesta je došao korišćenjem unapred definisane baud rate) on uočava grešku i prekida prijem poruke. Ovo se zove framing error, greška okvira. Ovim se ispostavilo da bitovi informacije nisu unutar definisano okvira, t.j. okruženi START i STOP bitovi, koji se moraju pojaviti u preko baud rate jasno definisanom vremenskom okviru. Resinhronizacija se radi tako što prijemnik opet prati okvir poruke, i očekuje START i STOP bit u jasno definisanom razmaku. Time je prijemnik sposoban i da prepozna baud rate pristigle poruke i da se nakon određenog vremena sinhronizuje na tu novu brzinu transfera. Procedure za baud rate sinhronizaciju dva primopredajnika uvek izbegavaju slanje svih 0 u informacionom delu paketa jer prijemnik može da ih pomeša sa STOP bitom. Po RS232 standardu, STOP bit može imati više bitski dužina. Ako je STOP bit duži od ostalih , to ustvari definiše minimalno vreme u toku koga linija mora biti u idle state, t.j. neaktivna. Ovaj deo standarda je podrška sporim ureñajima. Obično se STOP bit postavlja trajanja 1, 1.5 or 2 bita.

Half i Full duplex RS232 komunikacija

RS232 standard ima posebne linije za prijem i predaju tako da dva primopredajnika mogu istovremeno da šalju i primaju podatke. Nije važno ni ko je prvi ni kada počeo, dve linije su potpuno nezavisne. Ukoliko se to programski i ostvari onda dobijamo full duplex vezu. U ovoj varijanti veze oba primopredajnika su jednakog značaja. Neki primopredajnici i/ili linijski driveri ne mogu istovremeno da primaju i šalju podatke. U tom slučaju se projektuje half duplex veza. Ovo znači da je komunikacija dvosmerna ali nije potpuna dvosmerna jer se odgovor šalje tek nakon prijema pitanja. U ovim sistemi uglavnom postoji jedan gazda na liniji (master) koji započinje komunikaciju i čeka odgovor od svoga podređenog (slave).

RS232 Fizički nivo

Prvobitna verzija RS232 standarda dozvoljava brzine prenosa do 20kb/s i uvodi limite naponskih signala koji su odgovarali opremi u to vreme. Sada su te granice malo pomerene i nove verzije standarda dozvoljavaju veće brzine prenosa i veće promene naponskih nivoa.

RS232 Naponi

Logička jedinica je definisana sa negativnim naponom -12V, dok je logička nula definisana sa pozitivnim naponom +12V. Limiti su prikazani u sledećoj tabeli

Na osnovu tabele se vidi da pojedini uređaji mogu dati i -9V, ili -5V za stanje logičke 1, bitno je da je napon u okvirima definisanim standardom. Naravno, na mali nivo napona lako utiče šum tako da su ±12V i dalje optimalni naponski nivoi koji sa jedne strane daju robusnu komunikaciju otpornu na šum, dok sa druge strane nisu blizu maksimalnim vrednostima na prijemnoj strani.

Maksimalna dužina kabla

RS232 standard ima jasan odgovor na ovo pitanje, dužina kabla je ne veća od 15.24 metara (50 feet) ili kapacitansa kabla ne sme biti veća od 2500 pF. Manja kapacitivnost kabla dozvoljava i duže daljine. Ovo važi za baud rate od 20kb/s, dozvoljena dužina kabla se umnogome uvećava kada se smanji brzina prenosa, kao što je prikazano u sledećoj tabeli.

Dalja objašnjejna termina i pojmova možete pronaći na sajtu Katedre za energetsku elektroniku i pretvarače, Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu.

The post Serijski protokol – RS232 protokol appeared first on Automatika.rs.

Energetska efikasnost – ključ za grejanje, ventilaciju i klimatizaciju

Milica Đekić — Mon, 08 Apr 2013 22:00:00 +0000

AC rešenja su u velikoj potražnji danas, više nego ikada i to po pitanju nadogradnji za uštedu energije, kao i konstrukcija novih zgrada i objekata. Ova rešenja su pokrenuta od strane nove nemačke polise za mešovitu energiju, zahteva vezanih za narastajuće potrebe za optimalnom cenom, udobnim grejanjem, ventilacijom i klimatizacijom, posebno kada se radi o dugoročnim investicijama koje se isplate tokom vremena.

Moderna automatizacija zgrada može da umanji radne troškove i pomogne očuvanju zgrade na duže staze, na primer. Ali, ona takođe mora da ima korisnički dopadljiv dizajn. Na ISH 2013 (međunarodnom sajmu za zgrade, energiju i klimatizaciju), ovo postaje jedna od centralnih oblasti izlaganje Siemens HVAC portfolia, koji uključuje nove korisničke interfejse za sisteme.

Siemens divizija za tehnologije zgrada je predstavila nove proizvode u Frankfurtu od 12. do 16. marta 2013. godine. Na površini od preko 250.000 kvadratnih metara, vodeći svetski trgovinski sajam za grejanje i klimatizaciju nudi savršenu platformu za proizvode. Neki od rešenja koje je Siemens izložio uključuju:

Mnogo lakši rad sistema

Jedna od izloženih oblasti je posvećena isključivo novim korisničkim interfejsima. Ideja koja leži iza njihovog razvoja je bila ta da je moguće obezbediti rad sistema u intuitivnom, funkcionalnom i integrisanom maniru, bez obzira na to koji podsistem tehnologije zgrada je upravljan na taj način. Siemens je izložio dve nove ergonomske radne jedinice za Desigo sistem automatizacije zgrada: PXM40 i PXM50 panele na dodir. Oni nude visoku rezoluciju, visok kontrast boja na displeju u širokom formatu ekrana.

Kontrolne aplikacije zasnovane na Smartphone tehnologiji

U dodatku, Siemens je predstavio dve smartphone aplikacije. “HomeControl” dopušta korisniku HVAC kontrolne jedinice da pristupi svom sistemu sa bilo koje lokacije, proveri njihovo radno stanje i koriguje željene vrednosti. “Energetski indikator” čini jednostavnim proveru energetske efikasnosti i rada HVAC sistema i dopušta daljinsko podešavanje radnih parametara.

Ušteda energije pritiskom dugmeta

U drugoj oblasti sajma, poznatoj kao Desigo TRA Room, Siemens je predstavio svoja interdisciplinarna rešenja za potpunu automatizaciju prostorije. TRA Room jasno demonstrira u realnom vremenu kako nepotrebna potrošnja energije može da bude identifikovana korišćenjem RoomOptiControl funkcije efikasnosti i zatim korigovana pritiskom na Green Leaf displej na kontrolnoj jedinici.

Komunikacija između svih sistema

Otvorena komunikacija između različitih sistema umreženih sa ciljem sveobuhvatne automatizacije i radnog koncepta su ključne funkcije za pouzdan rad koji donosi uštedu energije. Verzija 5.1 Desigo sistema za automatizaciju zgrada zadovoljava najsavremenije zahteve vezane za integraciju, moderne IT sisteme i važne komunikacione standarde.

Aplikacije za A klasu energetske efikasnosti

Sa integrisanim aplikacijama vezanim za pametne električne i HVAC sisteme, Siemens pokazuje kako A klasa efikasnosti u automatizovanim zgradama može da se postigne. Upravljanjem osvetljenja, osenčenja i HVAC parametara u prostoriji i čitavoj zgradi, može da se uštedi do 70% više, nego što je to slučaj sa široko rasprostranjenim metodama.

Inovacije za sisteme cirkulacije vazduha i vode

Siemens je predstavio čitav opseg novih proizvoda u svojoj proširenoj Acvatix liniji ventila i aktuatora, baš kao i novih G120P frekventnih konektora. Oni takođe pomažu HVAC sistemima da rade sa velikom energetskom efikasnosti.

The post Energetska efikasnost – ključ za grejanje, ventilaciju i klimatizaciju appeared first on Automatika.rs.