aplikační protokoly can pro dieselelektrické lokomotivy · protokol can sae j1939 • protokol...
TRANSCRIPT
![Page 1: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/1.jpg)
www.unicontrols.com
Industrial and Transport Control Systems
Aplikační protokoly CANpro dieselelektrické lokomotivy
Aleš Hajný
![Page 2: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/2.jpg)
www.unicontrols.com
Protokol CAN SAE J1939
• protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorů pro těžké nákladnítahače
• nahradil původně používaný protokol pro sériovélinky (J1708/J1587), ze kterého převzal základ aplikačních funkcí
• postupně se stal základním protokolem i pro řídícíjednotky dieselektrických lokomotiv.
![Page 3: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/3.jpg)
www.unicontrols.com
Očekávaný přínos
• protokol je otevřený a standardizovaný• sběrnice CAN přináší podstatně vyšší přenosovou
kapacitu• výborné realtime vlastnosti CAN sběrnice• efektivní využití přenosové kapacity• deterministické vlastnosti protokolu• HW pro CAN řadiče je rozšířený a cenově dostupný
![Page 4: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/4.jpg)
www.unicontrols.com
Začlenění do systému UniTrack
• implementace protokolu CAN pro dieselelektrickélokomotivy je vyvíjena zejména jako komponentamodulárního řídícího systému pro kolejová vozidla UniTrack.
• komponenty odpovídají otevřeným standardům pro vlakové vybavení (pokud jsou u zařízení standardy k dispozici nebo alespoň jejich připravovanéspecifikace).– IEC 61375-1, Train Communication Network– UIC 556, Information Transmission in the Train
![Page 5: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/5.jpg)
www.unicontrols.com
Základní komponenty
Train Control and Monitoring System UniTrack
![Page 6: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/6.jpg)
www.unicontrols.com
Train Control and Monitoring System UniTrack
• vozový počítač• displej strojvedoucího• jednotka vzdálených
vstupů/výstupů RIO s komunikacíMVB/CANopen
• řídící jednotka pohonůpro asynchronní motory
• telekomunikační jednotka pro vzdálený přístup přes sítě GPRS/WiFi
![Page 7: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/7.jpg)
www.unicontrols.com
Train Control and Monitoring System UniTrack
![Page 8: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/8.jpg)
www.unicontrols.com
Vrstvy protokolu CAN SAE J1939
• odpovídá modelu OSI• podobně jako ostatní field bus protokoly neobsahuje
vrstvy 4, 5 a 6• dokumenty jsou rozděleny podle modelu OSI• společné dokumenty popisují network management a
aplikační protokoly
![Page 9: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/9.jpg)
www.unicontrols.com
SAE J1939/71SAE J1939/73
Aplikační
SAE J1939/31
Prezentační
Relační
Transportní
Síťová
Linková
Fyzická
SAE J1939/21
SAE J1939/11SAE J1939/12
SAE J1939/01SAE J1939/81
1
2
3
4
5
6
7
Vrstvy protokolu CAN SAE J1939
![Page 10: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/10.jpg)
www.unicontrols.com
Fyzická vrstva
• přenosová rychlost je 250 kbit/s• maximální délka sběrnice 40 m• maximální počet uzlů 30• dvě varianty přenosového média
– stíněný kroucený pár + zem– kroucený čtyřdrát s aktivním zakončením, nevyžaduje stínění →
levnější kabeláž• lze přenést 1850 zpráv za sekundu (zátěž sběrnice 100 %)
– používá se periodický přenos (od 5 ms do 5 s)
![Page 11: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/11.jpg)
www.unicontrols.com
Linková vrstva
bit No.: 28..26 25 24 23..16 15..8 7..0
Parameter Group Number
Reserved Data Page PDU Format Destiantion Address
Source AdressPriority
• specifikace vyžaduje použití 29 bitového identifikátoru (CAN 2.0B)
• v identifikátoru je pak obsažena kompletníspecifikace zprávy– priorita– typ zprávy– cílová adresa– zdrojová adresa
![Page 12: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/12.jpg)
www.unicontrols.com
Aplikační vrstva
• definuje přenášené parametry• některé parametry jsou sdruženy do skupin → lepší využití přenosové kapacity
• kódování dat ve zprávě - little endian• pro přenášené veličiny jsou definovány
všechny potřebné atributy– délka– typ - stavová/měřená– rozsah platnosti– fyzické rozlišení– diagnostické údaje
• diagnostické zprávy
![Page 13: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/13.jpg)
www.unicontrols.com
Příklad definovaných veličin aplikačního profilu
Engine Temperature
IdentifierRate
(msec)PGN Default
PriorityR1 DP Source Destination Group
Extension
18 FE EE 00 1000 00FEEE 6 0 0 00 EE
RangeSend
Receive
Subgroup name Byte
Bit
Length
State
Units
Resolution(unit/bit) Min Max
X Engine Coolant Temperature 1 1 8 deg C 1 -40 210
X Fuel Temperature 2 1 8 deg C 1 -40 210 A
X Engine Oil Temperature 3 1 16 deg C .03125 -273 1735 A
Turbo Oil Temperature 5 1 16 deg C .03125 -273 1735
Engine Intercooler Temperature 7 1 8 deg C 1 -40 210
Engine Intercooler Thermostat Opening
8 1 8 % .4 0 100
Note
![Page 14: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/14.jpg)
www.unicontrols.com
Implementace protokolu
• implementace je multiplatformní - využita knihovna UcFramework
• realizováno v jazyce C++• podporované platformy jsou Win32/X86,
Linux/X86, Linux/PPC, Linux/ARM, OS-9/68K• řešení je otevřené pro další platformy - bez
OS/ARM 7• výměna dat probíhá přes sdílenou paměť
![Page 15: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/15.jpg)
www.unicontrols.com
Vozový počítač
• ve formátu 6U 19" kazety• platforma cPCI s PPC procesorem MPC8245• IO rozhraní je řešeno pomocí CANopen IO
karet.• dále mohou být začleněny komponenty
nadřazeného (automatického) řízení a komunikační WTB gatewaye.
• OS Linux pro PPC• aplikační vybavení UniTrack, obsahující
softPLC interpretr UniCAP/ExeCont.
![Page 16: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/16.jpg)
www.unicontrols.com
Vozový počítač
![Page 17: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/17.jpg)
www.unicontrols.com
SoftPLC vývojové prostředí UniCAP
• standard 61131• návrhové prostředí• ladicí prostředí• překladač cílového
kódu• databáze firemních
komponent
![Page 18: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/18.jpg)
www.unicontrols.com
Začlenění do SW vozového počítače
SharedMemory
CAN J1939
execont
configuration debugging info
CANbusdata data
control applicationUniCAP
communication
NodeManagement
![Page 19: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/19.jpg)
www.unicontrols.com
Aplikační využití
Dieselelektrická lokomotiva 709 (ČMKS)
![Page 20: Aplikační protokoly CAN pro dieselelektrické lokomotivy · Protokol CAN SAE J1939 • protokol je určen pro komunikaci s řídícími jednotkami dieslových motorůpro těžké](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070706/5e9a7d88f7419828495852f8/html5/thumbnails/20.jpg)
www.unicontrols.com
Aplikační využití
Motor lokomotivy 709 s řídicí jednotkou