Конфигуратор узлов CAN-сети для программируемых логических контроллеров

Препринт статьи



В данной статье рассматривается конфигуратор узлов CAN-сети, разработанный непосредственно для работы на ПЛК. Рассмотрены основные функции и преимущества перед обычными методами конфигурации. Приведен пример практического применения в компании «RealLab!».

Ключевые слова : CAN, CAN-шина, CANopen, ПЛК, конфигуратор, настройка, автоматизация, промышленность, производство.

Введение

Controller Area Network (CAN) — это широко применяемый в промышленности протокол связи, обеспечивающий надежный и эффективный обмен данными между устройствами в сети. Программируемые логические контроллеры (ПЛК) играют ключевую роль в управлении такими сетями в автоматизированных системах производства.

Традиционно настройка узлов CAN-сети требует использования внешних компьютеров со специальными адаптерами и программным обеспечением или конфигурации через командную строку на ПЛК с глубоким пониманием протокола CANopen. Эти методы могут быть сложными и отнимать много времени, особенно для инженеров без специализированной подготовки.

Цель данной работы — представить конфигуратор, разработанный для работы непосредственно на ПЛК, который упрощает процесс настройки узлов CAN-сети и делает его более доступным.

Основные функции конфигуратора

Разработанный конфигуратор предоставляет следующие ключевые возможности:

1. Выбор активного интерфейса CAN для работы с сетью.
2. Настройка скорости передачи данных: поддерживает установку скорости во всем диапазоне, предусмотренном стандартом CANopen.
3. Автоматическое определение узлов: сканирует сеть и выявляет все подключенные узлы, отображая их в удобном формате.
4. Управление режимами работы узлов:

— переключение между рабочим и конфигурационным режимами;

— перезагрузка и остановка узлов по необходимости.

5. Настройка параметров узлов через LSS:

— изменение идентификатора узла;

— изменение скорости передачи данных для конкретного узла.

6. Настройка через SDO:

— установка времени сердцебиения узла;

— просмотр имени устройства;

— сброс параметров к заводским настройкам.

7. Пользовательские команды: возможность отправки произвольных данных в сеть для специфических задач или отладки.
8. Массовое применение настроек: настройки могут быть применены как к отдельному узлу, так и ко всем узлам одновременно.
9. Мониторинг сети: отображение принимаемых кадров для анализа и диагностики.

Интерфейс конфигуратора разработан интуитивно понятным, с графическими элементами, облегчающими навигацию и настройку (рис. 1). Это позволяет пользователям без глубокого знания протокола CANopen эффективно работать с сетью.

Рис. 1. Интерфейс конфигуратора

Преимущества перед традиционными методами

Упрощение процесса настройки: конфигуратор скрывает сложность протоколов и низкоуровневых команд, предоставляя высокоуровневые абстракции. Это позволяет инженерам концентрироваться на функциональных аспектах настройки без погружения в технические детали.

Отсутствие дополнительных устройств: работа конфигуратора непосредственно на ПЛК устраняет необходимость во внешних компьютерах и специальных адаптерах, что сокращает расходы и упрощает инфраструктуру.

Сокращение времени настройки: автоматизация таких процессов, как поиск узлов и массовое применение настроек, позволяет значительно ускорить конфигурацию сети.

Доступность для разного уровня квалификации: благодаря простому интерфейсу и понятным функциям конфигуратор может использоваться инженерами с различным опытом работы с CAN-сетями.

Снижение вероятности ошибок: интуитивный интерфейс и автоматические проверки помогают избежать ошибок, связанных с ручным вводом команд.

Практическое применение в компании «RealLab!»

Компания «RealLab!» специализируется на разработке и внедрении автоматизированных систем управления в промышленности. В одном из проектов потребовалось настроить сеть CAN с множеством узлов для управления производственным оборудованием.

Использование конфигуратора позволило:

— сократить время настройки по сравнению с традиционными методами;

— повысить точность конфигурации благодаря автоматическому обнаружению узлов и проверке параметров;

— упростить обучение персонала, так как инженеры смогли быстро освоить работу с конфигуратором без длительной подготовки;

— улучшить оперативность при внесении изменений в конфигурацию, что положительно сказалось на гибкости производственного процесса.

Заключение

Представленный конфигуратор узлов CAN-сети для ПЛК является эффективным решением для настройки и управления сетями в автоматизированных системах. Его основные преимущества — упрощение процесса конфигурации, отсутствие необходимости в дополнительных устройствах, доступность для инженеров с разным уровнем квалификации и сокращение времени настройки.

Разработанный конфигуратор был предложен для использования компании «RealLab!» и добавлен в их репозиторий программного обеспечения. На данный момент активно применяется сотрудниками и клиентами компании. Это подтверждает его практическую ценность и эффективность в реальных промышленных условиях.

Конфигуратор может быть рекомендован для широкого применения в сфере промышленной автоматизации и производства, способствуя повышению эффективности и упрощению процессов настройки и управления CAN-сетями.

Литература:

1. Энциклопедия АСУ ТП. — URL: https://www.reallab.ru/bookasutp/
2. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. —М. : Горячая линия — Телеком, 2009. — 612 с.
3. CANopen CC — The standardized embedded network. — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/canopen
4. Service data object (SDO). — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/sdo-protocol
5. Process data object (PDO). — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/pdo-protocol
6. Network management (NMT). — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/network-management
7. Error control protocols. — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/error-control-protocols
8. Generic device profiles. — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/generic-device-profiles
9. Application-specific device profiles. — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/application-specific-device-profiles
10. CANopen internal device architecture. — URL: https://www.can-cia.org/can-knowledge/canopen-internal-device-architecture