Komputery przemysłowe IPC w systemach ładowania – CAN, BMS, HMI w jednym

Współczesne systemy ładowania pojazdów, baterii, AGV czy robotów wymagają znacznie więcej niż tylko podstawowego sterowania PLC. Oprócz logiki ładowania trzeba obsłużyć komunikację z BMS, wizualizację HMI (np. system SCADA), diagnostykę, rejestrację danych oraz komunikację z systemami nadrzędnymi.

Zadaniem projektantów jest stworzenie architektury, która jest spójna, a nie składa się z wielu niezależnych składowych. W przypadku klasycznego PLC taka architektura wymaga dodatkowych urządzeń, co zwyczajnie zwiększa złożoność systemu oraz liczbę elementów wymagających konfiguracji i utrzymania.

Właśnie tutaj coraz częściej pojawiają się komputery przemysłowe. W porównaniu z prostszymi układami sterowania komputer przemysłowy może jednocześnie spełnić wszystkie wymienione wcześniej potrzeby. Wykorzystanie komputera upraszcza proces projektowania, a jednocześnie zapewnia większe możliwości rozbudowy w przyszłości. Przykładowo możemy wymienić dysk na większy, dołożyć pamięć RAM czy zwyczajnie uruchomić na tym komputerze dodatkowe aplikacje.

Otwarte środowisko (Windows, Linux) daje nam znacznie większe możliwości niż zamknięte oprogramowanie dostawców PLC/HMI.  

Sprawdź ofertę komputerów przemysłowych Astraada PC w sklepie internetowym ASTOR.

Protokół CAN – komunikacja w centrum systemu

CAN jest jednym z najczęściej wykorzystywanych protokołów w systemach ładowania. Umożliwia komunikację między sterownikami, modułami mocy, BMS i urządzeniami peryferyjnymi, a dodatkowo jest wykorzystywany również do komunikacji z zasilanym urządzeniem lub pojazdem.

W zależności od architektury systemu można wykorzystać CAN do wymiany informacji o napięciu, prądzie i stanie baterii, kontroli parametrów i limitów ładowania, komunikacji z BMS czy przesyłania informacji o błędach i alarmach.

W bardziej wymagających aplikacjach można zastosować również CAN FD, zapewniający większą przepustowość komunikacji i umożliwiający przesyłanie większych ilości danych w pojedynczej ramce.

Komputer przemysłowy IPC zamiast wielu oddzielnych urządzeń

Klasyczny PLC nadal dobrze sprawdza się w zadaniach związanych ze sterowaniem i jest często wykorzystywany. Jednak w przypadku rozbudowanych systemów ładowania dochodzą funkcje, które wymagają większej elastyczności programowej.

Komputer przemysłowy może połączyć na jednej platformie:

• sterowanie i komunikację CAN – mamy tutaj wbudowane do 4 portów CAN
• obsługę danych z BMS,
• lokalną wizualizację HMI oraz dostęp zdalny jako cienki klient,
• diagnostykę i rejestrację danych,
• komunikację z systemami nadrzędnymi,
• funkcje gateway, np. OCPP,
• dodatkowe oprogramowanie i funkcje realizowane programowo.

Takie podejście pozwala ograniczyć liczbę urządzeń i uprościć architekturę systemu. Dodatkowo zyskujemy znacznie większe możliwości i moce obliczeniowe niż w tradycyjnym PLC.

Wizualizacja HMI i diagnostyka

W systemach ładowania interfejs HMI pełni znacznie ważniejszą rolę niż tylko wyświetlanie informacji o aktualnym stanie urządzenia. Operator lub serwisant może z jego poziomu sprawdzić parametry ładowania, stan baterii, komunikację z BMS, aktywne alarmy oraz historię zdarzeń.

Interfejs może również umożliwiać zmianę wybranych parametrów, wybór trybu pracy czy wykonanie podstawowych czynności serwisowych. Dzięki temu diagnostyka nie wymaga podłączania dodatkowego komputera lub korzystania z kilku niezależnych narzędzi.

Integracja HMI bezpośrednio z komputerem przemysłowym pozwala połączyć wizualizację z pozostałymi funkcjami systemu – komunikacją CAN, sterowaniem, rejestracją danych czy komunikacją z systemami nadrzędnymi. W efekcie jedno urządzenie może pełnić jednocześnie funkcję sterownika i panelu operatorskiego.

Do komputera wystarczy podłączyć dowolny monitor. Dodatkowo bez problemu możemy stworzyć architekturę klient-serwer i połączyć się jako Thin Client z dowolnego miejsca.

Komputery Astraada PC w systemach ładowania

Komputery przemysłowe Astraada PC mogą stanowić bazę dla takich architektur. W zależności od wymagań można dobrać platformę pod względem wydajności (procesory Celeron J6412, N97 lub Intel 12-14 generacji), liczby interfejsów CAN (2 lub 4) oraz sposobu montażu (szyna DIN, montaż ścienny).

Przykładowo:

• AS56BOX-13 – kompaktowe aplikacje wymagające bezwentylatorowej konstrukcji i komunikacji CAN,
• AS56BOX-33/43 – bardziej wymagające systemy z większym zapotrzebowaniem na moc obliczeniową i możliwości programowe.

Otwarte platformy programowe i architektury Soft PLC

Możemy również połączyć znane środowisko programowania automatyki z elastycznością sprzętu komputerowego. Otwarte platformy programowe i architektury Soft PLC lub Open PLC mogą stanowić rozwiązanie pośrednie.

Przykładem dostępnego i dobrze znanego na rynku środowiska może być CODESYS.

Takie architektury wspierają tak samo, jak sterownik PLC:

• logikę sterowania zgodną z IEC 61131-3,
• otwarte, definiowane programowo struktury sterowania,
• komunikację za pośrednictwem interfejsów przemysłowych,
• integrację HMI i wizualizacji,
• łatwiejszą migrację pomiędzy platformami sprzętowymi o różnej wydajności.

To jeden z powodów, dla których komputer Astraada PC może być atrakcyjnym rozwiązaniem w systemach ładowania wymagających zarówno funkcji sterowania, jak i większych możliwości obliczeniowych.