plc jegyzet 08

8/13/2019 PLC Jegyzet 08

1/27

8. Szenzor buszok: ASI, INTERBUS, CAN-Bus.

4.6. Terepi szenzorbuszrendszerek

A terepi szenzorbuszrendszerek az rzkelk jeleinek hlzati kezelsre, valamint a beavat-kozk jelnek hlzaton trtnkiadsra szolglnak. talaktjk a hagyomnyos PLC-k

struktrjt, a nagyszm be/ki modulok helyett egy hlzati krtya kerl a PLC-be, az rz-kelk s beavatkozk kzvetlenl a buszra csatlakoznak (4.54. bra). Az rzkel-beavatkozjellegbuszok elnyei: nagymrtkkbelmegtakartss a nagyobb zavarvdettsg. Fizikaitviteli kzegknt csavart rpr, koaxilis kbel s optikai kbel hasznlatos. Egyes megold-sokban a tpfeszltsget is a buszkbelen tovbbtjk, st vannak olyan megoldsok is, ame-lyek a 230 V-os hlzatot hasznljk adattviteli kzegknt. Utbbi csak korltozott frekven-ciatartomnyban hasznlatos, ami kis adattviteli sebessget tesz lehetv.

4.54. bra. Hagyomnyos (a), ill. busz jellegI/O kezels (b)

A be/ki jelek kezelse ktfle: a kzponti kezels, ill. az elosztott vezrls.

A kzponti kezelsesetn a PLC-ben masterkrtya van, amely a be/ki eszkzkrl abuszon rkezjeleket a PLC szmra feldolgozhatv alaktja. A PLC-ben fut vezrls nemltja, hogy az adatok a buszon kerltek oda. Ilyen feldolgozshoz master-slave s multi-master hlzat egyarnt hasznlatos.

Az elosztott feldolgozsimd esetn az adatfeldolgozs vagy annak egy rsze az I/Oeszkzkn trtnik. Ily mdon minden egysg elvgzi a maga rszfeladatt, adott esetbenbeavatkozik a folyamatba, s a hlzaton csak azokat az adatokat kldi tovbb, amelyek msrszfeladathoz is szksgesek.

Az rzkel/beavatkoz jellegterepi buszokprotokollhatkonysga szerintkzleke-dadatokat kt nagy csoportba lehet sorolni: be- s kimeneti adatok, ill. paramterek. A be-s kimeneti adatforgalom jellemzi: 1-2 bit-tl nhny bjtnyi adatmennyisg s elrt frek-vencij mintavtelezs. A paramterbelltsokkal kapcsolatos adatforgalom rendszerint azintelligens egysgek belltsra szolgl (pl. hatrrtkek), s tbbnyire 10100 bjtnyi adat-forgalmat jelent. Ezen adatok tvitele nem idkritikus.

Az rzkel/beavatkoz tpus terepi buszrendszerek megfelelprotokolljnak kiv-lasztsa fontos szempont a rszben ellenttes ignyek miatt. A kt leggyakrabban hasznlttviteli protokoll a kvetkez.


2/27

164

Az zenettviteli protokolltleginkbb a master-slave buszhozzfrsnl hasznljk. A4.55. bra szemlletesen mutatja a master ltal kiadott lekrdezsek s az erre adott slave v-laszok, valamint a master ltal kldtt parancsok s az erre adott slave nyugtzsok idbenilefolyst egy ciklusidn bell.

4.55. bra. zenetorientlt tvitel idviszonyai

Fggetlenl az tvitt hasznos adat mennyisgtl (1 bit 10 Kbjt), a kommunikcilebonyoltshoz szksges adatokat (cm, CRC stb.) mindig elkldik. A nagymret, para-mter jellegadatok tvitele is egyetlen ciklus alatt trtnik.Belthat, hogy a slave egysgekszmnak nvelsvel na ciklusid. Annak rdekben, hogy az zenetorientlt protokollalbiztostani lehessen a szksges tviteli sebessget, meg kell nvelni az rajel frekvencijt,ami jabb problmkat vethet fel, pldul na zavarrzkenysg.

Az sszegzkeret tpus protokolla hlzatba kttt sszes elem adatt egyetlen nagy

keretbe egyesti. A protokollhoz tartoz n.fejlc-informci minden ciklusban csakegyszerkld el. Az adattvitel hatsfoka kzel fggetlen a modulok szmnak nvekedstl, ezrtoptimlis megolds a nagyszm, de igen rvid zenetekkeldolgoz hlzaton. A ciklusidknnyen szmthat s tarthat (4.56. bra). A mdszer htrnya, hogy a nagyobb adatblokkotignylparamterek tovbbtsra nem elnys.

4.56. bra. sszegzkeret-protokoll idviszonyai


3/27

4.6.1. INTERBUS

165

Az INTERBUS rendszert a Phoenix Contact cg fejlesztette ki, s 1993-ban DIN 12258 sz-mon megjelent az INTERBUS S nemzetkzi szabvny [22]. Az INTERBUS S fbb mszakiadatai a 4.7. tblzatban tallhatk.

4.7. tblzat. INTERBUS S mszaki adataiBuszhozzfrsi eljrsAdattviteli sebessgTopolgiaTelegramszerkezet

Buszhossz

Buszrsztvevk szmatviteli md

tviteli kzegtviteli hibavdelem

master-slave500 kBaudgyrsszestkeretLoop-Back sz, Data Unit, hibaellenrzkd, vezrlkdmax. 12,8 kmmax. 200 m kt buszkapocs kzttmax. 256RS 422 (ill. 2 x RS 485)

rnykolt, sodrott rpr, fnykbelCRC

Az INTERBUS gyrtopolgijhlzat, de a hlzaton bell algyrketis ltre lehethozni a terminlmodulokkal. Brmely kt modul kztt szabadon lehet vlasztani az tvitelikzeget. Az INTERBUS erssge az sszegzkeret tpus protokollblkvetkeznagy adat-tviteli hatkonysgs a kiszmthat ciklusid.

Az INTERBUS hlzat gyrkntvan kialaktva s az zenet minden egyes rsztve-vn thalad. A hlzat nagymret lptetregiszterknt kpzelhetel gy, hogy a regiszteregyik fele a masterben, msik fele elosztva a slave-ekben van. A slave-enknti regiszterekmrete az eszkz funkcijtl fgg. A master s az egyes elemek regisztereinek sszekapcso-lsbl ll ssze a gyrstruktra. A masterregiszter (memria) ignye megegyezik az sszesmodul adatainak sszegvel. A bemeneti, ill. kimeneti adatok a modulok (slave-k) fizikai sor-rendjben kvetik egymst (4.57. bra).

4.57. bra. INTERBUS lptetregiszter

Minden ciklus a fejlccel kezddik (Loop Back Word, LBW) s a master folyamato-san lpteti az adatokat egyik modultl a kvetkezig, amg a fejlc vissza nem rkezik amaster-be. Ekkor a kimeneti adatok a megfelelslave-eknl vannak, s azok beolvassk.Ugyanakkor a slave-ok berjk bemeneti adataikat az sszestkeretbe, majd a master ismt


4/27

166

addig tolja krbe az sszestkeretet, amg a Loop Back sz alapjn fel nem ismeri, hogy ateljes INTERBUS telegramot ttolta a tolregiszter megfelelrszbe. Ezutn a PLC-feldolgozsi mvelete kvetkezik, amelynek vgn a master belltja a kimeneti rtkeket, sa ciklus kezddik ellrl.

Az INTERBUS telegram felptse a 4.58abra szerinti. A nagyobb adatmennyisget

ignylparamtertvitel jelentsen nveli a telegram hosszt.A paramterblokk tvitele nemidkritikus, ezrt tvitele tbb ciklus alatt is megtrtnhet. Ezt szemllteti a 4.58b bra. Ilymdon a ciklusidnem nvekszik s nagyobb adatblokkok tvitele is lehetsges viszonylagalacsony rajel-frekvencia mellett, ami zavarvdelmi szempontbl elnys.

4.58. bra. INTERBUS keretformtuma

Az INTERBUS S konfigurlsakorelszr meg kell nevezni a csatlakoztatott rsztve-vket. A szabvnyosts ellenre az InterBus S kezelse egyszer, mert szinte minden buszpa-

ramter rgztett, s a tiszta I/O adatcserhez nincs szksg szolgltatsokra, szemben pl. aPROFIBUS-szal. Egy tipikus INTERBUS-kialaktst szemlltet a 4.59. bra (PhoenixContact).

4.59. bra. Jellegzetes INTERBUS-kialaktsa


5/27

167

Az INTERBUS masteregysge lehet egy PC, vagy egy Phoenix Contact modul, de le-het szinte valamennyi PLC-gyrt cg INTERBUS csatolmodulja. Az INTERBUS nem kife-

jezetten rzkel-beavatkoz busz, hiszen intelligens (smart) modulokat is tartalmaz, amelyekaz elosztott adatfeldolgozst is lehetv teszik. Az INTERBUS-nak sajt rzkel-beavatkozbuszavan (Sensor Loop). Az rzkelhurok egyszerbuszkapocs segtsgvel pthetbe egy

meglvINTERBUS rendszerbe kln master nlkl sodrott rprral. A Sensor Loop esetn atelegramban egy tovbbi buszkapocs jelenik meg, s az rzkelk hasznos adatai a telegram-ban lesznek. Az rzkelhurok elemeinek informcija az sszestkeretet egy rsztvevvelnveli. A 4.59. bra szemlletesen mutatja a gyrtopolgij INTERBUS-hlzatot s aSensor Loop kialaktst.

Az INTERBUS alap vezrls s kommunikci programozst a PC-n futtathat PCWORX szoftver tmogatja, amely hrom ffunkcit lt el:

INTERBUS-konfigurls; IEC 1131 szabvny programozs; folyamatvizualizls.

4.6.2. ASI-busz

Az ASI-busz tipikus beavatkoz-rzkel(Actuator Sensor Interface) busz, amely kteresvezetken biztostja a jelek ktirny tovbbtst, st ezen a vezetken trtnik a tpfeszlt-sg-ellts is. Az ASI-busz 60, fknt PLC-ket gyrt cg ltal tmogatott szabvny. Az ASI-busz technolgijnak filozfiai alapja az, hogy a PLC-PLC sszekttetsek szintjrl az r-

zkel- s beavatkozelemek fizikai szintjre hozza le a kommunikcit. Ehhez egyrszt abuszra csatlakoztathat rzkelk s beavatkozk szksgesek, msrszt a PLC-be kell bep-teni azokat a funkcikat, amelyek a buszra csatlakoz elemek kezelst vgzik. Ez teht egymaster-slaverendszer, ahol a PLC-be ptett (ill. programozott) master lekrdezi a slave-ket.

31 slave csatlakoztathat egyetlen master-re, amit 5 ms alatt lekrdez a rendszer.4.6.2.1. Az ASI-csip

Dr. Madarsz Lszl megjelent cikksorozata [1] alapjn a rendszer jellemzi a kvetkezk.

Az ASI-busz fizikai kzege specilis kteres kbel. Klnlegessge az aszimmetrikus profil(csak egy alkalmasan kikpzett csatlakozba helyezhet), a nagy rugalmassg, ill. a specilisszigetelanyag. A vmprcsatlakoz felhelyezse utn is megrzi IP67-es vdettsgt, st acsatlakoz eltvoltsa utn is visszanyeri ezt a vdettsget. A kteres kbel szlltja a tpfe-szltsget s levlaszt ramkr segtsgvel ez adja a PLC-kben lvmaster-nek az inform-cit. Az ASI-busz fizikailag egy integrlt csip(4.60. bra). Egyelre az ASI-busz a ktllapo-

t jelekkezelsre alkalmas, az analg interfszeket kezel

csipek fejlesztse folyik.


6/27

168

4.60. bra. ASI-csip felptse

Az ASI kbelen lvfeszltsgbl az ASI-csip tpegysg ramkre lltja ela szen-zorok, aktutorok mkdshez szksges 24 V-os feszltsget (a tnyleges tartomny 19...26V), amelynek legnagyobb terhelse 35 mA. A kiegszt5 V-os tpfeszltsg a sajt belselektronika mkdshez szksges. Az ASI-csip4 bitet fogadhat a master-tl s 4 bitet tudvisszakldeni. Informcit kldhet a master szmra a belsllapotrl s

belltparamtereket fogadhat a master-t

l. A csipben egy tpellts-hiba-logika gondosko-dik a hibamentes informcikezelsrl. A vdramkr a termikus s tlramvdelmen kvln. Jabber-Inhibit (fecsegst kizr) kapcsolsi rszletet is tartalmaz. Ez a slave-et levlasztjaaz ASI rendszerrl, ha valamirt folyamatos ads alakul ki, a meghibsodott egysg nem za-varja a rendszer mkdst. Az ASI-csipben lvvezrlegysg dekdolja a master felhvsts generlja a slave vlaszt, ami a buszvezetkre kerl. Ha adatfelhvs zajlik, a masterblrkezett adatokat rvnyesti, mint kimenadatokat, s a slave ltal rzkelt bemenadatokata slave vlaszba szerkesztve kldi azokat a masterhez.

Az ASI-csip ngy adatpontjt a csatolmodul, ill. a szenzor, aktutor gyrtsakor kon-figurljk bemenetknt vagy kimenetknt. Az ASI rendszerben 16 bemenet/kimenet konfigu-rcit definiltak, csak ezek valamelyike hasznlhat. A 16 lehetsget a 4.8. tblzat mutatja

be.4.8. tblzat. Az ASI-csip bemenet/kimenet konfigurlsa

Az adatpontok szerepeBe-/kimeneti kd D0 D1 D2 D3

01234

56

BemenetBemenetBemenetBemenetBemenet

BemenetBemenet

BemenetBemenetBemenetBemenetBemenet

KimenetKtirny

BemenetBemenetBemenetKimenetKtirny

KimenetKtirny

BemenetKimenetKtirnyKimenetKtirny

KimenetKtirny


7/27

789AB

CDE

KtirnyKimenetKimenetKimenetKimenet

KimenetKimenetKimenet

169

KtirnyKimenetKimenetKimenetKimenet

KimenetBemenetKtirny

KtirnyKimenetKimenetKimenetBemenet

KtirnyBemenetKtirny

KtirnyKimenetBemenetKtirnyBemenet

KtirnyBemenetKtirny

F Hromllapot Hromllapot Hromllapot Hromllapot

A tblzatbl gy tnhet, hogy egyes konfigurcik tbbszr is elfordulnak, gy pl. a3 s a B jelbemenet/kimenet kd egyarnt kt bemenetet s kt kimenetet jelent. Mgsemazonos rtkez a kt eset, ugyanis a D0 jellege dntaz egysg minstsben, ez adja mega slave funkcijt. Ha a D0 bemenet, a slave zkel, ha pedig a D0 kimenet, a slave beavat-koz. Az F kdols azt jelenti, hogy nincs megkttt konfigurci. A lehetsges ASI-egysgeket profiljelzsek formjban jellemzik az ASI rendszer kialakti. A profiljelzs cl-

ja, hogy egysges, gyrtfggetlen kszlkazonostsi rendszer jjjn ltre. A profiljelzs aslave-ben rgztett adat, a master-be a bekapcsolsa utn lefut zembevteli fzis sorn kldia slave.

Az ASI-csip paramterek belltst is lehetv teszi (ngy biten). A paramterekstandard rtkt a master nem felejttrolbanrzi, a rendszer jraindtsakor az rtkekettlti be a slave egysgeibe. A paramterkezels rvn lehetsges pl. a szenzor kapcsoljelnlpolaritst vltani, mrsi tartomnyt mdostani, kapcsolsi tulajdonsgokat vltoztatni.

A paramterezs az ASI rendszerben jabb lnyeges elnykkel jr:

egyazon kszlk (pl. szenzor) nagyszm klnfle paramterezssel hasznlhat,

a kszlk ltalnos cl lehet, amit a paramterezssel lehet speciliss tenni; az ASI rendszer zeme kzben, ha szksges, brmikor vlthat az egysgek para-mterezse. Ez pldul rzkelcsernl elnys.

Minden slave cmezhet, hogy a master egyedileg tudjon velk kommuniklni. A cm-zsi tartomny: 1...31. Egy ASI-csatolmodul, egy intelligens szenzor mindig nll cmmelrendelkezik. Az ASI-csiphez kapcsold EEPROM-ban rzdik a cm, gy tpfeszltsg nl-kl sem vsz el, de szksg esetn tcmezhet. A cm az ASI rendszerbe szablyosan bek-ttt eszkzzel bellthat a cmzfelhvssal. Az ASI-kbelre csatlakoztats eltt is bellthata cm. Kifejezetten erre a clra gyrtjk az ASI cmzkszlkt. Ehhez kzvetlenl csatla-koztatjk a slave-egysget, s a kszlk nyomgombjain lehet billentyzni a kvnt cmet.Tovbbi cmzsi lehetsg a programoz- s szervizkszlk (PRG). A PRG is alkalmas az

ASI rendszertl fggetlen cmbelltsra, de az ASI-kbelre csatlakoztatva ez a kszlk k-pes a master mkdst szimullni, s gy is cmezhetnek vele (egybknt a kszlk klnfleslave-mkdseket is szimull).

Az ASI-busz vilgszabvny, amely minden gyrt szmra nyitott. Az ASIC ramkr-n alapulASI csipetvagy az rzkelkbevagy a csatlakozba ptik. A rendszer konfigurl-sa a PLC fejlesztrendszerrel egyszer: definilni kell a csatlakoztatott elemeket. A tovbbi-akban a beptett nteszt ellenrzi a rendszer mkdst.

Az ASI-csippel nem rendelkezelemek is csatlakoztathatk a rendszerhez gy, hogy apasszv csatlakozt beptett ASI-csipet tartalmaz aktv csatlakozvalkell kivltani, amelyilleszti az adott rzkelt az ASI-buszos hlzatra. Ezzel brmely gyrt rzkel- vagybeavatkozelemei alkalmazhatk a hlzathoz. A rendszer fejleszti gondoltak arra is, hogynem mindig elegenda kisram ignybevtelre mretezett srga kbel alkalmazsa. Mo-


8/27

170

torindt relk, mgneskapcsolk esetn a fekete kbelt kell hasznlni. A piros kbel pe-dig a 230 V-os hlzathoz alkalmas.

4.6.2.2. Az ASI kdolstechnikja

Az ASI rendszerben az informci sorosan kzlekedik, egy idben csak egy irnyban (fl

duplex), vagy a master-tl a slave fel, vagy fordtott irnyban. Az adatbiteket Manchester-kdban kezeli a rendszer. E kdols jellegzetessge, hogy az egyes bitek idtartama kttt. A0 bitet a bitidkzepn kialaktott lefutl reprezentlja, az 1-et a bitidkzepnl lvfelfutl. A megolds elnye, hogy minden egyes bit tvitelekor (legalbb) egy jelszintvltsvan, az egyms utni azonos bitek is jl felismerhetk. A kdot fogad egysgnl az idzt-sekre kell csak gyelni, ismerni kell a bitidk idpontjt. A 4.61abrn egy adatbitsorozat sManchaster-kdja lthat.

Az informciad a Manchester-kd 1 szintjnl jelents ramot vesz fel a tpegysg-bl, a 0 szintnl kikapcsol, az ad tprama jelenti meg a kdot. Az ASI-vezetken a tpegy-sg kialaktsnak ksznheten pozitv s negatv feszltsgimpulzusok formjban jelenik

meg a kd (4.61bbra) [1].

4.61. bra. ASI kdolstechnika (a) s jelalakok (b)


9/27

171

A buszvezetkek jelsorozatt alternatv impulzusmodulcinak (Alternative Pulse-Modulation, APM) hvjk. A vevben kompartorok lltjk vissza a Manchester-kdot, amitlogikai ramkrk rtkelnek, s vgl gy ll elaz ad ltal kikldtt eredeti bitsorozat.

Az adnl a tpram kt szintje 0 mA, ill. 60 mA (a tnyleges ramrtk 55...68 mAkztti lehet), a feszltsgimpulzusok amplitdja kb. 2 V. A bitidkttt: 6 s. A bitidkzepn alakul ki a vevbemenetn a pozitv vagy negatv feszltsgimpulzus (az informci-s bit rtknek megfelelen). Ha kt azonos rtkbit kveti egymst, a bithatron is megje-lenik egy tovbbi (ellenkezeljel) impulzus.

Az ASI rendszer jelkbelvgeit nem kell specilis lezrelemekkel lezrni, a hierar-chitl fggen a rendszerben nagyszm szabad kbelvg is lehet. A rendszerben a csato-lsmentestst a tpegysgben lvRL-tagok valstjk meg. A rendszer klnbzpontjai-nak vevbemenetein klnbzrtklesz a feszltsgimpulzus, de az ASI-egysgek erre felvannak ksztve, ilyen krlmnyek kztt is hibtlanul mkdnek. A hibamentes,zavarrzketlen mkds alapfelttele a teljes szimmetria. A hinyz rnykols miatt a veze-tkbe becsatold zavarok a szimmetria miatt azonos fzis zavarknt jelennek meg, gy nem

befolysoljk a mkdst. Az ASI-egysgek fejlesztse s gyrtsa sorn klnsen nagyhangslyt kell fektetni a tkletes szimmetria biztostsra. A termkek vizsglata sorn csakazok az egysgek kapjk meg az ASI-termk jelzsviselsnek jogt, amelyek az igen szigorszimmetriakvetelmnyeket is kielgtik az egyb paramterek teljestse mellett.

4.6.2.3. ASI zenetformtuma s kommunikcija

Az ASI zenetformtumt a 4.62. bra mutatja [2].

4.62. bra. ASI zenetformtum

Jellsek:

STSB

startbit, 0 rtkkel a masterfelhvs kezdett jelzivezrlbit, 0 rtke esetn adattvitel (adatfelhvs) vagy paramtertvitel(paramterfelhvs) indul, 1 rtke parancstvitelt (parancsfelhvst) jell

A0...A4 cm (5 bit), a megszltott slave kivlasztsra szolgl 00h: null cm, a gyri j,belltatlan ASI slave kijellsre 01 h...1 Fh: az ASI slave cm (1...31d)

I0...I4PB

EB

informci (5 bit)paritsbit, ha az 1-ek szma pros (a START- s ENDE-bit nlkl), ez a bit 0,egybknt 1 rtkENDE-bit, a masterfelhvs vgt jelzi (0 rtk). A slave vlaszbitjeinek szere-pe megegyezik a masterfelhvsban szereplazonos jelbitekvel, a vlaszbannincs cm, nincs vezrlbit s az informci mrete is kisebb (4 bit, 10...13).

A 14 bites masterfelhvs tartalmazza a cmet, ami a slave-eszkzt kivlasztja. A meg-cmzett slave vlasza 18...30 s sznet utn rkezik s 7 bitbl ll.


10/27

172

Az ASI rendszerben definilt legfontosabb masterfelhvsok: cmzfelhvs, parancs-felhvs, paramterfelhvs s adatfelhvs.

A gyri j slave a 00h cmre reagl. A cmzfelhvs szolgl az ASI-kbelre csatlakoz-tatott j egysg zemi cmnek belltsra (a cm bellthat az ASI rendszeren kvl is acmzkszlkekkel vagy a programoz- s szervizkszlkekkel, PSG).

Ha mr minden slave rendelkezik az zemi cmvel, az ASI-kommunikci zemsze-rv vlik. Jellemzje, hogy ciklikus. A Master minden ciklusban, sorban megszltja (egy-egy adatfelhvssal, ennek felptst lttuk a 4.62. brn) a rendszerben szereplvalamennyislave-egysget, s fogadja azok vlaszt. A ciklus vgn egy paramterfelhvs s egydiagnzisfelhvs kvetkezik, s ezek utn a ciklus jraindul (4.63. bra) [2]. Komplett kiptsesetn a teljes ciklus idignye 5 ms.

4.63. bra. A master-slave kztti ciklikus kommunikci temezse

A master-slave kztti kommunikci idviszonyait a 4.64. bra [1] szemllteti.

4.64. bra. ASI kommunikci idztse

A master trolt tblzatbl ismeri a rendszerben szereplslave-ek cmt s jellegt. Haegy adatfelhvs vlasz nlkl marad, a master ezt felismeri, s megismtli a felhvst. Hamsodszorra sem rkezik vlasz, a master tovbblp a ciklusban, de megjegyzi az esemnye-


11/27

173

ket. Mg tovbbi kt ciklusban fog a vlaszt nem kldslave-vel prblkozni a master (kt-szer-ktszer), gy teht sszesen hatszor hvja fel a hibs egysget. Ha hatszor vlasz nlklmarad a felhvs, az adott slave adatait a master trli a tblzatbl.

Az adatkommunikci biztonsga a kdolsi eljrs kvetkeztben igen j, az impul-zusok jelalakja, idztse szmos olyan ktttsget tartalmaz, amit a vevellenrizni tud. Ahamis jeleket ki lehet szrni, a protokoll pedig paritsbitet is lehetv tesz.

Ha mindezen intzkedsek ellenre hibs informci rkezik, a veva hibt felismeri,s az informcit nem hasznlja fel. Ilyen esetben az adattvitel ismtlse krhet. Vgl arendszer marad hibja igen alacsony rtkre szorthat. Az ASI a DIN 19244 szabvny sze-rint a legnagyobb adatintegritsi osztlyba tartozik.

Az ASI-kommunikci az zembe helyezsi fzissal indul, ami a master bekapcsol-sakor automatikusan megkezddik. A master az sszes lehetsges ASI-cmet sorban lekrde-zi, s vlaszra vr. Ha egy megcmzett slave vlaszol, a paramtereit a master behelyezi egybelstblzatba. A slave a profiladat bekldsvel vlaszol, a tblzatban teht a felismertcmek s a slave jellegt megmutat profiladatok vannak. A slave profilja szmrtk, ami aslave jellegt rja le. Ha a tblzat elkszlt, a master ttr az zemszerciklusokra. Az indu-ls eltt a felhasznl egy tervezett slave-tblzatot is elhelyezhet a masterben. Az zembehelyezsi fzis sorn ekkor is felpti a valdi helyzetnek megfeleltblzatot a master, majda kt tblt sszehasonltja. Ha eltrst tall, indulsi hibajelzst kld a felsbb szintvezr-legysgnek.

Ciklusonknt egy paramterfelhvsra van lehetsg, egy slave cmre. A paramter-felhvssal, pl. a mkdsi tartomny bellthat, a kapcsolsi kszbrtk vltoztathat. Adiagnzisfelhvsban olyan cmeket krdez le a master, amelyek nem szerepelnek a belstb-lzatban. Ha az ASI rendszerhez mkds kzben csatlakoztatnak egy slave-elemet (amely-nek belltott cme van), e ciklusok egyikre reaglni fog. Mivel a ciklus idtartama legfeljebb

5 ms, legksbb 150 ms (azaz 30 ciklus) mlva a master mr berhatja az j eszkzt a tblza-tba.

4.6.2.4. ASI kbele s tpegysge

A rendszer csatlakozit gy alaktottk ki, hogy a kt rszbl ll csatlakoz csak az ASI-busz specilis profil kbelt tudja fogadni (4.65. bra) [1].

4.65. bra. ASI-kbel


12/27

174

Az elektromos csatlakozst a klnleges rintkezk adjk, amelyek tszrva a kbelszigetelkpenyt tikkel stabil elektromos kontaktust teremtenek, mikzben megvjk arendszer vdettsgt. A csatlakozt eltvoltva a kbel jra visszanyeri vdettsgt.

Az ASI-kbel jellemzi:

nem rnykolt, nem sodrott kteres lapos kbel; gyors csatlakoztats, vmprcsatlakozk; aszimmetrikus profil a polaritscsere meggtolshoz; vezetk-keresztmetszet: 21,5 mm2; ajnlott hossz: 20, 50 s 100 mter; srga kbel: adattvitel; 24 V tplls az rzkelknek s a beavatkozknak; fekete kbel: kln 24 V DC tpfeszltsg; piros kbel: 230 V kiegszttpfeszltsg.

Az ASI-busz szimmetrikus egyenfeszltsgtpegysgnek vzlata a 4.66. brn lt-hat [1].

4.66. bra. ASI tpegysg

A tpegysg vdvezetkt a technolgiai mszerezs vdfldelsvelkell sszektni,minimum 1,5 mm2keresztmetszetvezetkkel. A kiegszttpfeszltsg (a fekete kbelent) 24 V egyenfeszltsg. A gyrtk klnfle terhelhetsgASI tpegysgeket knlnak (amaximlis terhelram rtke 2,2 A...7 A kztti). Az ASI tpegysg bemeneti oldala lehet 24V egyenfeszltsg vagy 230 V hlzati feszltsg. Az ASI tpegysg a hlzat brmely pont-

jn becsatlakoztathat, de az a legmegfelelbb, ha a legnagyobb fogyaszts eszkz kzel-ben kapcsoljk az ASI-kbelre.

4.6.2.5. Az ASI rendszer elemei

Az ASI rendszer fbb elemei:

ASI-master, amely vgzi a kommunikcit a slave-k s a master kztt, s egyidej-leg kldi az informcit a vezrlegysg vagy magasabb rendbuszrendszerek fel(PROFIBUS, Interbus stb.);

ASI tpegysgmodul, amely a buszfeszltsget lltja els a slave-k adatlevlaszt-srl is gondoskodik;

ASI-slave-ek, intelligens szenzorok (pl. induktv s kapacitv kzeltskapcsolk,otptoelektronikai rzkelk, ramlsrzkelk stb.),

bemeneti-kimeneti egysgek(slave-ek).

Az ASI rendszer n. egymaster-esrendszer (Single-Master System), azaz ASI rpr-okon csak egyetlen master szerepeszkz lehet. Ez hvja meg a ciklikus mkds sorn egy-ms utn az egyes slave-egysgeket, s fogadja azok vlaszt. A master az sszes csatlakozta-tott slave-elemet kpes 5 ms alatt lekrdezni, azaz a master, ill. slave oldali adatok 5 ms-onknt aktualizldnak a mkds sorn. A master felgyeli az ASI-kbelen a feszltsgekets az tvitt adatokat. Felismeri az tviteli hibkat ppgy, mint egy slave-kiesst, ezeket az


13/27

175

esemnyeket kpes jelenteni a flrendelt irnytsi szinteszkzknek. Norml zem kzbenmegengedett egy slave eltvoltsa vagy cserje, j slave-egysg beiktatsa. A vltozsokat amaster automatikusan kveti s a pillanatnyi rendszerkonfigurcinak megfelelen mkdik.Az ASI-master kt frsze a processzormodul s az analg egysg. A gyrtk klnflemegoldsokat ajnlanak a master felptsre, gy a felhasznl minden esetben az ignynek

leginkbb megfelelmastervltozatot integrlhatja a rendszerbe.A processzormodulban ltalban egy hatkony, ltalnos cl mikrovezrl a CPU

(tbbnyire a 8051 mikrovezrlcsald valamelyik tagja). A processzoregysg feladata, hogyltrehozza az ASI rendszer s a flrendelt irnytsi szint kztti illesztst. Nhny procesz-szormodulban klnll, gyors mikrovezrlre bzzk az adatok prhuzamos-soros konverzi-

jt, pl. egy Microcsip PIC 16C5x mikrovezrlre. Az analg egysg vgzi el az ASI-vezetks a processzormodul kztti illesztsi feladatokat. Vtelkor a kttt bitid, adatfelpts,szabvnyos protokoll s a nagy biztonsgot ad kdols kihasznlsval az analg egysgigen megbzhatan dekdolja a vett jeleket, s logikai jelekk alaktja azokat. Adskor a pro-cesszormodul digitlis jeleibl az analg egysg lltja elaz ASI-kbelre kijut jeleket. AzASI-master leggyakoribb kialaktsi lehetsgeit a 4.67. bra foglalja ssze.

4.67. bra. ASI-master kialaktsai

Lehetsges master kialaktsok:

PLC kiegsztegysgknt kialaktott master; magasabb irnytsi szintet alkot buszrendszerhez illesztegysgknt kialaktottmaster (pl. Profibus, Interbus, VME bus lehet a flrendelt szinten); szemlyi szmtgpbe helyezhet, bvtkrtyaknt kialaktott master; RS 232C szabvnyos soros vonalhoz illesztegysgknt kialaktott master.

4.6.2.6. Az ASI rendszer ptsi vltozatai

Az alapelrendezsben minden slave prhuzamosan rkapcsoldik kt csatlakozpontjval azASI-kbel kt erre. Ez az alapptsi forma is vltoztathat. A szoksos kialaktsokat a 4.68.bra szemllteti. A leggyakoribb topolgik a csillag, a vonal s a fa.


14/27

176

4.68. bra. ASI-slave felptsi topolgii

Az alapelrendezs jellemzje, hogy minden ASI-rsztvev+ pontja galvanikusan sz-sze van ktve egymssal, hasonlkppen az sszes rsztvev pontja is. Lthat, hogy amaster, a tpegysg s a slave-elemek a kbelrendszer brmely pontjn csatlakoztathatk. Azalapelrendezs egyetlen komoly megktse: az ASI-kbel sszes hossza nem haladhatja meg

a 100 m-t. Kiterjedtebb rendszer esetn ismtl

- (repeater-) egysget kell beiktatni az ASIrendszerbe (4.69. bra).

4.69. bra. ASI-hlzat kialaktsa repeaterrel

Az ismtlkpes arra, hogy sszekapcsoljon kt ASI kbelrendszert. Az egyik kbelenmegjelenadatokat rzkeli, felersti s a msik kbelrendszerre kiadja. Logikai rtelembenaz ismtlvel sszekapcsolt kbelrendszerek egyetlen ASI rendszerknt mkdnek, ramkri-leg azonban az egyes ASI-szegmensek galvanikusan fggetlenek egymstl. Ez a magyarza-ta annak, hogy minden nll ASI kbelszegmensre sajt ASI tpegysget kell telepteni(master tovbbra is csak egyetlen lehet a teljes rendszerben). Egy ASI rendszerben akr tbbismtlis lehet, de a master s brmely slave kztt legfeljebb kt ismtlegysg szerepelhet.Az ismtlkkel erstett rendszerben az ASI-kbel teljes hosszsga 300 m lehet.


15/27

177

Lehetsg van a slave-egysgek sszevonsval digitalizlt analg rtk tvitelre isaz ASI-slave-k sszekapcsolsval. Az ASI-busz leginkbb a szerelsautomatizlss a mec-hatronika tern terjedt el. Az ASI-busz nyitott rendszer, amelyhez mig 60 orszg csatlako-zott. Az egyik vezetvllalat a Groupe Schneider, amely j rzkelit, kapcsoleszkzeit mraz ASI-buszos technolgihoz gyrtja. Az ASI-busz nagy alkalmazja a Siemens, amely a

hromszintinformatikai rendszernek als szintjn hasznlja az ASI-buszt.A PROFIBUS DP-hez DP/ASI csatolval illesztett Siemens ASI rendszert mutat a

4.70. bra, amelyen lthatunk pldt az ASI csip nlkli s a csipes megoldsra is. Az ASImodulok vdettsge IP 67.

4.70. bra. KtszintSiemens (PROFIBUS, ASI) rendszer felptse

4.6.3. CAN Bus

A CAN a Control Area Network rvidtse, kifejlesztse a Bosch s Intel cgek egyttmk-dsnek eredmnye [8, 13, 25]. A CAN Bus kidolgozsnl az autipari alkalmazsbl ered-en az albbi clkitzseket fogalmaztk meg:

az adattviteli sebessg 5 Kbps1 Mbps kztti legyen, a rendszer legyen kpes rendkvl zembiztoss hibamentes tvitelre, az zenettvitel adattartalma legyen optimlis arra a minimlis adatmennyisgre,amely az autipari rzkelk, beavatkozk kezelsre elegend(08 bjt), a rendszer knnyen felpthets kezelhetlegyen, az zenetprotokollt kialaktelektronikai modulok tmeggyrtsra alkalmasak legyenek,

a buszkipts, az llomsok csatlakoztatsa egyszerlegyen.Az adattviteli sebessg meghatrozshoz a hathengeres motor 6000 n/min fordulata

elgyjtsi szgnek kt gyjtszikra kztti idejt (~ 3,3 ms) vettk a vals idejmkdtetsalapvetkvetelmnynek. Az eredetileg auts felhasznlsra tervezett CAN egyre jobbanterjed ipari alkalmazsokban. A CAN-lapkkat a jrmvekben igen nagy szmban hasznljk,ezrt a lapkar alacsony. A CAN Bus fbb mszaki adatait a 4.9. tblzat [8] tartalmazza.


16/27

Buszhozzfrsi eljrs CSMA/CAAdattviteli sebessg 5 Kbps...1 MbpsTopolgia busz

178

4.9. tblzat. A CAN busz mszaki adatai

TelegramszerkezetBuszhosszBuszrsztvevk szmatviteli mdtviteli kzegtviteli hibavdelem

Azonost, vezrlkd, Data Unit, hibaellenrzkd, vgkd40 m (tlagos, kbeltl s tviteli sebessgtl fgg)30 (a kiviteltl fgg)ISO 11898 szerinti (NRZ)rnykolt vagy rnykolatlan sodrott rprCRC

A CAN nem rsztvev-orientltan(azaz cmekkel), hanem zenetorientltanmkdik,vagyis az elllt/felhasznltpus buszok csoportjba tartozik. Ha egy rsztvevadatokatakar kldeni, sszelltja s azonostval ltja el a telegramot. Az azonost csak egyszer lte-zik, ezrt ha egy rsztvevfelismeri azt a buszon, egyrtelmen tudja, hogy mely adatok k-vetkeznek. gy a busz minden rsztvevje az azonost alapjn el tudja dnteni, hogy akarja-evenni az zenetet, fggetlenl attl, hogy ki kldi. CAN rendszerben teht az adatok az azo-nost rvn tartalom szerinti cmzsseljutnak el a megfelelvevhz. Minden vevnek kellintelligencival kell rendelkeznie az adatok azonostshoz.

A CAN rendszerben az informci kdolsa NRZ (Non Return to Zero) mdszer, te-ht az egyms utn kvetkez1-es bitrtkek kztt a feszltsgszint nem esik vissza nullra.Ennek elnye, hogy egy bit tvitelhez egy bitidszksges, viszont a bitszinkronizci ne-hzkesebb, mint a minden bit tvitelnl tmenetet biztost kdok esetn. zenetorientlts-gas ahozzfrsi eljrskvetkeztben a CAN klnsen hasznos esemnyvezreltalkal-mazsokban.

A CAN 2.0.B szabvny szerinti zenetkeretei:

norml zenetkeret (4.71abra); kibvtett zenetkeret (4.71bbra); krses zenetkeret (4.71cbra); hibazenetkeret (4.71dbra); tlterheltsg-zenetkeret (4.71ebra).


17/27

179

4.71. bra. zenetkeretek bitfunkcii a CAN rendszerben


18/27

180

4.6.3.1. A CAN zenetkeretek bit- s bjtfunkcii

A CAN zenetkeretek bitmezinek felosztsa: SOF (1 bit), arbitrcis mez(12 vagy 32 bit),ellenrzmez(6 bit), adatmez(08 bjt), CRC-mez(16 bit), nyugtzmez(2 bit), EOFmez(7 bit).

START-bit(SOF, Start of Frame)A START-bit szerepe egyrszt a CAN rsztvevk sajt rajeleinek szinkronizlsa, msrsztaz zenet indtsa az elsdominns (0) bit rvn.

A buszvonal alaphelyzetben magas(1) szinten van s amennyiben valamelyik rsztve-vhasznlni kvnja, azzal kezdi az adst, hogy a vonalat alacsony, azaz 0 szintre hzza. Ez afeszltsgszint-vltozs (1 0 tmenet) azt eredmnyezi, hogy a tbbi rsztvevsajt raje-lt szinkronizlja az ppen ad egysghez. Erre szksg van, mert az tviteli sebessghezszksges rajelet minden rsztvevsajt kvarcoszcilltora lltja el, gy ezeket szinkroni-zlni kell. Ahny jeltmenet van az zenetben, annyiszor trtnik meg a rsztvevk rajel-nek szinkronizlsa. A mindenkori ad ltal a buszvonalra ltetett zenet (bitfolyam) leolva-

sshoz alapkvetelmny, hogy a veva sajt rajelbl pontosan akkor kpezze az olvas-impulzust, amikor az egysgnyi bitrtk a bemenetn megjelenik (4.72. bra).

4.72. bra. NRZ kd mintavtelezse

A szinkronizlst a CAN-csip BTL (Bus Timing Logic) idztlogikja vgzi gy,hogy akr egyetlen bitidn bell kpes az olvassi idbelltsra. Az n. kemny szinkroni-

zls a START-bit lefutlre indul s zenetolvass kzben is folyamatos utszinkronizlstrtnik, figyelemmel a vevket sszekthetkbel jelterjedsi idejre. Az NRZ-kd az egy-ms utni azonos bitek esetn nem nyjt jeltmenetet, ezrt a szinkronizls biztostsra ve-zettk be a bitbeltetsi szablyt.

A START-bit feladata a dominns bit ellltsa. Ha a buszvonal szintje 1-es(recesszv), akkor mindig trhat 0-ra, de fordtva nem. Ennek az elvnek a felhasznlsvalvalsthatk meg a klnfle jelzsek (pl. adsigny, tviteli hiba) a rendszerben, hiszen elga buszvonalat brmikor egy vagy tbb temnyi idre trni 0-ra. Az trst fizikailag a busz-vonalat recesszv szinten tart ellenllsosztra kapcsold tranzisztorok vgzik (4.73. bra).


19/27


20/27

182

leges bitrtkre utal. A tbbi buszvonalat hasznlni igyekvad is folyamatosan sszehason-ltja a busz pillanatnyi feszltsgszintjt s a sajt adst. Az elstbitnyi idben mindhromlloms ad jelet a vonalra. Amint valamelyik azt rzkeli, hogy az ltala kiadott arbitrciskd alacsonyabb priorits, mint a buszon mg adsjogrt versenyzk brmelyiknek kdja(azaz 1-est igyekezett a vonalra felvinni s mgis 0-t rzkel), akkor visszalp s a tovbbi-

akban mr csak mint vevfigyel, htha neki (is) szl az zenet. Az tkzst elkerl(CSMA/CA) buszhozzfrsi eljrs biztostja azt az alapfelttelt, hogy csak egyetlen zenetlehet egy idben a buszvonalon. A buszhozzfrsi jogosultsg eldntsnek folyamatt h-rom adni kvn lloms esetben a 4.74. bra szemllteti.

4.74. bra. tkztets szemlltetse a CAN-buszon

A 4.74. brn megfigyelhet, hogy a klnbzarbitrcis kdok esetn a legmaga-sabb priorits zenet (3. lloms) jelenik meg a buszvonalon. Az bra szemlletesen mutatja,hogy a busz recesszv bitje mindig trhat dominnsra, de fordtva ez nem lehet. Elsknt a2. lloms vlt t adsrl vtelre az 5. bitidben, majd az 1. a 2. bit idejn. A vevk mindenzenetet vesznek, de csak a berkezett zenet nyugtzsa utn kezdik megvizsglni, hogy

nekik szl-e az zenet az arbitrcis mezalapjn. Ehhez a vevknek kell rendelkeznik azehhez a dntshez szksges intelligencival, amit gy rnek el, hogy az egyes vevk me-mrijba a rendszertervezbeprogramozza azon zenetek vagy zenetcsoportok kdjt,amelyet a vevnek el kell fogadnia. gy a cmzs indirekt formj.

Egyetlen esetben trtnhetne snkonfliktus kt, a buszt hasznlni igyekvrsztvevkztt, ha mindketten ugyanazt az arbitrcis bitsorozatot ltetik a vonalra. Ez a hatresetazrt fordulhat el, mert a rendszerben nem csak adatokat lehet egy zenetben kldeni, hanemadatkrst(Remote Frame) is vgre lehet hajtani. Az adatkrzenetkeret (4.71cbra) bit-funkciibl kiderl, hogy az adatmezhinyzik, hiszen adatkrsrl van sz.

Ha az egyik rsztvevppen megkezdi azon adatok adst, amelyet egy msik rszt-

vevegyidejleg kr, akkor az arbitrcis mezk azonossga miatt nem dnthetel, hogy kijogosult a busz hasznlatra. A dntst az arbitrcis mezt lezr RTR-bit (RemoteTransmission Request, adattviteli krelem) hozza meg, hiszen ads esetn ez dominns (0),mg a krelem esetn recesszv (1) rtk. Teht az adatkld lesz a buszhasznlati jog, gysnkonfliktus nem lp fel.

A CAN 2.0.A rendszer norml zenetkeretnek(4.71abra) 11 arbitrcis bitje ssze-sen 2048 azonostkdot (identifier) tesz lehetv, de ebbl csak 2032 realizlhat, teht eny-nyifle zenet kapcsoldhat a buszvonalra. Nagyobb rendszer kialaktst biztostja a CAN2.0.B szabvny zenetkerete, amelynl az arbitrcis bitek szma 29, ami elvileg 536 870 912klnfle zenet tovbbtst biztostja. Ilyen nagyszm zenet esetn fennll annak a vesz-lye, hogy az alacsony prioritsak csak igen ritkn (szlsesetben sohasem) kapnnak busz-hasznlati jogot, ami a rendszert lebnthatja.


21/27

183

A kibvtett zenetkeretaz els11 azonostbit utn SRR (Substitute Remote Request,adatkrsptl) bitet tartalmaz, amely a norml zenetkeret RTR bitjt helyettesti, de rtkemindig recesszv (1). A kvetkez IDE bit (Identifier Extension, kibvtsazonost) rtkeegyrtelmen mutatja, hogy norml (IDE dominns), vagy kibvtett (IDE recesszv) zenet-formtumrl van sz. A kibvtett arbitrcis meza norml keretben hasonlan itt is RTR

bittel zrul. Az SRR bit jelentsge, hogy segtsgvel egy kzs buszvonalon mindkt ze-netfajta (norml, ill. kibvtett) egyidejleg hasznlhat megfelelhardver- s szoftverfeltte-lek mellett. Az SRR bit csak akkor rhat t dominnsra, ha a buszvonalrt versenghasznlaz els11 arbitrcis bit alapjn a legmagasabb priorits, radsul ppen adatkzlzenetetakar kldeni. A verseny ebben a pillanatban eldl, hiszen az SSR bit dominns rtket vesz fels ezzel gy az alap-, mint a kibvtett mdot hasznl tovbbi rsztvevk kiesnek a buszvo-nal megszerzsrt folytatott kzdelembl, vagyis erre az zenetre mr csak vevk lehetnek.

Amennyiben a fentiek szerint ltszatra adsjogot nyert lloms csupn adatkrzene-tet szeretne kldeni, akkor a buszvonal hasznlatrt foly verseny mg nem dlt el, mert azSRR bit marad recesszv, a kvetkezIDE bit rtke pedig megmutatja, hogy az arbitrcismezs ezzel egytt a verseny folytatdik-e a CAN 2.0.B kibvtett formtumt hasznlllomsok kztt. Ha a kibvtett formtumot hasznl rsztvev versenyben maradt, mertels11 azonostbitje megegyezett a norml rendszerbeli versenytrsval, mg mindig nembiztos, hogy az adsjogot is megszerezte. Csak akkor nyeri el a buszhasznlati jogot, ha ada-tokat akar kldeni (RTR dominns), de ha adatkrst ksrel meg (RTR recesszv), akkor azalaprendszer adatkrse a gyztes. A lertakbl kiderl, hogy a ketts zemmdban mindig azalapvltozat (CAN 2.0.A) zenetei lveznek felttlen prioritst a bvtett vltozattal szemben.

CONTROL (ellenrz) bitmez

A CONTROL bitmezben elhelyezked6 bit tartalmazza a rendszerkdot, valamint azt azsszegkdot, amelyet az zenetben soron kvetkezadatmezben tallhat adatbjtok kpez-

nek. Mivel a CAN rendszerben 0-8 bjt kztt vltozhat az adatmez

kitltttsge, ezrt azadathossz elzetes megadsra 4 bitelegend. A maradk 2 bit kzl az els(IDE) dominns0 rtke azt tudatja a rsztvevkkel, hogy a CAN 2.0.A rendszerben hasznlt 11 bitesarbitrcis formrl van sz, mg ennek recesszv rtke (1) a kibvtett 29 bites CAN 2.0.Brendszer zenetre utal. A msodik bit (r0) fenntartott (rezervlt) bit, amely a tovbbfejleszt-seknl jelentsek, rtkk dominns, azaz 0. A CONTROL-meza hibafelismersben is fon-tos szerepet jtszik, hiszen kzli a vevvel, hogy hny bjtot tartalmaz az zenet. Ha a vettzenet adatbjtszma eltr a CONTROL-mezben megadott rtktl, akkor az tvitel kzbenhiba trtnt.

DATA (adat-) bitmez

Az zenet kvetkez

mezeje az adatmez

. Ebben bjtokban ssszefogott adatbitek tallhatkgy, hogy a bjtok szma 0-tl 8-igrugalmasan vltozhat. A vltoz hosszsg adatmezazegsz zenet hosszt is megvltoztatja, hiszen az adatkrs 0 adatbjtot tartalmaz, gy az ilyenzenet lnyegesen (ppen 64 bitidvel) rvidebb, mint a teljes, 8 adatbjtot kihasznl adatto-vbbts. Az zenetek tvitelhez szksges idvltozik az adatmezhossznak fggvny-ben.

CRC (hibafelfed) bitmez

A kvetkez15 + 1 bitet tartalmaz meza ciklikus redundancia vizsglathoz szksgeskdot (CRC) tartalmazza. A CRC-kd kpzsrl a 4.1.6.4. szakaszban volt sz.

A CAN rendszerben alkalmazott CRC segtsgvelH= 6 Hamming tvolsg rhetel.

Szmtsok szerint a maradk hiba valsznsge hv = 2-15, azaz ~310-5. Gyakorlatilag ez azt


22/27

184

jelenti, hogy tlagos tviteli sebessg s zenethossz esetn egy gpjrmteljes zemi lettar-tama alatt az adott hibavalsznsg mellett kb. 300 a fel nem ismert hibs zenetek szma,holott ennyi idalatt megkzelthetleg 10 000 000 zenet tvitelre kerl sor.

CAN-busz esetn a hibavizsglat a kvetkez: az ad a buszra kijuttatott zenetbl,mg a vevk a kapott zenetbl szigoran azonos szablyok alapjn 15 bitbl ll CRC-kdotkpeznek. Amennyiben a kldtt s a vett rtkekbl szmtott CRC-kd megegyezik, a vtelhibtlan volt, ha nem, akkor hibajelzstkell generlni.

ACKNOWLEDGEMENT (nyugtz) bitmez

A nyugtzmez1 + 1 bitbl ll s arra szolgl, hogy a vett zenet hibs vagy hibtlan volttvisszajelezze az zenetet kldnek. A kt, eredetileg recesszv bit kzl jelzfunkcija csakaz elsnek van. Mivel az ad ltal kikldtt zenetet minden vevfigyeli s ha brmelyikhibtlannak tallja, akkor ezt az els(ACK, Slot) bitet 1-es rtkrl trja 0-ra, azaz domi-nnsra. gy az ad figyeli sajt adst, azonnal szleli, hogy legalbb egy vevhibtlannakitlte az adott zenetet. Hibs zenet esetn a vevrecesszv llapotban hagyja az ACK, Slotbitet, amirl az ad felismeri, hogy egyetlen vevhz sem jutott el kifogstalan zenet, gy aztmeg kell ismtelni. A msodik bit mindig recesszv s csupn a nyugtzmezvgt jelzi.

EOF (End of Frame, keret zenet/vge) bitmez

A CAN rendszerbeli zenet keretformtuma egy zenet vge mezvel zrdik, ami 7recesszv bitet (1) tartalmaz. Errl ismeri fel a vev, hogy az zenet vget rt. A kvetkezzenet megkezdsig az elzzenetet vevegysgeknek egy megadott idszksges a fel-dolgozshoz, de legalbbis az adatok eltrolshoz. A minimlisan szksges idhrom bit-id, amit egy kzbens(Interframe Space) mezbiztost. A kvetkezzenet kezdetig l-nyegesen tbb idis eltelhet, hiszen ez a mindenkori rsztvevk zenetkldsi aktivitstlfgg.

Az EOF-mezben a bitbeltetsi szablyt nem rvnyestik. A bitbeltetsi szablyazegymst kvet, azonos rtkbitek maximlt szmval fgg ssze. A CAN rendszer tervezikiktttk, hogy egy adatkrvagy adatkldzenetben a START-bit s a CRC-mezvgekztti bitsorozatban egyms utn legfeljebb t azonos bitrtk fordulhat el. Ez az ignyelssorban azrt fogalmazdott meg, mert az NRZ bitkdols miatt az egyms utn kvetkezazonos bitrtkek esetn nincs meredek feszltsgvltozs, ezrt nincs a bittvitel kzbenszinkronizls, gy elbb-utbb hiba lphet fel az zenet beolvassakor a vevnek az adhozviszonytott rajel elcsszsa miatt.

A bitbeltetsi szably alapjn, ha az zenet t egymst kvet recesszv (1), vagydominns (0) bitet tartalmaz fggetlenl attl, hogy folytatsknt milyen bit kvetkezne, az

ad egy ellenttes bitrtket iktat be. Ezt a beiktatott bitet a vev

k rtkelskor kidobjk abitsorozatbl, de errl a beiktatott bitrl tudjk, hogy a kt zenetfajta (adatkzlvagy adat-kr) valamelyike van a buszvonalon. A bitbeltetsi szably fennhatsga a kt eddigi ze-netfajtnl a START-bittl kezdden a CRC-mezzrbitjig terjed.

4.6.3.2. CAN-zenetek

ERROR (hiba-) zenet

A hibazenet (4.71dbra) az egsz rendszer mkdsre hat. Amennyiben legalbb egy vevmenetkzben felismeri a tovbbtott zenet hibs voltt, akkor leadja a hibazenetet. Azzenet hibajelzssel kezddik (Error Flag), ami hat dominns bit buszra jutst jelenti. Min-

den vev

azonnal felismeri, hogy az n. bitbeltetsi szably srlt, hiszen legfeljebb tazonos bit kvetheti egymst a szigor elrsok szerint.


23/27

185

Amennyiben ms vevk is egyetrtenek a hibajelzssel, akkor beltetnek mg egyhibajelzst az zenetbe, ezrt a hibazenet minimum hat s maximum 12 dominns bitet tar-talmazhat, majd nyolc recesszv bittel zrul. Ez a hibazenet vge, ami szintn kivtel a bitbe-ltetsi szably all. A hibajelzs (6-12 dominns bit) megjelensekor az zenetet mindenvevautomatikusan elveti, azaz rvnytelen zenetknt kezeli.

Clszermegjegyezni, hogy az zenetet ad is kldhet hibazenetet, hiszen az adsalatt sajt kiadott bitsorozatt is folyamatosan hasonltja ssze a buszon lvvel (monitoringzem), s eltrs esetn azonnal hibazenetet kld.

OVERLOAD (tlterheltsg-) zenet

Ez az zenet (4.71ebra) sszesen kt bitmezblll: a tlterheltsg-jelzs az zenet vgebitsorozatbl. Ilyen zenet kt esetben jelenhet meg a buszon, ha valamelyik vevfeldolgozprocesszora mg egy kis idt kr a korbban kapott adatok kezelshez, vagyisnincs mg ksz j zenet vtelre, vagy ha az zenetkeretek kztti sznetidt (InterframeSpace) biztost hrom recesszv bit valamelyike helyett dominns bitet szlel. A tlterhelt-sg-zenet a kvetkezzenet buszra helyezst gtolja. A tlterheltsget jelzzenet a hiba-

jelzshez hasonlan hat dominns bitet juttat a buszra, majd ezt az zenetet is nyolc recesszvbit zrja. A tlterheltsg-zenetet az Interframe Space elsrecesszv bitjnek trsval kezdiaz egyik rsztvev, mire a tbbi, rzkelve a sznetidben fellpdominns bitet, leadja sajttlterheltsg-zenett is, ami gy sszesen ht dominns bitre nvekszik, majd az zenet vgt

jelznyolc recesszv bit jelenik meg, amelyekre nem rvnyes a bitbeltetsi szably.

A tlterheltsg-zenet dominns bitjei nem rjk t az zenet maradk rszt, gy nemis teszik azt hasznlhatatlann, hiszen a tlterheltsgjelzs csak az zenetek kztt fenntartottpihensi idben indthat.

A CAN rendszer kivl hibafelismerkpessggel rendelkezik, jllehet olyan alkal-mazsokra szntk, ahol rendkvl magas zavarszintek is elfordulnak.

Ttelezzk fel, hogy a CAN-buszon 500 Kbit/s a bittviteli sebessg. Olyan a krnye-zet (rendkvl ersen zavart), hogy 0,7 msodpercknt fellp egyedi bithiba. Amennyiben arendszer napi nyolc rt dolgozna s mindezt vente 365 napon keresztl tenn, akkor ke-reken 1000 vig tart zemidalatt lphetne fel egyetlen olyan hiba, amit a rendszer nemismerne fel. A hibakezels megoldsa olyan, hogy a hibs zenetek nem vezethetnek hamis-tshoz, hiszen nem is kerlnek feldolgozsra [25].

4.6.3.3. Hibk felismerse a CAN rendszerben

Bithiba felismerse

A bithiba felismersi hatkre a Start-bitre, majd a Control-mezkezdbitjtl a CRC-mezzrbitjig terjed ki. Az arbitrcis mezazrt kivtel, mert itt ppen a felismert bithiba tu-datja az adni szndkozval, hogy magasabb priorits zenet kerl a buszra, mint az v, deezrt nem kell hibazenetet leadni.

A rendszer mkdsekor az sszes rsztvevfigyeli a buszon lvadst, mg az p-pen zenetet ad is, teht azonnal felismeri, ha az ltala adni kvnt bitrtk helyett annakellenkezje jelenik meg. Ekkor megszaktja adst s vgrehajtja a szksges hibakezelru-tint.

Bitbeltetsi hiba felismerse

Amennyiben brmelyik rsztvevezen szably srlst szleli, azonnal tudja, hogy adattvi-teli hiba trtnt, teht a felismers pillanatban hibakezelrutinra vlt.


24/27

CRC-hiba felismerse

186

A CRC-hiba felismersi hatkre a Start-bittl az adatmez zrbitjig tart. Amennyiben aCRC-mezben elkldtt ellenrzsszeg s az zenetvevltal szmtott vizsglsszeg nemegyezik, a vevhibakezelrutinra vlt.

ACK-hiba felismerseAmikor az zenetad azt tapasztalja, hogy a recesszv bitknt kldtt ACK-Slot bitet egyetlenvevsem rta t dominnsra, vagyis minden vevhibsnak tlte, akkor tvlt a hibakezelrutinra.

Formai hiba felismerse

A rendszerben kldhetzenetek szigor formai elrsoknak tesznek eleget. gy pldul aCRC- s az ACK-mezk zrbitje s brmelyik zenet vgt jelzmezbitsorozata mindigrecesszv. Ha akr csak egyetlen dominns bit is szlelhet, az egyrtelmen tviteli hibt

jelez. A formai hiba felismerse a hibakezelrutint kivltja.

Amennyiben a hibazenet egyetlen vev

rszr

l folyamatosan ismtl

dik, ami auto-matikusan kivltja az ad lland zenetismtlst is (a szablyok szerint a hibazenet megje-lense utn 31 bitidvel ksbb), akkor ez a vevstatisztikai elemzs alapjn sajt hibazene-tt letiltja (error passive), mert meghibsodsa valsznsthet, de a helyesnek tlt zenete-ket tovbbra is visszaigazolja, vagyis a rendszer tbbi eleme normlisan mkdhet tovbb.Amennyiben a meghibsods slyosabb, akkor a srlt lloms kpes nmagt lekapcsolni abuszrl s teljes passzivitsra (bus passive) vltani.

4.6.3.4. Mkdsi kritriumok, alkalmazsi megfontolsok

A CAN-szabvny ktfle sebessgvltozata terjedt el:

kis sebessgCAN rendszer 5125 Kbps; nagy sebessgCAN rendszer 0,51 Mbps.

Az elsCAN integrlt ramkrt (AN 82526) az Intel cg fejlesztette ki. A CAN integ-rlt ramkrk funkci szerint kt csoportra oszthatk, CAN controller-ek s CANtransceiver-ek. A CAN controller a CAN protokollal kapcsolatos mveleteket vgzi a berke-zs a kikldtt adatokon. A CAN transceiver a controller adatait alaktja a buszhoz s vi-szont. A CAN controller az albbi feladatokat ltja el.

Adatklds

A mikrovezrlktl kapott adatbjtok, arbitrcis mez, kontrollmezs az RTR bit mintelengedhetetlenl szksges alapadatok ismeretben megtrtnik a CRC-mezadatainak ki-szmtsa, az zenet keretformba rendezse, a buszvonal megszerzse, az adatok elkld-se, a monitoringzem elltsa s a hibk kezelse s szksg esetn az zenet ismtlse stb.

zenetvtel

zenetvtelnl a kvetkezmveletek hajtdnak vgre: a szinkronizlsi folyamat fenntart-sa, az akceptanciavizsglat (BasicCAN vagy FullCAN vltozattl fggen a mikrovezrlt

jobban vagy kevsb terhelve) elvgzse, a kontrollvizsglat lefolytatsa, a CRC-vizsglat sellenrzs elvgzse, a vett adatok tovbbtsa a mikrovezrlhz stb.

A ktvezetkes CAN-busz egy CAN H s CAN L vezetkbl ll. A kt vezetk rend-szerint bifilris, azaz ellensodrott rnykolatlan vagy rnykolt kivitel. A CAN-jelek zavar-

vdettsgt az ellenfzis jelek, a bifilris kbelezs nveli. A CAN IC vevbemenete diffe-


25/27

187

rencilersts kialakts, teht mkdtetshez szimmetrikus (ellenfzis) jelet ignyel. ACAN H s CAN L vezetkek feszltsgviszonyait a 4.75. bra szemllteti.

4.75. bra. CAN buszvonal feszltsgszintjei

A CAN H s CAN L buszvonalak kztti feszltsgklnbsg rtke:

recesszv (1) bit tvitelekor 0V (max. 0,5 V), mivel mindkt vonal 2,5 V-on van,

dominns (0) bit tvitelekor 2 V (min. 0,9), mivel a H vonal 3,5 V, az L vonal 1,5 V-on van.

A lertak alapjn a CAN transceiver feladatai:

vtelkor a buszvonalakon rkezzenetbiteket kell ttennie a controller ltal rtel-mezhetTTL szintre (0+ 5 V), adskor a controller TTL szintkimenjeleit kell talaktani a 4.75. bra szerintiCAN H s CAN L szintekre.

Ezt szemllteti a 4.76. bra, ahol da dominns, ra recesszv bitre utal.

4.76. bra. CAN transceiver funkcija

A vonali feszltsgrtkek tipikusak, de nem ktelezen elrtak. Pldul a 24 V-ostplls haszonjrmveknl magas jelszinttransceiver-eket alkalmaznak, amelyeknl a vo-nalak kztti feszltsgklnbsg az 1-es szint esetn 9 V, mg a 0 bitrtk esetn 24 V. Amagas jelszintkialakts alacsonyabb bitsebessget tesz lehetv a jelfelfuts okozta elekt-romgneses zajok miatt, ugyanakkor nagyobb zajvdettsget biztost.

A transceiver-ek dnttbbsge akkor is mkdkpes marad, ha egy msik egysgkimenete vagy akr sajt vonalmeghajt tranzisztorainak valamelyike zrlatoss vlik. ACAN-szabvny igen szigor elrsokat tartalmaz a buszkbelre. A maximlis kbelhosszmegadsnl nagyon fontos a jelterjedsi id. Az ad ltal kiadott dominns s recesszv bit a

jelterjedsi idt figyelembe vve klnbzksssel rkezik az egyes alllomsokhoz. Fon-tos, hogy az gy kialakul legnagyobb idkss nem rheti el a mindenkori bitidfelt, hiszenaz zenet visszaigazolsa ugyanazzal az idksssel jelenik meg a vevtl az adhoz. A


26/27

188

CAN-hlzat kialaktsnl a buszvonalhossz mellett a legazshossz is fontos. A legazsokreflexis pontok, amelyek tovbbi csillaptsokat s jelterjedsi idnvekedst okoznak. Ezrta legazkbelek hosszsgt is maximljk (4.77. bra). Pldul 2 Kbps adattviteli sebessgmellett a legazkbelek egyenknti hossza legfeljebb 2 m lehet, de ennl nagyobb sebess-geknl mr csak 0,3 m. A legazsok teljes hossza egyik esetben sem haladhatja meg a 30

mtert [25].

4.77. bra. Legazsos llomscsatlakoztats CAN-busz esetn

A CAN-processzorok kzl a Microchip MCP 2510 CAN vezrlfelptst mutatjuk

be vzlatosan. Az ramkr blokkvzlata a 4.78. bra szerinti [13].

Az eszkz frszei: a CAN protokollvezrl(protocol engine), a vezrlrsz s az SPIprotokoll-interfszblokk.

4.78. bra. MCP 2510 CAN vezrlvzlata

A CAN protokollvezrlkezeli a CAN-busz hozzfrsi folyamatt, valamint az ze-netek vtelt s adst. Ennek a rsze a CSMA/CA tpus buszhozzfrs-vezrllogika. Avezrlegysg fknt a megszaktskezelst biztostja, mg az SPI interfsz (soros perifriail-

leszt) rvn tart kapcsolatot a klvilggal.Tbb mikrovezrlbl ll CAN rendszer lthat a 4.79. brn [13].


27/27

189

4.79. bra. MCP 2510 CAN rendszer felptse

Az brbl kitnik, hogy a CAN-busz fknt mikrovezrlvel kombinlt

egysgeket

kpes kezelni. A jvben a CAN-busz nagy mrv elterjedse vrhat. Erre utal a CAN-protokolltl eltr, 1995-ben elfogadott CAN-openszabvny.

plc jegyzet 08

Documents