Aktuální vydání

celé číslo

08

2020

Mozaika novinek a informací

Restart ekonomiky

celé číslo

CANopen pro inteligentní napájecí zdroje

Některá zařízení ve zkušebnictví, v laboratořích a výzkumných centrech vyžadují insta­laci inteligentních programovatelných napájecích zdrojů. Tyto zdroje dokážou autonom­ně vykonávat takové řídicí úlohy jako sledovat proudový odběr nebo realizovat testovací sekvence, např. simulovat kolísání napájecího napětí. Pro jejich komunikaci s nadřaze­ným systémem lze využít sítě s protokolem CANopen.
 
Napájecí zdroje se schopností komuniko­vat nejsou žádnou novinkou. Pro jejich kon­figuraci a řízení je již několik desetiletí po­užíváno rozhraní GPIB (General Purpose Interface Bus), zvané také HP-IB (Hewlett-Packard Interface Bus) nebo IEEE 488 (Standard Digital Interface for Program­mable Instrumentation). To ovšem nezaruču­je možnost spolupráce ani záměny napájecích zdrojů od různých výrobců, protože k tomu je třeba definovat profily přístrojů. Proto přišlo nedávno sdružení CAN in Automation (CiA) s verzí 1.1 profilu CiA 453 pro napájecí zdro­je. CANopen, protokol aplikační vrstvy zalo­žený na sběrnici CAN, je mezinárodně stan­dardizovaný a uznávaný mnoha výrobci a do­davateli komunikační techniky a softwaru.
 
Jak bylo uvedeno, CANopen je založen na standardu CAN, který se používá v milionech osobních vozů. Příslušné čipy jsou proto k dis­pozici za velmi výhodné ceny. Každý napáje­cí zdroj s rozhraním CANopen má strukturo­vaný slovník objektů, dostupný prostřednic­tvím standardizovaných komunikačních služeb (SDO, Service Data Object). To znamená, že s jednou řídicí jednotkou mohou komunikovat různé napájecí zdroje s rozhraním CANopen, dokonce od různých výrobců. V jedné komu­nikační síti může paralelně pracovat několik, teoreticky až 127 napájecích zdrojů.
 

Specifikace CANopen pro napájecí zdroje

 
Sdružení CiA a někteří jeho členové vy­vinuli profil CiA 453, určený pro programo­vatelné i neprogramovatelné napájecí zdroje. Jeho specifikace stanovuje parametry a způ­sob komunikace v reálném čase prostřednic­tvím PDOs – Process Data Objects. První verze profilu byla zveřejněna už v roce 2008. Napájecí zdroje, které vyhovují tomuto pro­filu, mají jeden vstup a jeden nebo i několik výstupů (podle nejnovější verze profilu 1.1 až osm). Neprogramovatelné zdroje mají na kaž­dém výstupu jen jedno neproměnné výstupní napětí. Programovatelné zdroje s implemen­tovaným rozhraním CANopen mohou pra­covat ve statickém nebo dynamickém módu. V dynamickém módu jsou výstupy řízeny tak, jak je to specifikováno v sekvenci parametrů výstupu. Ve statickém módu jsou výstupy ří­zeny tak, jak je to určeno odpovídajícím roz­sahem výstupních parametrů. CiA 453 kromě toho stanovuje, že napájecí zdroje mohou být ovládány místně pomocí HMI nebo na dálku prostřednictvím sítě CANopen.
 
Profil CiA 453 umožňuje nastavit meze hodnot provozních parametrů. Pro různé pro­vozní veličiny (napětí, proud, frekvence, tep­lota) lze stanovit dvě mezní hodnoty, které mohou být potom použity např. k vybave­ní alarmů. Překročení meze varování vyba­ví pouze alarm; až překročení meze poruchy vede k tomu, že se zdroj uvede do poruchové­ho stavu a odešle se o tom zpráva (emergen­cy message). Jinou možností je nastavit obě meze jako poruchové, jednu jako horní, dru­hou jako dolní. V tomto případě po překro­čení mezí vždy následuje uvedení zdroje do stavu poruchy a odeslání zprávy o této udá­losti. Pro některé veličiny mohou být nasta­veny čtyři meze: dvě pro varování, dvě pro poruchy (obr. 1).
 
Informace o stavu a činnosti zdroje lze na­jít v registrech provozních a poruchových sta­vů, které mají společnou a jednotnou struk­turu.
 
Verze protokolu 1.1 umožňuje konfigu­rovat také vnitřní události zdroje. Ty mohou být aktivovány nebo deaktivovány digitál­ním vstupem. Aktivace vnitřní události způ­sobí změnu signálu digitálního výstupu. Tuto funkci lze využít k diagnostikování činnosti zdroje a jeho konfiguraci. Struktura provoz­ních registrů byla ve verzi 1.1 unifikována. Navíc nyní zpráva o poruše poskytuje pro­střednictvím objektového slovníku také ad­resu informace o poruše, z níž lze zjistit, co poruchu způsobilo.
 
Novou verzi profilu někteří výrobci již im­plementovali do svých zdrojů a uvedli je na trh (viz rámeček). První instalace v Němec­ku byla v laboratoři fyziky velkých energií, další jsou v oblasti automatických laborator­ních systémů.
Oskar Kaplun,
CAN in Automation
 
Obr. 1. Meze hodnot provozních veličin
 

Do 300 V a 125 A

Implementace profilu CiA 453 je volitelnou možností u zdrojů Energy 3000 VE3PUID od společnosti Kniel. Jde o konfigurovatelné a programovatelné zdroje, u nichž je možné na­stavit žádané rozpětí hodnot napětí nebo proudu a aktuálně sledovat hodnoty napětí, proudu a výkonu. V módu LAB se nastavují žádané hodnoty, v módu SEQ sekvence (např. pro simulaci kolísání napětí). Limitní hodnoty napětí a proudu lze nastavit na dálku prostřednic­tvím protokolu CANopen.