CANopen -Druckmessumformer in Prüfstandstechnik und Mobilhydraulik



Ähnliche Dokumente
GeoPilot (Android) die App

Fax einrichten auf Windows XP-PC

Mediumwechsel - VR-NetWorld Software

NanoCAN & NanoJEasy. Software training

1 Einleitung. Lernziele. automatische Antworten bei Abwesenheit senden. Einstellungen für automatische Antworten Lerndauer. 4 Minuten.

Technical Note 0201 Gateway

Urlaubsregel in David

Berechtigungsgruppen TimeSafe Leistungserfassung

Outlook 2000 Thema - Archivierung

Mediumwechsel - VR-NetWorld Software

Persönliches Adressbuch

Funktionsbeschreibung Datenlogger DL28W

Leichte-Sprache-Bilder

Professionelle Seminare im Bereich MS-Office

Registrierung am Elterninformationssysytem: ClaXss Infoline

How to do? Projekte - Zeiterfassung

How-to: Webserver NAT. Securepoint Security System Version 2007nx

Die integrierte Zeiterfassung. Das innovative Softwarekonzept

Suche schlecht beschriftete Bilder mit Eigenen Abfragen

Support-Ticket-System. - Anleitung zur Benutzung -

Stellen Sie bitte den Cursor in die Spalte B2 und rufen die Funktion Sverweis auf. Es öffnet sich folgendes Dialogfenster

Was meinen die Leute eigentlich mit: Grexit?

Guide DynDNS und Portforwarding

Guideline. Facebook Posting. mit advertzoom Version 2.3

Spamfilter einrichten

Technical Note 0302 ewon

Novell Client. Anleitung. zur Verfügung gestellt durch: ZID Dezentrale Systeme. Februar ZID Dezentrale Systeme

Local Control Network Technische Dokumentation

Einrichtung des Cisco VPN Clients (IPSEC) in Windows7

Second Steps in eport 2.0 So ordern Sie Credits und Berichte

Diese Ansicht erhalten Sie nach der erfolgreichen Anmeldung bei Wordpress.

Einrichtung einer Weiterleitung auf eine private Adresse in der Hochschule

Pflegeberichtseintrag erfassen. Inhalt. Frage: Antwort: 1. Voraussetzungen. Wie können (Pflege-) Berichtseinträge mit Vivendi Mobil erfasst werden?

Outlook. sysplus.ch outlook - mail-grundlagen Seite 1/8. Mail-Grundlagen. Posteingang

Easy-Monitoring Universelle Sensor Kommunikations und Monitoring Plattform

Kurzanleitung. Kurzanleitung. Version.

pro4controlling - Whitepaper [DEU] Whitepaper zur CfMD-Lösung pro4controlling Seite 1 von 9

.procmailrc HOWTO. zur Mailfilterung und Verteilung. Stand:

iphone- und ipad-praxis: Kalender optimal synchronisieren

PHPNuke Quick & Dirty

Installationsanleitung für CashPro im Mehrbenutzerzugriff/Netzwerkbetrieb

HorstBox (DVA-G3342SD) Anleitung zur Einrichtung der Telefonie

Hilfe zur Urlaubsplanung und Zeiterfassung

1. Allgemeines zum tevitel.wq-monitor Seite WQ-Monitor konfigurieren Seite 4

Anwendungsbeispiele Buchhaltung

Fachbericht zum Thema: Anforderungen an ein Datenbanksystem

Tutorial. Wie kann ich meinen Kontostand von meinen Tauschpartnern in. übernehmen? Zoe.works - Ihre neue Ladungsträgerverwaltung

Sie finden im Folgenden drei Anleitungen, wie Sie sich mit dem Server der Schule verbinden können:

Inhaltsverzeichnis. 1. Empfängerübersicht / Empfänger hinzufügen 2. Erstellen eines neuen Newsletters / Mailings 3. Versand eines Newsletters

DOKUMENTATION VOGELZUCHT 2015 PLUS

Mit jedem Client, der das Exchange Protokoll beherrscht (z.b. Mozilla Thunderbird mit Plug- In ExQulla, Apple Mail, Evolution,...)

Massenversand Dorfstrasse 143 CH Kilchberg Telefon 01 / Telefax 01 / info@hp-engineering.com

EasyWk DAS Schwimmwettkampfprogramm

Advoware mit VPN Zugriff lokaler Server / PC auf externe Datenbank

Von Kennwort bis Tresor: Sicherheit

Er musste so eingerichtet werden, dass das D-Laufwerk auf das E-Laufwerk gespiegelt

Handbuch Groupware - Mailserver

1 Einleitung. Lernziele. Symbolleiste für den Schnellzugriff anpassen. Notizenseiten drucken. eine Präsentation abwärtskompatibel speichern

Mail-Account Unimail mit der Einstellungen für Outlook Express 5.0

In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie einen Termin erfassen und verschiedene Einstellungen zu einem Termin vornehmen können.

ACDSee Pro 2. ACDSee Pro 2 Tutorials: Übertragung von Fotos (+ Datenbank) auf einen anderen Computer. Über Metadaten und die Datenbank

Die Beschreibung bezieht sich auf die Version Dreamweaver 4.0. In der Version MX ist die Sitedefinition leicht geändert worden.

Handbuch. timecard Connector Version: REINER SCT Kartengeräte GmbH & Co. KG Goethestr Furtwangen

9 Auto. Rund um das Auto. Welche Wörter zum Thema Auto kennst du? Welches Wort passt? Lies die Definitionen und ordne zu.

Benutzerverwaltung Business- & Company-Paket

Hilfedatei der Oden$-Börse Stand Juni 2014

Marex AMC mit Sicherheit an Bord

Wenn Sie das T-Online WebBanking das erste Mal nutzen, müssen Sie sich zunächst für den Dienst Mobiles Banking frei schalten lassen.

Anwendungsbeispiele. Neuerungen in den s. Webling ist ein Produkt der Firma:

Mit dem Tool Stundenverwaltung von Hanno Kniebel erhalten Sie die Möglichkeit zur effizienten Verwaltung von Montagezeiten Ihrer Mitarbeiter.

Archivierung. Modulbeschreibung. Archivierung Modulbeschreibung. Software-Lösungen. Stand: Seite 1

ARCO Software - Anleitung zur Umstellung der MWSt

Anleitung zum Online-Monitoring für Installateure

Adami CRM - Outlook Replikation User Dokumentation

PORTALHANDBUCH YELLOWFOX FLOTTENANWENDUNGTION

MSXFORUM - Exchange Server 2003 > SMTP Konfiguration von Exchange 2003

Neuerungen in ReviPS Version 12g

Anleitung für die Hausverwaltung

Diese Anleitung enthält Anweisungen, die nur durch erfahrene Anwender durchgeführt werden sollten!

Updatehinweise für die Version forma 5.5.5

Änderungsbeschreibung HWS32 SEPA Überweisungen

SEPA Lastschriften. Ergänzung zur Dokumentation vom Workshop Software GmbH Siemensstr Kleve / /

trivum Multiroom System Konfigurations- Anleitung Erstellen eines RS232 Protokolls am Bespiel eines Marantz SR7005

Folgeanleitung für Fachlehrer

Stammdaten Auftragserfassung Produktionsbearbeitung Bestellwesen Cloud Computing

Grundlagen für den erfolgreichen Einstieg in das Business Process Management SHD Professional Service

macs Support Ticket System

Kurzanleitung So geht s

SANDBOXIE konfigurieren

SCHRITT FÜR SCHRITT ZU IHRER VERSCHLÜSSELTEN

Version Deutsch In diesem HOWTO wird beschrieben wie Sie Ihren Gästen die Anmeldung über eine SMS ermöglichen.

Erstellen einer in OWA (Outlook Web App)

Konfiguration der tiptel Yeastar MyPBX IP-Telefonanlagen mit peoplefone

Die Verbindung für Ihre Produkte zum Internet mit dem LAING CLOUD INTERFACE. Bedienen Überwachen Konfigurieren über das Internet

Ablaufbeschreibung Einrichtung EBICS in ProfiCash

Kontakte Dorfstrasse 143 CH Kilchberg Telefon 01 / Telefax 01 / info@hp-engineering.com

2. Einrichtung der ODBC-Schnittstelle aus orgamax (für 32-bit-Anwendungen)

Partitionieren in Vista und Windows 7/8

Transkript:

CANopen - in Prüfstandstechnik und Mobilhydraulik Der CAN-Bus bietet eine technisch überlegene und zudem kostengünstige Alternative zu bisherigen binären oder analogen Lösungen für die Druckmessung (Bild 1). Durch die verteilte Intelligenz in den Sensoren stehen neben dem eigentlichen Messwert noch viele weitere Funktionen zur Verfügung. Die gerätespezifischen Besonderheiten und der Mehrwert der Bustechnik unter Ausnutzung des erweiterten CANopen-Standards sind besonders in der Prüfstandstechnik und Mobilhydraulik geschätzte Vorteile. Die CAN-Technologie wurde ursprünglich für den Einsatz in Kraftfahrzeugen entwickelt. Aufbauend auf diesem robusten Bussystem wurde von der Nutzerorganisation CiA (CAN in Automation) ein standardisiertes Higher-Layer CANopen-Protokoll definiert. Dieses ermöglicht es dem Anwender, Geräte unterschiedlicher Hersteller ohne großen Aufwand am Bus zu betreiben. Durch die CiA und entsprechende Definitionen von Standards (Draft Standards-DS) ist bei CANopen die notwendige Kompatibilität der Grundfunktionen unterschiedlicher Gerätetypen sichergestellt. Bild 1: WIKA CANopen- in verschiedenen Ausführungen Objektverzeichnis und EDS die Schlüssel zur Funktionalität In jedem CANopen-Gerät ist ein so genanntes Objektverzeichnis implementiert, das die komplette Funktionalität eines Gerätes beschreibt. Über Indizes und Subindizes können alle Informationen aus drei definierten Teilen gelesen und teilweise auch verändert werden. Die Grundlage dafür ist die Festlegung, wie die Geräte angesprochen werden und wie die Daten zu interpretieren sind. Im Teil des CiA-Kommunikationsprofils (DS-301) sind grundlegende Informationen enthalten, wie Geräteart und -bezeichnung, Hard- und Softwareversion, Fehlerstatus und verwendete CAN-Identifier. Je nach Gerätetyp gibt es dann unterschiedlich definierte Geräteprofile, wie z. B. Messund Regelgeräte (DS-404). Hierin sind die Fähigkeiten und Parameter 3

Bild 2: Ansicht auf die DIP-Schalter Einstellung der speziellen Art von Geräten definiert. Für den Anwender wird dadurch die Kompatibilität von Geräten verschiedener Hersteller in den wesentlichen Grundfunktionen gewährleistet. Bei Drucksensoren sind in diesem Bereich Informationen enthalten wie Messbereich, Druckeinheit, Kalibrierfunktionen und Filtereinstellungen. Der herstellerspezifische Teil ist im Unterschied zu den beiden vorher genannten Profilen nicht standardisiert, d. h. hier können die Hersteller von CANopen-Geräten eigene Objekte implementieren, z. B. firmeninterne Servicefunktionen oder sinnvolle Funktionen oder Erweiterungen, die das Profil nicht abdeckt. Ein Abbild des implementierten Objektverzeichnisses stellt die EDS- Datei dar (Elektronic Data Sheet). In dieser ASCII-Datei stehen neben allen Objekten auch die unterstützten Baudraten und weitere Herstellerinformationen. Benötigt wird diese Datei zur Einbindung des CANopen- Geräts in Projektierungstools. Bus-Konfiguration und Kommunikationsdienste Um die einzelnen Informationen der Busgeräte abfragen zu können, müssen alle Busteilnehmer mit der gleichen Übertragungsgeschwindigkeit arbeiten und unterschiedliche Knotennummern besitzen. Je länger die Leitung, desto niedriger die Übertragungsgeschwindigkeit. Bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 kbit/s kann eine maximale Buslänge von bis zu einem Kilometer erreicht werden. In CANopen-Netzwerken mit kurzen Buslängen kann die Baudrate bis zu 1 MBit/s betragen. Die Topologie von CAN-Netzwerken wird in der Regel als linearer Bus entworfen, der an beiden Enden mit Abschlusswiderständen terminiert wird. Die Einstellung dieser Parameter kann prinzipiell auf drei Arten erfolgen: per DIP-Schalter direkt am Gerät (Bild 2), per Änderung des Eintrags im Objektverzeichnis oder über eine eindeutige, so genannte Layer Setting Service (LSS) Adresse. Die Einstellung per DIP-Schalter hat den Vorteil, dass man keine zusätzlichen Hard- oder Softwaretools benötigt, um ein Gerät einzustellen oder auszutauschen. Aufgrund der rauen Einsatzbedingungen der Geräte werden aber oft komplett verschweißte Sensoren gewählt, wodurch man dann auf die Einstellung via DIP-Schalter verzichten muss. Die Kommunikation über SDO (Service Data Object) Telegramme wird benutzt, um Einträge eines Objektverzeichnisses zu lesen oder zu verändern. Ein SDO wird immer bestätigt übertragen, d. h. der Empfang jeder Nachricht wird durch den Empfänger quittiert. Das Telegramm ent- 4

hält den Index und Subindex des entsprechenden Objektes, die Zugriffsart (Lesen/Schreiben) und Servicedaten. Im Objektverzeichnis sind auch die Prozesswerte enthalten, auf die man ebenfalls per SDO zugreifen kann. In der Praxis wird die Übertragung der Messwerte jedoch über PDOs realisiert. Das PDO-Telegramm (Process Data Object) wird unbestätigt übertragen und enthält keinen weiteren Protokoll-Overhead, wie z. B. bei SDOs, sondern nur die reinen Prozesswerte, womit die Buslast minimiert wird. Jede PDO hat einen eigenen Identifier und wird von nur einem Knoten übertragen, kann aber von allen Busteilnehmern empfangen und ausgewertet werden. Die Übertragung von PDOs kann auf verschiedene Arten ausgelöst werden. Zum einen ist eine ereignisgesteuerte Übertragung möglich. Ein solches Ereignis kann z.b. das Ablaufen eines geräteinternen Timers sein (z. B. Gerät sendet selbständig alle 10 ms den aktuellen Messwert). Beim synchronen Datenverkehr wird die PDO nach dem Empfang eines Synchronisationstelegramms (SYNC) eines anderen Busteilnehmers (in der Regel von einem Busmaster, SPS o. ä.) übertragen. Praxisbeispiel Prüfstandstechnik Bevor Diesel- oder Benzinmotoren serienmäßig in die entsprechenden Fahrzeuge eingebaut werden können, sind umfangreiche Testläufe auf einem Prüfstand erforderlich (Bild 3). Diese dienen dazu, den Motor für einen bestimmten Fahrzeugtyp zu optimieren und praxisnahe Belastungen zu simulieren. Eine schnelle Erfassung und Auswertung der Messwerte, speziell für die Messgrößen Druck und Temperatur, liefert wichtige Erkenntnisse im Abgas-, Kraftstoff-, Öl- sowie Kühlwasserkreislauf. Hier Bild 3: Techniker bei der Inbetriebnahme der Messboxen im Motorenprüfstand dervolkswagen AG in Wolfsburg 5

haben sich Präzisiondruckmessumformer (Genauigkeit kleiner 0,1 % der Spanne) mit digitaler Signalverarbeitung und standardisierter CANopen- Schnittstelle besonders bewährt. Hohe Flexibilität sowie einfache und schnelle Anpassung an unterschiedliche Prüfsituationen sind ein wesentlicher Aspekt bei der Inbetriebnahme. Die hierfür typischen Messboxen im 19"-Rackformat sind aus diesem Grund modular einsetzbar. Die integrierten Messgeräte sind alle durch direkte Anbindung an das CANopen Bussystem vernetzt. Bei Bedarf können über den Feldbus einfach weitere Einschübe an den Bus geschaltet werden. Weltweit eindeutig identifizierbar Die CiA hat in der DS-305 ein Verfahren standardisiert, um Knotennummer und Baudrate einzustellen. Bei den so genannten Layer Setting Services (LSS) werden die Geräte nicht mit ihrer Knotennummer adressiert, sondern mit der so genannten LSS-Adresse. Diese setzt sich zusammen aus der Herstellernummer, Seriennummer, Produktnummer und Versionsnummer. Durch diese vier Parameter kann jedes CANopen-Gerät weltweit eindeutig identifiziert werden. Dieses relativ aufwendige Verfahren ist sinnvoll, wenn die Anlagenkonfiguration häufig wechselt, wie bei den o. g. Motorprüfständen. Denn dort variiert die Anzahl und Art der CANopen- Knoten. Die LSS-Adressen der Geräte sind in einer solchen Konfiguration in einer Art Datenbank gespeichert, aus der der Anwender nur noch die Geräte auswählt, welche er verwendet. Die Vergabe der Adressen erledigt die Software dann automatisch. Die an einem Prüfstand eingesetzten Messgeräte werden in regelmäßigen Zyklen hinsichtlich ihrer Messgenauigkeit überprüft (kalibriert) und ggf. neu abgeglichen (justiert). Interne, im gespeicherte Kalibrier- und Diagnosedaten erhöhen die Einsatzsicherheit und bieten die Möglichkeit der Ferndiagnose über das Bussystem. Der Zugriff auf das letzte und nächste Kalibrierdatum, eine Überlast- bzw. Übertemperaturerfassung ermöglichen dem Anwender die komfortable Verwaltung der Kalibrierhistorie sowie eine Ferndiagnose von der Leitzentrale aus. 6 Dezentrale Signalverarbeitung Um die übergeordnete Steuerung zu entlasten ist eine dezentrale Signalaufbereitung, beispielsweise mittels eines digitalen Tiefpassfilters 6. Ordnung, im Messgerät ein Vorteil der integrierten digitalen Signalverarbeitung. Bei Bedarf kann die Filterstufe über die entsprechenden Objekte im Geräteprofil aktiviert werden. Einstellbar sind zudem definierte Grenzfrequenzen.

Der Anwender sendet seine gewünschte Grenzfrequenz als float 32-Wert an das Gerät und diese wird dem passenden Koeffizientensatz zu der am nächsten gelegenen implementierten Filtergrenzfrequenz zugeordnet. Anwendungsbeispiel für eine solche Filterung ist die drehzahlabhängige Druckmessung des Ansaugdrucks in einem 6-Zylinder-Benzinmotor, die starke Signalschwankungen aufweist. Ohne integrierten Filter müssen die Druckwerte analog erfasst und in der übergeordneten Steuerung in Echtzeit gefiltert werden. Nachteil dieser Lösung ist ein sehr hoher Rechenaufwand in der SPS-Steuerung. Praxisbeispiel Mobilhydraulik In modernen Baumaschinen (Bild 4) werden immer öfter binäre oder analoge Sensoren durch busfähige Geräte ersetzt. Im CANopen-Netz der Maschinen werden neben Drehwinkelkodierern, Neigungssensoren und I/O-Modulen zur Ventilsteuerung auch CANopen-Drucksensoren eingesetzt. Diese werden dazu benutzt, um die Betriebsdrücke zu erfassen, zu protokollieren und zu regeln. Die rauen Einsatzbedingungen (Schock und Vibration, Schmutz, Feuchtigkeit, EMV usw.) in solchen Maschinen erfordern eine ausgereifte Technik. Bustopologie Der Hauptgrund für den Einsatz von CANopen-Drucksensoren gegenüber herkömmlichen analogen Sensoren ist der geringere Verdrahtungsaufwand. Das bedeutet nicht nur das Aus für dicke Kabelbäume, sondern erlaubt auch eine einfache Erweiterbarkeit des Gesamtsystems. Daten- und Versorgungsleitung sind in einem geschirmten CAN-Kabel zusammengefasst und werden von einem Busteilnehmer zum nächsten weitergeführt. Die Verbindung geschieht entweder über ein Gerätekonzept mit integriertem Y-Verteiler oder über externe T-Stücke. Ein im Messgerät integrierter Y-Verteiler bietet den großen Vorteil, wesentlich robuster und deutlich kompakter zu sein (Bild 5). Bild 4: Spezialtiefbaumaschinen der Firma ABI GmbH in Niedernberg, ausgestattet mit CANopen-Technologie Bild 5: Integrierter und externer Y-Verteiler im Vergleich: deutlich kompakter und robuster 7

Bei Nutzfahrzeugen in der Mobilhydraulik ist auch ein zuverlässiger Einsatz unter schwierigen EMV-Bedingungen bei Feldstärken von bis zu 100 V/m erforderlich. Um eine möglichst hohe Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder zu gewährleisten, ist der Kabelschirm über den Stecker mit dem Gehäuse des Sensors verbunden. Durch die digitale Übertragung der Messwerte muss sich der Anwender keine Gedanken über Störungen des Analogwertes mehr machen, die über die Leitung auf das Signal eingekoppelt werden könnten. Möglichkeiten der Sensorüberwachung Ein weiteres bei CANopen spezifiziertes Telegramm ist die Emergency- Message. Diese Botschaft hoher Priorität wird im Falle eines Gerätefehlers gesendet. Ein solcher Fehler kann aber auch die Überschreitung eines bestimmten Druckwertes sein. Sendet ein CANopen-Knoten nicht ständig Botschaften oder wird nicht ständig abgefragt, kann es sinnvoll sein, solche Geräte zusätzlich zu überwachen. Hierfür sind bei CANopen zwei Möglichkeiten gegeben: Node-Guarding und Heartbeat. Beim Node- Guarding wird durch den Master eine Botschaft an die CANopen-Slaves gesendet, die auf diese Anfrage innerhalb eines bestimmten Zeitraumes antworten müssen. Passiert dies nicht, so wird dies vom Master registriert, der entsprechend weitere Maßnahmen einleitet. In der Praxis wird das Heartbeat-Protokoll häufiger verwendet. Jeder Knoten sendet hier in festgelegten Abständen (Heartbeat-Time) eine Botschaft (Heartbeat) auf den Bus. Diese kann von den anderen Busteilnehmern ausgewertet werden, um festzustellen, ob der Knoten noch korrekt arbeitet. Fazit Durch den geringen Verdrahtungsaufwand, eine hohe Flexibilität des Systems, sowie die standardisierten Kommunikationsmechanismen und die verteilte Intelligenz in den Sensoren, sind viele Gründe gegeben, um von herkömmlichen analogen Sensoren auf die Bustechnologie umzusteigen. Neben dem Einsatz in der Mobilhydraulik werden CANopen-fähige Drucksensoren auch besonders oft in der Prüfstandstechnik und im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. In all diesen Applikationen können die oben genannten Hinweise hilfreich sein. Autor: Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Reiser ist Produktmanager für Elektronische Druckmesstechnik bei der Firma WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG 8 Bilder: WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG

Redaktionsbüro Stutensee Brücke zur Presse Sie... sind ein innovatives Unternehmen der Automatisierungsbranche? haben nicht genügend Zeit oder Manpower für professionelle Pressearbeit? wollen dennoch mit Ihrem Unternehmen stärker in der Fachpresse vertreten sein? Wir... haben seit fast 30 Jahren Erfahrung in Fachpressearbeit. sind schreibende Ingenieure und verstehen die Themen der Automatisierungsbranche. kennen die Fachpresse sehr gut - die meisten Redakteure persönlich. unterstützen Sie durch Planen, Schreiben und Verteilen von Texten und erleichtern Ihre Kontaktpflege zu Redakteuren. rbs Redaktionsbüro Stutensee Am Hasenbiel 13-15 D-76297 Stutensee Telefon: +49 7244-73969-0 kontakt@rbsonline.de www.rbsonline.de www.fachpressetage.de