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基于CANopen Safety的電子開關

Futronic是Oberland Glass AG的子公司，它是一個電子控制系統的生產廠商，他們的產品主要應用于玻璃行業上。Futronic的控制系統在全世界被廣泛應用。SYS TEC為Futronic開發的硬軟件組件，設計了一個安全的電子緊急開關。這個解決方案是電子玻璃廠控制系統的一部分。所開發組件的特殊需求是：需要在專用組件中集成基于環境和安全要求的相應功能。短反應時間、高可靠性、模塊化的控制系統定義了需求。與Futronic親密的合作關系，SYS TEC根據EN 954-0標準安全級別三為開發硬軟件創建了設計方案。其成果是設計了符合安全的電子開關，該電子開關能滿足專業機構（BIA）為保證人身安全的需求。CAN總線被用來為開關節點和一個冗余主機通信，通過基于SYS TEC CANopen協議棧的CAN總線保證節點通信。

每個CAN總線可以操作高達48個開關點，在開發中的一個難點是在主模塊上設計一個自檢功能。各開發階段協調地合作，促進了開發項目的成功。從創造性的設計到硬軟件的集成，SYS TEC證明自己是一個可信賴的合作伙伴。

SYS TEC每年生產幾百套應用在這個工程中的模塊，根據futronic公司質量的要求，SYS TEC開發了一套測試模塊功能的套件。

TüV Rheinland預鑒定的CANopen Safety Chip CSC01其安全應用級別為SIL3

CAN in Automation GmbH (CiA)委托SYS TEC開發CANopen Safety Chip CSC01。設計的芯片能在SIL3的安全級別上安全應用，SIL3級別符合IEC 61508和EN 954-1的安全級別四標準。該芯片已經被測試且被TüV Rheinland預鑒定(報告號:968/EL 215.01/04 of July 30, 2004)。CSC01是基于RENESAS(瑞薩)16位的微控制器，它包含符合CiA標準304的CANopen協議，且能被集成到客戶自己的安全設備上。客制的軟件組件能下載到CSC01 flash上。因此，CSC01大量地應用在緊急停按鈕、安全繼電器和窗燈或者像一般的CANopen接口上。國際標準IEC 61508要求SIL 3和單一處理器的解決方案在定義的安全周期內診斷覆蓋率大于99％。這個高水平的診斷覆蓋率需要包含大量的查錯過程，但是不限制Flash, RAM, CPU注冊和操作代碼。這個項目的難點是綜合的查錯機制，所有開發包括由TüV測試的附件已經由SYS TEC完成。

項目所需的幾個階段如下：

• 創建安全設計方案
• 由TüV Rheinland測試的安全設計方案
• 硬軟件的開發
• 硬軟件的驗證
• 由TüV Rheinland測試CSC01

SYS TEC預計實現基于CSC01的設備開發，在這個項目中實現了與客戶親密的協作并得到權威認證。從這個項目中獲得的經驗，能承擔其他有關安全性開發的項目。

移植CANopen到Analog Devices 的ADSP 2187上

JENOPTIK Laser Optik Systeme GmbH致力于獲得和利用光源的生產、處理和傳輸過程的研究。專業知識主要涉及以下三個領域：激光技術，光學和傳感器系統。有通用結構的SYS TEC CANopen協議棧很容易地以最低成本移植到最大范圍的目標硬件上。因此，我們的CANopen協議棧能被移植到Analog Device的ADSP 2187上。這個項目的難點是DSP存儲結構。程序內存是由8k的頁面組成，其中僅僅只有頁面0能不斷地被訪問，其他所有的頁面在8k的窗口中顯示（所謂的內存重迭）。由于完整的應用程序（CANopen 和客戶定義的部分）至少需要16k內存，因此有必要將CANopen協議棧劃分為不同的程序內存頁面。成功地、有效地在SYS TEC CANopen協議棧中集成內存管理證明是優秀的且結構簡單的源代碼。另外，在硬件上做了一個智能連接的CAN控制器（SJA 1000）。

過流檢測器
Eupec的功率半導體應用在功率為0.5kW到1GW的應用中。Eupec將對功率半導體在測試的最后階段進行動態測試，采用這種測試的目的是模擬后續用這個組件的條件。該測試是在溫度大約為120°C，電流高達2000A，電壓高達2000V的環境下完成的。為了達到上述條件，能量將從一個高容量的電容器中獲得。在組件錯誤事件中，將會發生一相短路，并產生一個很高的脈沖電流。這些脈沖電流負載到測試裝置的機械部分可將設備破壞。因此，用一個過流檢測器且必須檢測到短路電流。SYS TEC開發和生產了符合Eqpec技術需求的過流檢測器。在測試周期中，設備分析、評估并對標準的電流起作用。發生一個超載對外部組件是一個信號，因此它們可以觸發各種保護功能。一個微控制器作為硬件的解決方案可以選擇用模擬限制值轉化。快速反應時間的范圍是從15ns到50ns，這滿足了用快速比較儀連接PLD的時間。微控制器用一個RS-232接口參數化，這個設備有2個或4個不同的賦值通道。用一個光纖導體保證快速地將過流信號發給保護裝置，SYS TEC開發了完善的軟件。與Eupec親密的合作，為應用程序找到最優的解決方案。從大量的成功案例中得到的經驗能組合到您的項目中，并確保是優秀的解決方案。

GERS 測試裝置

Eupec生產的IGBT是用在鐵路技術上，其開關電壓最大是1000V，電流是幾百安培。為了在生產IGBT時提高品質和產量，Eupec委托SYS TEC開發測試設備即用在生產過程中的GERS檢測器。

用這個測試裝置時，IGBT隸屬于門極－發射極測試。一個功能型IGBT的控制電流是由電容決定的。在有缺陷的控制電路中，門極－發射極的通道一般是短路的，然而必須測試其開路。因此，可以用一個微控制器求門極負載曲線，測試的電容范圍是0.5到300nF，請標出IGBT的負荷曲線的值并與預定義的值比較。電容放電的峰值電流是mA級，而電容充電時的漏電流只有幾nA，測試設備有能力采集到這些低電流級的電流。底層電阻位于門極逆電流的位置，并影響IGBT的整流。這也需要一個測量方法測試其功能。用一個測試裝置可以同時檢測10個設備。測試設備可以手動操作也可以用PC通過RS232遠程模式操作。測試的結果將顯示在液晶顯示器上，通過一個RS232接口可以將數據傳輸到PC上。SYS TEC生產了少量的測試設備。

肌肉和骨骼系統壓力分析的移動數據記錄儀

CUELA（計算機支持的記錄和肌肉和骨骼長期分析記錄的下載）是由BIA開發的，其目的是為了測量肌肉和骨骼系統的負荷。它是一個與人相關的測量系統，該系統是由現代的傳感器系統組成，且能像衣服一樣穿在身上。聯合的軟件WIDAAN使根據職業和生物力學的評估標準自動評估測量數據成為可能。在此基礎上，為避免職業病采取相應的措施是必須的。

數據存儲單元是CUELA測量系統的核心部分。從傳感器上讀入模擬量信號，數字化后存儲在一個小巧的Flash卡上，采樣頻率是可調整的，通常是50Hz。數據記錄儀能用10位的分辨率得到96個通道，當獲得測量腳掌壓力值時，同樣地也獲得96個壓力單元。在標準的傳感器配置中，獲得腳掌壓力的數據，大概需要內存22MB/h，換句話說，超過八小時的測量數據能記錄在傳統的192MB的小巧Flash存儲卡上。最小的能量消耗，用鋰電池可操作四小時。通過一個專門開發的總線系統可將傳感器的信號連到數據記錄儀上。操作數據記錄儀是很簡單的，一個組合的開始/停止按鈕是所有操作CUELA測量系統所必需的，四種LED的狀態顯示操作狀態，如導入程序、準備測量、測量或儲存數據。

SYS TEC開發的組件是數據記錄儀的硬軟件。裝置是小巧的、輕量級和便攜式的，盡管時常訪問內存，但功耗能減到最小。由于標準化的解決方案不合適大量數據，故用一個專門的Flash驅動壓縮數據并將它以日志文件的形式保存在Flash卡上。本項目的難點是在最大采樣率為50Hz且沒有丟失數據地采樣168個傳感器并且能同時將數據儲存在小巧的Flash卡。在這個項目中SYS TEC假定所有的開發設備都能生產。像成熟產品一樣，創建說明書、繪制電路圖、電路板的布線、原型產品的啟動、軟件開發，裝置測試和集成只是產品性能一部分。這個工程是SYS TEC按照DIN EN ISO 9001:2000標準開發的。

焊接過程實時監控系統

PECO Welding核心業務是為實時監控焊接過程生產智能的測試系統。這是一個帶有圖形顯示的多處理器系統，在μm的范圍內，該系統測試和分析焊接的采樣頻率是幾μs。代表PECO Welding，SYS TEC為這個系統接收和測試信號開發了硬件組件。用Freescale 的PowerPC作為計算機的內核，定義的值被放置在所設計的56個數字量和16個模擬量I/O上。考慮到焊接設備工作在惡劣環境中，一個解決方案是將無限制的干擾標準化。與其它處理器和整個系統中PLD的通信是通過地址/數據線實現的。為了實現所需的總線時間，用自帶的PLD、一個CAN和一個RS-232接口就能完美實現這個功能。僅用32位的處理器就能實現其高速、精確、計算和靈活性的特性。在這個項目中，SYS TEC可以利用Freescale PowerPC和 PLD程序。我們在設計用于工業控制的電路板有關電磁電容兼容的經驗是滿足焊接機器所需高電磁電容兼容性的確定性基礎。組裝線工作是在SYS TEC完成的，在這個項目中，符合技術參數的產品測試需要專門的質量要求。與開發產品工程師緊密的聯系，能確保質量并能根據客戶需求變化快速更改設計方案。

氣壓抽取和轉化裝置的火花探測系統

火災是由木材加工的碎片造成的，在自動控制系統中食物、飼料、紡織品、皮革和化工的運轉都有火災的風險。悶燒的火和灰塵的爆炸能從機器上產生火花。用高靈敏的傳感器來探測火花，如果需要，可以用一個微控制器模塊來獲得和評估傳感器的數據，并指示滅火過程。

激活傳感器需要一個專門的裝置，它能根據所得到信息為探測到電纜的斷開、短路做出診斷。傳感器的數據由微控制器處理并通過一個CANopen網絡傳送到中心主設備上，每個主設備能分配高達48個節點。

在一個高級的CANopen網絡上主設備作為一個CANopen I/O設備運轉，操作終端顯示傳輸的數據、所探測到的信息并轉移潛在的災難。SYS TEC開發一種高性能的控制器系統用于實時的，在板的外圍設備進行基于CANopen的通訊。在這個案例中，硬軟件都是SYS TEC開發設計的。SYS TEC的PLC運行時系統可以裁剪為客戶所定制的系統，并能無縫集成到模塊上。控制系統能并行執行PLC程序與客戶自定義的并能在運行期間下載的C語言程序。在這個系統中，高效的操作系統能像通信過程一樣優先執行探測火花和火花運行趨勢的程序。連接兩個CAN網絡的接口是由SYS TEC可實例化的CANopen協議棧創建的。控制系統的數據處理程序能用C語言和任何符合IEC61131-3的PLC語言編寫，所有的程序組成部分都能下載到OpenPCS開發環境中。這里的數據傳輸也是用CAN總線的CANopen實現的。集成的網關服務器能在下屬CAN總線段傳輸CAN信息。用C語言和IEC61131-3語言編寫的程序可以免費用OpenPCS附帶工具測試。數據處理的結果傳輸給PLC程序變量，以這種方式能用OpenPCS的在線測試啟動監控和處理數據。另外，通過各自的CANopen實例對象詞典，可用的CANopen接口能提供讀或寫數據的機會。SYS TEC為數據傳輸服務設計開發了必需的軟件部分。

應用于木材工業的超聲波探傷儀

在木材工業中，自動測試系統是為了保證其質量。GreCon為檢查硬紙板的質量開發了一種超聲波探傷儀（Ultrasound Camera）裝置。涂布量的質量取決與不同的過程參數，如壓力因素、布料的含水量和膠水的老化度。對于高質量的測試，為了保證同一條件，超聲波探傷儀實現了連續自動地校準和污染物的檢測，自檢提高了可靠性和操作安全性。因此根據質量和生產流程，該系統為生產過程提供了重要的信息。這個測量系統在它的構成上是標準組件，根據紙板的寬度，最多可安裝48個超聲波探傷儀，每個探傷儀為微控制器模塊提供開關量和模擬量的測量數據。將超聲波探傷儀依次連接到一個CAN總線的主設備上，主設備將所收集到的預處理數據傳輸給基于PC的可視化、診斷系統。由于高速的生產速度達到4m/s，故開發了一個快速獲得數據的系統。以高達500kS/s的速度處理所獲得到的模擬量數據。這個任務是由微控制器控制的高性能的FPGA完成的。微控制器的組裝是由SYS TEC開發的，硬件設計是基于無誤操作和最少的原料成本。SYS TEC實現了有靜電和接線間干擾的情況下的無誤操作的研究，這種無誤操作超過了標準需求。SYS TEC為控制FPGA的組裝開發了基本的軟件；為啟動和診斷設計了基于PC的系統，該系統通過CAN與硬件通信，通過RS-232與CANopen通信。

組裝線工作
這兩個項目的產品都在SYS TEC組裝，每年的產量超過1000。根據GreCon質量要求，SYS TEC開發并優化了測試設備，該測試設備檢測所有預定義的參數限制的功能。為保證質量，所有的測試值都被保存并供GreCon隨時查閱。

前燈測試設備

AUTOMOTIVE LIGHTING Reutlingen GmbH是一個生產機動車前燈的廠商。作為合作開發項目，SYS TEC開發和生產了手動的前燈測試設備和半自動測試機動車前燈的設備。這個設備被用在前燈開發，仿真，測試和分析一系列組件上。前燈測試設備被設計成模塊插入到系統中，并可為不同的應用組裝。通常，所有的配置函數都是PC完成的。但是，個別的函數也可直接由前燈測試設備操作。開發的一個要點就是SYS TEC在工業通信上利用USB通信方面的專業知識。一個強大的放置在USB接口上的COM對象服務器用來作PC。用這種方法，當創建PC軟件時用戶是獨立的。與AUTOMOTIVE LIGHTING Reutlingen GmbH親密合作開發，SYS TEC（原型產品和產品）生產的復雜設備對于我們的客戶來說是有獨特的優勢。開發工程師直接管理項目，監視產品的測試，使其符合技術參數。在本項目中，完善的工作包含說明書、硬件開發、軟件開發、集成和驗證，原型產品到少量的產品。

前燈測試設備

• 前燈的開關電壓為36V，電流為20A
• 訪問前燈和前燈電子時產生離散的，協調的信號
• 評估前燈的電子所發的離散信號
• 通過串口(LIN，CAN)與前燈通信
• 擴展測試函數通過USB接口(USB2.0)與PC的通信