如何选择CANbus工业控制器

工业PC的初始价格高于消费类PC,但工业控制应用的长期成本较低。这是为什么。

作者:Ulrich Luetke Entrup, Janz自动化系统AG, Alan Lowne, Saelig有限公司 2010年3月1日

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Hermann Automationstechnik是定制专用自动化设备和工业机器人的制造商,使用Janz的CANdisplayBOX-M12面板系统。

具有集成can总线工业网络的工业pc (ipc)可以帮助当今的机器设计人员整合所需的硬件和软件,具有最短的开发时间,更高的可靠性和灵活性,以及更容易的维护和升级。虽然产品经理坚持低制造成本,但控制器的预先购买价格当然不是明智决策的最佳仲裁者。

日益复杂的应用需要诸如高速控制、复杂运动处理、特殊模拟I/O模块、快速人机界面(HMI)开发等功能。工业pc的成本通常比消费pc高得多,但今天使用便宜的产品可能会在以后带来昂贵的问题。现场维修的成本总是比生产坚固可靠的设备的成本高出许多倍,而这些设备最初看起来更贵。重要的技术考虑可能会使廉价的现成解决方案成为不明智的选择。

CANdisplayBOX-M12的尺寸为12.1英寸。SVGA触摸屏LCD和两个CAN接口与现有网络集成。

总拥有成本

许多设备采购人员(及其主管)无法理解总拥有成本(TCO)与购买价格的概念。TCO帮助管理人员评估与设计决策相关的直接和间接成本,因此初始价格的大小可以被随后在设备生命周期内实现的维护成本节省所抵消。这几乎总是证明了为更可靠的设备支付更高的初始费用是合理的。

大多数工程师都熟悉家用PC的选择过程(速度、内存、I/O设备等)。工业PC设计还应考虑通信、远程访问、操作员界面(定制键盘和操作员面板或触摸面板显示)、未来扩展的准备,如额外的PCI插槽,以及其他考虑因素。网络连接,除了CANbus,还可以包括RS-232/-422/-485, IrDA,蓝牙,USB2.0(很快就会是USB3.0), WiFi或其他无线连接,此外还有各种显示选项,如多个显示器或坚固的触摸屏。

首要决策之一是选择最佳的操作系统软件。Linux是否合适,或者系统必须处理各种Microsoft Windows操作系统?有些应用程序要求立即启动,不需要启动时间。CoDeSys Soft PLC运行时环境是3S-Smart Software Solutions GmbH的独立于设备制造商的IEC 61131-3编程系统,可以简化外部外围设备的访问和显示。IPC制造商应该非常熟悉这种包。

使用Microsoft Windows CE或Linux这样的操作系统,受到病毒或木马恶意攻击的可能性显著降低。本地操作系统可以简化为“骨架”,这也减少了启动时间。电脑有时会在不经意间关机,或因断电而损坏。局域网连接有助于系统管理——甚至操作系统内核也可以通过正在运行的系统中的局域网进行更改。

Janz AG CANbus控制器使用翅片散热,并具有易于访问的工业通信端口。

IPC规格

在选择工业电脑时,应考虑:

  • 预装所需应用软件,简化产品装配;

  • 100%测试和老化;

  • 不频繁的组件更改。当发生变更时,提供完整的、可追溯的历史信息,保证透明度,不影响产品操作或规格。(商用PC的组件和设计变化频繁,产品寿命是以月为单位计算的,而不是年。)

  • 电磁兼容性/电磁干扰/静电放电(EMC/EMI/ESD)要求。IPC不能干扰机器上的其他电子设备。它应该不受来自其他电气控制和环境的任何辐射干扰。它还应该能正常工作,并能承受严重的静电荷。确切的标准要求取决于设备的销售地点。在美国销售的设备必须至少满足FCC 47 CFR Part 15-2001 (A类)的排放标准。

  • 健壮性,通过消除风扇和硬盘等移动部件,低功耗设计技术,固态存储器。这些可以减少或消除控制器的维修成本,并提高抗振能力。低功耗设计允许可靠的被动冷却。

  • 键盘可用性,定制以适应全球的alpha/数字标准,具有紧急停止开关等功能;

  • 适合环境的外壳。对于安装在机器外部的ipc,可能需要一个ip65等级的外壳——即使是键盘。机器可能必须在极端炎热和寒冷的条件下运行-典型的工业控制器将在0到50°C的环境温度下运行,湿度高达90%,海拔高达3000米。安装选项可能需要din导轨调节,远程,难以接近的定位,或防风雨的安装。

在选择IPC供应商时,应考虑:

  • 寿命(包括长期可用性)和可靠性;

  • 的声誉。具有良好声誉的IPC制造商应参与产品设计周期,定制以满足应用需求,包括产品的“商业外观”;

  • 设计知识,以适应广泛的输入电压和其他硬件和软件规格,预测客户可能没有考虑到的情况;和

  • “一站式”咨询服务和支持。

同时阅读控制工程-如何选择控制器-封面故事。

作者信息
Ulrich Luetke Entrup为Janz Automation Systems AG的南/西德国销售区域提供服务。
Alan Lowne是Saelig Co. Inc.的总裁,该公司是Janz、Amplicon和Comfile的工业和嵌入式pc供应商。

网络能否提供关键的数据完整性、错误检测

CAN协议正在成为汽车、卡车、越野车以及医疗仪器和生产线的引擎盖下连接的标准。CANbus实时运行关键功能,传输可靠性高。多主机层次结构、复杂的错误检测和重传输技术也提供了高度的数据完整性,这对许多应用程序都是至关重要的。

CANbus通常可以帮助使用笔记本电脑进行诊断检查,甚至可以通过拨号电话线或互联网连接进行远程检查,极大地简化了服务。与其他网络解决方案相比,can总线的优势在于鲁棒性和性价比。目前支持的最高速度为1Mbit/sec,现代CAN接口具有硬件过滤和缓冲功能,可以忽略不必要的通信并缓冲背对背消息。

熟悉高级协议(如CANopen)的供应商可以帮助进行系统集成。虽然CANbus适配器或USB加密狗可以降低成本,但它们会降低CANbus系统性能。设计复杂度越高,可靠性越低,平均故障间隔时间(MTBF)越短。

理想情况下,CANbus PC应该具有内置的CANbus端口,使用智能CANbus ic,如飞利浦SJA 1000,它可以处理CANbus协议,而不会给CPU带来负担。CANbus端口的集成光隔离也值得指定,以消除接地回路。

自动化领域的CANbus贸易组织,帮助设备制造商和最终用户应用基于can的工业通信网络。

www.can-cia.org