Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Publikacja zgłoszona do 🎁 Konkursu iAutomatyka
https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2020/03/J1939_intro.png

Komunikacja sterownika IFM z podwoziem – Protokół J1939


Niniejszym artykułem chciałbym zachęcić do krótkiej lektury na temat komunikacji podwozia ze sterownikiem mobilnym IFM (np. CR7506, CR7032, czy CR7132) za pomocą protokołu J1939. Z uwagi na moje dotychczasowe doświadczenie w strefie pojazdów mobilnych, artykuł oparty będzie o wiedzę z zakresu aplikacji w środowisku CoDeSys na bazie bibliotek i sterownika firmy IFM electronic. Felieton kieruję głównie do osób, firm, których profil działalności ukierunkowany jest na pojazdy specjalne wykonywane na ramie podwozia. Mam tutaj na myśli maszyny typu śmieciarki, mleczarki, podnośniki koszowe, koparki, itp.

DLACZEGO J1939?

Wyobraźmy sobie pojazd specjalny (np. pojazd straży pożarnej).W aucie poziomu zabudowy potrzebujemy kontrolować sygnały typu: start/stop silnika, zmniejszanie/zwiększanie prędkości obrotowej silnika, informację o stanie poziomu paliwa, stan położenia hamulca ręcznego, kontrola świateł i klaksona, itd. Podchodząc do zagadnienia w sposób klasyczny, analogowy, tj. jedna funkcja – jeden przewód, dochodzimy do sytuacji, gdzie z podwozia będzie poprowadzona pokaźna wiązka przewodów do zabudowy. Mało tego, należy wykonać szczegółową analizę dotyczącą przekroju przewodów, sterowania „plusem/masą”, dodatkowych przekaźników, czy innych elementów elektronicznych no i oczywiście trzeba wszystkie funkcje fizycznie w kabinie odnaleźć i podłączyć … to wszystko wymaga nakładu dużej ilości czasu i żmudnej pracy z adaptacją kabiny.


W przeciwieństwie do metody analogowej mamy do dyspozycji metodę cyfrową przy zastosowaniu protokołu J1939. Na pewno przy pierwszym projekcie pojawią się wątpliwości. To oczywiste i ludzkie, ja też takowe miałem, jak czegoś nie znam to wolę tego unikać. Jednakże czas przeznaczony na poznanie zagadnienia zwróci się z nawiązką przy kolejnych projektach. Zachętą do korzystania z J1939 niech będzie liczba przewodów jaką należy podłączyć – całe dwie żyły do komunikacji CAN, plus ewentualny rezystor 120Ω (większość podwozi wyposażonych jest już w rezystor 120Ω – drugi zatem podłączamy po stronie zabudowy, aby zapewnić zamkniętą pętlę magistrali CAN). Magistralę CAN podłączamy do sterownika do wejścia CAN. I to jest cała instalacja, którą należy poprowadzić do sterownika zabudowy.

Poniżej znajduje się graficzne przedstawienie i lokalizacja potrzebnego złącza do komunikacji CAN na przykładzie podwozia Mercedes.

Rys. 1. Lokalizacja modułu PSM w kabinie pojazdu.

Rys. 2. Wygląd modułu PSM.

Rys. 3. Opis pinów złącz modułu PSM.

Parametryzacja podwozia

Pierwszą fazą wykonania pojazdu jest etap wytypowania odpowiedniego podwozia. Zanim dostawca podwozia przygotuje swój pojazd powinien otrzymać wymagania od producenta zabudowy. W aspekcie zapewnienia komunikacji z wykorzystaniem protokołu J1939 ważna jest deklaracja obsługi takiego protokołu. Sprowadza się to do montażu odpowiedniego modułu w podwoziu (MAN – moduł KSM, Mercedes – moduł PSM, Volvo – moduł BBM, itd.), który zapewni taką komunikację. W większości przypadków, gdy podwozie wyposażone jest w taki moduł, możliwe jest już odbieranie ramek CAN z podwozia. Jednakże, aby uzyskać komunikację dwukierunkową, potrzebna będzie ingerencja serwisanta danego podwozia. Jego zadaniem będzie uruchomienie dwukierunkowej komunikacji CAN, a co za tym idzie możliwość sterowania funkcjami podwozia z poziomu zabudowy.  Odbywa się to przy pomocy oprogramowania serwisowego i wgrania nowych parametrów do sterownika podwozia.


APLIKACJA – CoDeSys

Kolejnym etapem jest przygotowanie aplikacji do obsługi potrzebnych sygnałów. Producenci podwozi udostępniają dokumentację komunikatów CAN. Jednakże przygotowanie ramek CAN, bit po bicie, do obsługi danych funkcji podwozia na podstawie dokumentacji jest wymagającym procesem. Tutaj z pomocą przychodzą biblioteki przygotowane przez firmę IFM electronic do wykorzystania w środowisku CoDeSys. Są one ściśle ukierunkowane do konkretnego producenta podwozi (Caterpillar, Cummins, DAF, Daimler, Duetz, Fiat, Kubota, MAN, Perkins, Renault, Scania, Volvo, Yanmar) . Mamy wówczas do dyspozycji bogatą strukturę sygnałów.

Poniżej znajduje się fragment dokumentacji komunikatów CAN dla podwozia Mercedes (Daimler).  Zawiera ona następujące informacje:

  • transmisja z podwozia do zabudowy
  • identyfikator CAN: 18FE5DEB
  • czas cyklu komunikatu: 500ms
  • długości ramki: 8 bajtów

Następnie opisany jest podział 8 bajtów ramki na poszczególne bajty:

  • bajty 1 i 2: dolna granica obrotów silnika
  • bajty 3 i 4: górna granica obrotów silnika
  • bajt 5: prędkość maksymalna pojazdu
  • bajty 6 – 8: niezdefiniowane

Kolejna grafika obrazuje reprezentację w/w sygnałów za pomocą biblioteki ifm_Daimler_PSM3_CAN2 w CoDeSys’ie.

Przykładowa struktura t_BODYMESSAGE_1_2_GPM12_DAIMLER_PSM3 zawiera już przygotowane, zdeklarowane sygnały: wEngSpeedUpperLimit, wEngSpeedLowerLimit, byMaxVehSpeedLimit bezpośrednio do wykorzystania w aplikacji.

Do inicjalizacji komunikacji należy wykorzystać przygotowany blok funkcyjny DAIMLER_PSM3.

Większość bloków funkcyjnych dostępnych z zasobów bibliotek posiada dokładne opisy/komentarze poszczególnych wejść/wyjść bloku dzięki czemu w łatwy sposób można wykonać ich inicjalizację. Jest to na tyle pomocne, że nie trzeba wyszukiwać potrzebnych informacji w obszernej dokumentacji podwozia, (zwykle taka dokumentacja nie jest w języku polskim) a jedynie wykorzystać dane zawarte w komentarzu bloku. Napisanie kilku linijek kodu jest już wówczas banalną kwestia do wykonania.

Podsumowanie

Konfiguracja podwozia z zabudową przy wykorzystaniu protokołu J1939 daje szereg zalet, od zmniejszenia liczby przewodów, niewielkiej ingerencji w instalację podwozia, poprzez optymalizację wejść/wyjść sterownika do obsługi żądanych funkcji, aż po oszczędność czasu w procesie adaptacji kabiny – a przecież czas to pieniądz. Gdy sięgam pamięcią, kiedy to mnie przekonywano do wykonania pierwszego pojazdu z wykorzystaniem protokołu J1939, czułem wielką niechęć, a nawet strach przed nieznanym. Jednak patrząc teraz w przeszłość, na kilkadziesiąt już pojazdów, które funkcjonują i pracują w oparciu o protokół J1939, nie wyobrażam sobie innego rozwiązania, a tym bardziej gdy mamy do czynienia z produkcją seryjną.

Powyższym artykułem zachęcam do podjęcia próby przełamania swoich stereotypów, a zapewniam, że ewentualny sukces zaowocuje samymi korzyściami. Nie jest to może najłatwiejszy obszar poruszania się dla automatyka/programisty, ale mamy do dyspozycji wszystkie potrzebne narzędzia (przygotowane podwozia, dokumentacja, sterowniki IFM, bogate biblioteki) aby osiągnąć założony cel i napawać się dumą za swoje osiągnięcia. Ponadto zdobytego doświadczenia nikt już Państwu nie zabierze. W przypadku chwili zawahania jestem do Państwa dyspozycji i zapraszam do kontaktu.

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Marzec 2020. Nagrodę Kurs programowania sterownika easyE4  dostarcza ambasador konkursu, firma iAutomatyka.


Utworzono: / Kategoria: , ,

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.



.
NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ
  • Producenci maszyn, integratorzy, operatorzy mediów, firmy serwisujące rozproszone obiekty, np. farmy fotowoltaiczne i wielu innych, wszystkich ich łączy potrzeba zdalnego dostępu do urządzeń za które ponoszą w różny sposób odpowiedzialność....
  • 799 PLN
    Szkolenie jest wprowadzeniem do systemu sterowania PSS4000 i środowiska programowania PAS4000. W jego trakcie omówiona zostanie zarówno struktura sprzętowa, jak i programowanie, a także diagnostyka kompletnego systemu sterowania. Poruszane ...
    Czas trwania: 8h
    Link: Terminy
  • Sterowniki kompaktowe, modułowe i zintegrowane, CODESYS V3 (programowanie, wizualizacja, komunikacja), Krótkie cykle czasowe, EtherCAT, BACnet (opcjonalnie), Modbus, CANopen, Porty szeregowe: RS232, RS485, 2 konfigurowalne karty Ethernet, W...
  • Czterokrotnie szybsze widzenie maszynowe HALCON 20.11. i 4-rdzeniowy procesor zwiększają produktywność maszyn B&R radykalnie przyspieszyło wykonywanie wszystkich typów aplikacji systemu wizyjnego. Nowy 4-rdzeniowy procesor i kompilator ...
  • Przeznaczony do pracy na wolnym powietrzu EMC / ekranowany Zakres zastosowania Budowa instalacji przemysłowychBudowa maszynTechnika grzewcza i klimatyzacyjnaElektrownie Dla przemiennika częstotliwości zasilającego 3 – fazowe silniki A...
  • PR200 to uniwersalne i łatwe w obsłudze urządzenie zaprojektowane w plastikowej obudowie do montażu na szynie DIN jako alternatywa dla PLC. Przekaźnik jest dostępny w kilku wersjach dla napięcia stałego i przemiennego. Jest wyposażony w cyf...