Žilinská univerzita v Žilinediplom.utc.sk/wan/642.pdfV diplomovej práci sa rieši konštrukcia blokovej schémy palubnej jednotky nákladného motorového vozidla, ktorá komunikuje

Žilinská univerzita v Žiline

Elektrotechnická fakulta

Katedra telekomunikácií

Palubná jednotka motorového vozidla

Radovan Gál

2006


DIPLOMOVÁ PRÁCA

RADOVAN GÁL

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE



Študijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci diplomovej práce: doc. Ing. Martin Vaculík, PhD.

Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.)

Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.5.2006

ŽILINA, 2006

Abstrakt

V práci bude riešená bloková schéma a konštrukcia palubnej jednotky nákladného

motorového vozidla, ktorá bude schopná komunikovať a odovzdávať si dáta s centrálou.

Táto jednotka bude obsahovať GSM a GPRS modul a možnosť sťahovania dát cez USB

rozhranie. V práci bude navrhnutý protokol a zoznam správ, ktorým bude táto jednotka

komunikovať s centrálnou jednotkou a senzormi umiestnenými v automobile. Taktiež budú

v práci popísané všetky funkčné bloky tejto palubnej jednotky.

In diploma will be solved block diagram and construction of electronic control unit of

Truck which will be able to communicate and do transmission data with headquarters. This

electronical control unit will consist GSM and GPRS modul and ability to send data

throught USB interface. In diploma will be to suggest protocol and list of messages,with

which unit will communicate with headquarter unit and sensors siting in car. In work will

be also data desription of all function blocks of this electronical control unit.

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,


ANOTAČNÝ ZÁZNAM – DIPLOMOVÁ PRÁCA

Priezvisko, meno: Gál Radovan školský rok: 2005/2006

Názov práce: Palubná jednotka nákladného automobilu

Počet strán: 63 Počet obrázkov: 29 Počet tabuliek: 20

Počet grafov: 0 Počet príloh: 3 Použitá lit.: 7

Anotácia (slov. resp. český jazyk):

V diplomovej práci sa rieši konštrukcia blokovej schémy palubnej jednotky

nákladného motorového vozidla, ktorá komunikuje a odovzdáva si dáta s centrálou. Taktiež

sú v práci popísané všetky funkčné bloky tejto palubnej jednotky, ako napríklad riadiaci

systém S-Max, GSM a GPRS modul.

Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký):

The diploma work solved about the construction of block diagram electronical

control unit of truck, which communicate and send data with headquarter. Also in the

diploma are descriptions of all function blocks of electronical control unit, like central

system S-Max, GSM and GPRS moduls.

Kľúčové slová: S-Max, GSM, GPS, GPRS, ECU, riadiaca jednotka

Vedúci práce: doc. Ing. Martin Vaculík, PhD.

Reprezentant práce: Dr. Ing. Peter Vestenický

Dátum odovzdania práce: 19.5.2006





(textová časť)

Radovan Gál

2005

Zoznam obrázkov a tabuliek

Obr.2.1.: Schéma regulačného okruhu ABS.......................................................... 5

Obr.2.2.: Elektronické komponenty ABS............................................................... 7

Obr.3.1.: Konektor typu J1962 (female)……………………………………….... 14

Tab.5.1.:Tabuľka riadiacich informácií…………………………………………. 21

Obr.5.1.: Riadiaca jednotka……………………………………………………... 26

Obr.5.2.: Bloková schéma riadiacej jednotky………………………………….... 27

Obr.5.3.: Konfigurácia systému Simatic, priestorovo úsporná, modulárna a

Jednoduchá…………………………………………………………….. 30

Obr.5.4.: Pripojenie SIMATICu do rôznych typov priemyselných komunikačných

sietí.......................................................................................................... 34

Tab.5.2.:Značenie PIC procesorov........................................................................ 36

Tab.5.3.:Typy PIC procesorov............................................................................... 36

Obr.5.5.: S-MAX so 6,4" displejom, 12" displejom a vyhotovenie bez displeja.... 40

Obr.5.6.: S-MAX so 6,4“ displejom, pohľad na konektory rozhrania................... 40

Obr.5.7.: Štartovací kit- priemyselný Ethernet ..................................................... 43

Obr.5.8.: Ilustračná zostava komponentov siete Profinet...................................... 44

Tab.6.1.:Rozmery C-Max....................................................................................... 45

Tab.6.2.:Vlastnosti displeja C-Max........................................................................ 45

Tab.6.3.:Vlastnosti PC C-Max............................................................................... 45

Tab.6.4.:Sieťové rozhrania C-Max........................................................................ 46

Tab.6.5.:Počítačové rozhrania C-Max.................................................................. 46

Obr.6.1.: Pohľad na S-MAX, sloty pre Compact Flash modulu............................ 47

Tab.6.6.: BUS rozhranie pre INTERBUS………………………………………… 48

Obr.6.2.: Rozloženie pinov pre rozhranie INTERBUS (9- pinový D- SUB

konektor-samica)..................................................................................... 48

Tab.6.7.: Konfiguráčné rozhranie pre INTERBUS………………………………. 48

Obr.6.3.: Rozloženie pinov pre konfiguračné rozhranieINTERBUS (9- pinový

D- SUB konektor).................................................................................... 48

Tab.6.8.: BUS rozhranie pre PROFIBUS……………………………………….. 48

Obr.6.4.: Rozloženie pinov pre rozhranie PROFIBUS (9- pinový D- SUB

konektor- samica).................................................................................... 48

Tab.6.9.:BUS rozhranie pre PROFIBUS............................................................... 49

Obr.6.5.: Rozloženie pinov pre rozhranie DeviceNetTM (5- pinový

COMBICON konektor)............................................................................ 49

Tab.6.10.:BUS rozhranie pre CANopen................................................................. 49

Obr.6.6: Rozloženie pinov pre rozhranie CANopen (9- pinový D- SUB

konektor)................................................................................................ 49

Tab.6.11.:BUS rozhranie pre CANopen................................................................. 49

Obr.6.7: Rozloženie pinov pre napájanie (3- pinový MINI COMBICON

konektor)................................................................................................ 49

Tab.6.12.:PS2myš/PS2 klávesnica......................................................................... 50

Obr.6.8: Rozloženie pinov pre PS2 klávesnicu a myš (6- pinový DIN

konektor)................................................................................................ 50

Tab.6.13.:LAN1/LAN2 sieťový konektor................................................................ 50

Obr.6.9: Rozloženie pinov pre LAN1 a LAN2(RJ45- konektor- samica)............... 50

Tab.6.14.:USB konektor......................................................................................... 50

Obr.6.10: Rozloženie pinov pre USB rozhranie .................................................... 50

Tab.6.15.:CRT monitor........................................................................................... 51

Obr.6.11: Rozloženie pinov pre pripojenie CRT monitora (15- pinový HD-SUB

konektor- samica)................................................................................... 51

Tab.6.16.:COM1 sériový port................................................................................. 51

Obr.6.12: Rozloženie pinov pre COM1 (9- pinový D-SUB konektor- samec)....... 51

Tab.6.17.:LPT1 paralelný port.............................................................................. 52

Obr.6.13: Rozloženie pinov pre LPT1 (25- pinový D-SUB konektor- samica)...... 52

Obr.6.14.: Bloková schéma prijímania a odosielania dát medzi automobilom a

základňou.............................................................................................. 53

Obr.6.15.: Satelitný systém GPS............................................................................ 54

Obr.6.16.: Schéma zapojenia GPS 18 5Hz a sériového portu PC......................... 58

Obr.6.17.: Modem Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800........................................ 59

Obr.6.18.: Modul WismoQuik................................................................................ 60

Zoznam použitých skratiek a symbolov

Skratky Anglický význam Slovenský význam ABS Antilock Brake System Protiblokovací brzdový systém CD Compact disk Kompaktný disk CMOS Complementary metal-oxide-semiconductor Komplementárna polovodičová súčiastka

CPU Central processing unit Centrálna riadiaca jednotka CRT Cathode ray tube Časť katódovej trubice obrazovky

dBW Decibels relative to one Watt Decibel na jeden Wat

DOS Disk operating system Diskový operačný systém DSP Data Services Profile Profil dátových služieb

D-SUB D-subminiature Typ konektora v PC EBD Electronical Brake-force Distribution Elektronické rozdelenie brzdnej sily

ECU Electronical Control Unit Elektronická riadiaca jednotka

EIB European Installation Bus Európsky štandardizovaný inštalačný systém ESP Electronic Stability Program Elektronický stabilizačný systém

FBD Fully Buffered Dimm Pamäťový modul s plným bufferovaním FC bloky Fibre Channel Blocks Vláknovo kanálové bloky

GPRS General Packet Radio Service Mobilná paketová rádiová služba GPS Global Positioning System Globálny pozičný systém

GSM Global System for Mobile Communicatio Systém globálnej mobilnej komunikácie

HMI Human-Machine Interface Rozhranie človek- stroj HS High Speed Vysoko rýchlostný

HTML HyperText Markup Language Hypertextový internetový jazyk Hz Hertz Hertz

IEC International Engeneering Consortium Medzinárodné inžinierske konzorcium

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

Inštitút elektronického a elektrotechnického inžinierstva

IGEB Interagency GPS Executive Board Integrovaná výkonná GPS doska IP Internet Protocol Internetový protokol

ISDN Integrated Services Digital Network Digitálna sieť integrovaných služieb LAD Language Acquisition Device Jazyk ktorý napodobňuje fungovanie mozgu

LAN Local Area Network Lokálna sieť LED Light-emitting diode Svetlo vyžarujúca dióda

LF Low Frekvency Nízko frekvenčný

LP Low Power Nízko napäťový LPT Line Printing Terminal Výstupný port pre tlač

mA Miliampere Miliampér MB MegaByte MegaByte

MCS Master Control Station Hlavná kontrolná stanica

Mm Millimetre Milimeter MMC Micro Memory Card Mikro pamäťová karta

MPI Multi Point Interface Rozhranie medzi viacerými bodmi NFPA National Fire Protection Association Národná asociácia požiarnej ochrany

OBD On-Board Diagnostics Diagnostika vozidla OLE Object linking and embending Objektové spájanie a vkladanie

OPC OLE for Process Control Objektové spájanie a vkladanie pre procesnú kontrolu

PIC Programmed integrated circuit Programovateľný integrovaný obvod

PLC Power line communication Programovataľbý automat PWM Pulse Wide Modulation Impulzne šírková modulácia

RAM Random-access memory Pamäť s náhodným (ľubovoľným) prístupom RISC Reduced instruction set computer Počítač s obmedzenou inštrukčnou sadou

ROM Read-only memory Permanentná pamäť SCL Specific ConnectionLess Špecifický nespojovo orientovaný jazyk

SMS Short Message Service Krátka textová správa SUB Subminiature Typ konektora v PC

TCP Transmission Control Protocol Protokol riadenia prenosu TFT Thin film transistor Úzky filmový tranzistor

TIA Totally Integrated Automation Plne integrovaná automatizácia

TTL Transistor-Transistor Logic Logika tranzistor- tranzistor USB Universal Serial Bus Univerzálna sériová zbernica

UTC Coordinated Universal Time Presný svetový čas V Volt Volt

VPW Variable Pulse Width Modulácia s priemernou šírkou impulzu

OBSAH

1. ÚVOD............................................................................................................................ 1

2. AKTÍVNA OCHRANA AUTOMOBILU: ABS, EBD A ESP ................................. 2

2.1 DEFINÍCIA FUNGOVANIA SYSTÉMOV ABS, EBD, ESP............................................ 2 2.2 ABS ( ANTILOCK BRAKE SYSTEM )........................................................................ 2

2.2.1 Protiblokovací brzdiaci systém (ABS) ........................................................... 3 2.2.2 Základná definícia ABS.................................................................................. 4 2.2.3 Požiadavky na ABS ........................................................................................ 4 2.2.4 Funkčné časti ABS ......................................................................................... 5

2.3 ESP......................................................................................................................... 6

3. ECU ............................................................................................................................... 9

3.1 ZÁKLADNÝ OPIS ECU............................................................................................. 9 3.2 FUNKCIE RIADIACEJ JEDNOTKY ............................................................................. 10

3.2.1 OBD ............................................................................................................. 12

4. PASÍVNA OCHRANA AUTOMOBILU................................................................. 14

4.1 ZÁKLADNÉ VLASTNOSTI PASÍVNEJ OCHRANY........................................................ 14 4.2 PRÍKLADY ZARIADENÍ A SYSTÉMOV, KTORÉ JE POTREBNÉ SLEDOVAŤ V AUTOMOBILE..................................................................................................................... 15

4.2.1 Preprava horľavín a nebezpečných látok v cisternových vozidlách ............ 15 4.2.2 Preprava drahocenných predmetov a peňazí .............................................. 16 4.2.3 Preprava väzňov .......................................................................................... 17

5. PALUBNÁ JEDNOTKA MOTOROVÉHO VOZIDLA........................................ 18

5.1 CENTRÁLNA JEDNOTKA MOTOROVÉHO VOZIDLA .................................................. 18 5.2 PROTOKOL DÁT ..................................................................................................... 20 5.3 NÁVRH ZOSTAVENIA PALUBNEJ JEDNOTKY ........................................................... 24

5.3.1 Dizajn palubnej jednotky ............................................................................. 25 5.3.2 Hardwarové zloženie palubnej jednotky...................................................... 26

5.4 MOŽNOSTI RIEŠENIA ZOSTAVENIA PALUBNEJ JEDNOTKY ...................................... 27 5.4.1 Systém Simatic ............................................................................................. 27

5.4.1.1 Nízke inžinierske náklady........................................................................ 27 5.4.1.2 Nízke prevádzkové náklady..................................................................... 28 5.4.1.3 Dizajn....................................................................................................... 28 5.4.1.4 Výkonné, flexibilné sieťové prepojenia................................................... 29 5.4.1.5 MPI (Multi-point interface) ..................................................................... 29 5.4.1.6 Profibus DP.............................................................................................. 30 5.4.1.7 CPU.......................................................................................................... 30 5.4.1.8 Komunikácia Ethernet, Profibus a ďalšie ................................................ 31 5.4.1.9 Integrácia zo svetom IT ........................................................................... 32 5.4.1.10 Použitie Simaticu v riadiacej jednotke................................................. 33

5.4.2 Zostavenie palubnej jednotky pomocou PIC procesorov............................. 34 5.4.2.1 Výber procesora a systém značenia PIC procesora ................................. 35 5.4.2.2 Použitie PIC procesora v riadiacej jednotke ............................................ 37

5.4.3 Systém S-max ............................................................................................... 37 5.4.3.1 Vizualizácia.............................................................................................. 38 5.4.3.2 Komunikácia ............................................................................................ 38

5.4.3.3 Hardvérové vybavenie ............................................................................. 38 5.4.3.4 Riadiaci softvér ........................................................................................ 40 5.4.3.5 S-MAX s technológiou Pentium M ......................................................... 40 5.4.3.6 Softvér na diaľkové riadenie.................................................................... 40 5.4.3.7 Priemyselný ethernet s jednoduchým nastavením ................................... 42 5.4.3.8 Základný systém pre sieť Profinet ........................................................... 42 5.4.3.9 Použitie systému S-MAX v riadiacej jednotke........................................ 43

6. KONKRÉTNE RIEŠENIE RIADIACEJ PALUBNEJ JEDNOTKY AUTOMOBILU ................................................................................................................. 44

6.1 TECHNICKÉ PARAMETRE S-MAX ........................................................................... 44 6.1.1 Rozmery........................................................................................................ 44 6.1.2 Vlastnosti displeja........................................................................................ 44 6.1.3 Vlastnosti PC ............................................................................................... 44 6.1.4 Sieťové rozhrania......................................................................................... 45 6.1.5 Počítačové rozhrania ................................................................................... 45 6.1.6 Compact Flash rozhrania ............................................................................ 46

6.2 GSM A GPS MODUL............................................................................................. 52 6.2.1 Bloková schéma prepojenia GSM a GPS..................................................... 52 6.2.2 Čo je to GPS................................................................................................. 52 6.2.3 On-line GPS lokalizácia v spojení s GSM komunikáciou............................ 54 6.2.4 Popis GPS modulu GPS 18 5Hz .................................................................. 55

6.2.4.1 Technické parametre GPS 18 5Hz........................................................... 55 6.2.4.2 Schéma zapojenia GPS 18 5Hz................................................................ 57

6.2.5 Popis GSM/GPRS modemu Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800 ............... 58 6.2.5.1 Technické parametre modemu Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800...... 59

7. ZÁVER........................................................................................................................ 62

8. ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY................................................................... 63

Žilinská univerzita v Žiline Diplomová práca Katedra telekomunikácií ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1

1. Úvod

Dynamický rozvoj automobilového priemyslu, neustáleho zvyšovania výkonu

automobilov a vývoj spoločnosti má za následok potrebu zvyšovania bezpečnosti, či

kvality dopravy a prepravy tovaru a nákladu. Úlohou návrhárov, konštruktérov a

automobilových koncernov je teda zdokonaliť pasívnu aj aktívnu ochranu cestujúcich

pasažierov a prepravovaného nákladu. Zároveň je však potrebné mať neustále pod

kontrolou aktuálny stav vozidla a nákladu vzhľadom vo vzťahu automobil a základňa. Toto

všetko by sa malo zameriavať nielen na momentálny stav automobilu pomocou Globálneho

pozičného systému GPS (Global Positioning System) dát- súradnicovej polohy automobilu,

ale aj stavu či už to životných funkcií pasažierov, alebo neporušenosti prepravovaného

nákladu, poprípade vedieť rozoznať nástrahy okolitého prostredia. Neodmysliteľná

je schopnosť vodiča aktuálne informovať centrálu a komunikovať s ňou o nepredvídaných

okolnostiach a udalostiach, ktoré sa vyskytli priamo počas prepravy nákladu a vedieť tieto

udalosti do istej miery predpovedať, a v tom horšom prípade vedieť na ne reagovať a riešiť

tieto problémy po diskusii s centrálou.

Táto úloha je podstatná pri návrhu každého automobilu už od šesťdesiatych rokov,

kedy sa začali vyrábať automobily, ktoré boli schopné presiahnuť rýchlosť nad 60 km/hod.

Dovtedy sa na bezpečnosť automobilov nekládol prílišný dôraz, ale keď výkony motorov

presiahli túto magickú hranicu začali sa konštruktéri čoraz viac zaujímať o bezpečnosť

pasažierov a prepravovanej batožiny. Začali sa budovať autá z pevnejších materiálov,

vyvíjali sa čoraz kvalitnejšie a spoľahlivejšie motory a brzdy. Tento vývoj postupuje stále

viac a viac dopredu a momentálne máme na trhu rôzne druhy pasívnej aj aktívnej ochrany

ako napríklad Airbag či rôzne deformačné zóny, vysoko kvalitné kotúčové brzdy alebo

karosérie z pružných a zároveň pevných materiálov. V posledných rokoch sa vývoj

ochrany pasažierov v automobile začal uberať úplne iným smerom. Pokles cien spotrebnej

elektroniky prináša mnohé prístroje z oblasti profesionálneho nasadenia do sféry

komerčného využitia. Podobne je tomu i v oblasti automobilového priemyslu. Vzhľadom k

tomu, že sa vždy jednalo o veľmi lukratívny obchod, bola vždy oblasť diagnostiky zahalená

rúškom tajomstva. Preto sa čoraz viac začína investovať do vývoja hlavne elektronických

systémov ako protiblokový brzdový asistent ABS (Antilock Brake System), elektronického

rozdelenia brzdnej sily EBD (Electronical Brake-force Distribution) či elektronického

stabilizačného systému ESP (Electronic Stability Program).


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2

2. Aktívna ochrana automobilu: ABS, EBD a ESP

2.1 Definícia fungovania systémov ABS, EBD, ESP

Na automobile s pohonom všetkých kolies môžu prekĺzať na šmykľavých cestách

všetky štyri kolesá. To znamená, že zo žiadneho kolesa sa nemôže priamo vytvoriť

referenčná rýchlosť vozidla. Skutočná rýchlosť vozidla je teda neznáma. Pri prekĺzaní

kolies, či už počas spomaľovania alebo pohonu vozidla, však potrebujeme presne poznať

skutočnú rýchlosť vozidla, kvôli správnej regulácii systémov ABS, EBD a ESP. Pravdaže

dôležitú úlohu tu majú tiež vlastnosti podvozku a správanie sa karosérie, ktoré sú dané

zladením pruženia a tlmenia.

2.2 ABS ( Antilock Brake System )

Jedným z najdôležitejších systémov na vozidle je brzdový systém vozidla, ktorý sa

radi medzi najvýznamnejšie prvky aktívnej bezpečnosti. Bezpečné zastavenie alebo

spomalenie vozidla je jeden zo spôsobov, ako je možné zabrániť dopravnej nehode. Úlohou

bŕzd je vyvolať taký brzdiaci účinok, ktorý dokáže zmariť významnú časť kinetickej

energie vozidla. Brzdiaci účinok je vyvolaný mechanickým spôsobom, keď dochádza k

treniu brzdových segmentov o oceľový bubon alebo kotúč. Brzdy sú ovládané mechanicky,

hydraulicky alebo pneumaticky stlačeným vzduchom. Možné sú aj kombinácie týchto

spôsobov ovládania. Každé vozidlo musí byť vybavené minimálne dvomi nezávislými

brzdovými systémami, a to prevádzkovým a parkovacím.

Elektronika v moderných automobiloch sa dnes významne podieľa aj na činnosti bŕzd

a podvozku. Dômyselné zariadenia sa dokážu starať o čo najlepšie využitie priliehavosti k

vozovke, a to najmä v kritických situáciách a zlepšenie jazdných vlastností a ovládateľnosti

vozidla. Elektronických systémov v podvozkoch moderných automobilov je dnes celé

množstvo a na riadenie svojej činnosti využívajú snímače ABS v kolesách. Podľa ich

funkcie ich môžeme rozdeliť do troch skupín:

- ABS: protiblokovacie brzdové systémy.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3

- EBD: protikĺzové systémy, zabraňujúce nežiadúcemu pretáčaniu kolies pri

akcelerácii .

- ESP: systémy ovplyvňujúce stabilitu jazdy.

2.2.1 Protiblokovací brzdiaci systém (ABS)

Prevádzkové podmienky vyžadujú rýchlo a bezpečne znížiť rýchlosť jazdy alebo

zastaviť vozidlo pri kritických situáciách, medzi ktoré patria:

- mokrá vozovka

- mrznúci povrch

- prudké reakcie vodiča na náhodnú prekážku

- chybné správanie sa ostatných účastníkov prevádzky a pod.

týchto prípadoch môže dôjsť ku zablokovaniu kolies, čo spôsobuje neovládateľnosť

vozidla. Zablokovanie kolies je sprevádzané šmykom kolies. Skratka ABS pochádza z

anglického Antilock Braking System a znamená protiblokovací systém bŕzd. Vznik tohto

systému je datovaný do roku 1978, keď bol vynájdený firmou BOSCH. Najväčším

prínosom ABS je zachovanie ovládateľnosti a stability pri intenzívnom brzdení, čo

umožňuje v prípade potreby vyhnúť sa prekážke. U vozidla bez ABS nie je možné počas

intenzívneho brzdenia meniť smer pohybom volantu. Mimo to sa vďaka čiastočnému

odvaľovaniu kolesa počas brzdenia rozloží prenos brzdiacich síl na väčšiu plochu povrchu

pneumatiky, ktorá je tak ušetrená enormného namáhania. Na obr. 1 je základná schéma

protiblokovacieho regulačného systém ABS. Je vhodné upozorniť na to, že ABS neskracuje

na suchej vozovke brzdnú dráhu, ako je niekedy mylne prezentované . Výhody ABS sa

naopak prejavujú na mokrej, snehom pokrytej alebo

zľadovatenej vozovke.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 4

2.2.2 Základná definícia ABS

ABS je sústava, ktorá automaticky reguluje veľkosť sklzu kolesa na jednom alebo

niekoľkých kolesách vozidla pri brzdení. Schéma regulačného okruhu ABS je na obr.1.

Systém ABS, zabraňuje zablokovaniu kolies pri brzdení. ABS automaticky reguluje brzdnú

silu pôsobiacu na jednotlivé kolesá vozidla tak, aby nedošlo k ich zablokovaniu a s tým

súvisiacej neovládateľnosti vozidla. V krajnej situácii, keď už hrozí zablokovanie kolies,

systém znižuje a následovne zvyšuje tlak v brzdovej sústave 12 – 16 krát za sekundu, a tým

zaistí stále otáčanie kolies a ovládateľnosť vozidla.

Obr.2.1.: Schéma regulačného okruhu ABS

2.2.3 Požiadavky na ABS

Systém ABS, ktorý má zamedziť blokovaniu kolies, je zložený z niekoľkých častí,

ktoré sa navzájom ovplyvňujú a doplňujú. Musia spĺňať tieto požiadavky:

- regulácia brzdenia musí zaistiť stabilitu jazdy vozidla a jeho ovládateľnosť na

všetkých druhoch povrchu, od mokrej vozovky až po námrazu.

- ABS musí maximálne využívať súčiniteľ trenia medzi vozovkou a kolesami a

stabilita jazdy a ovládateľnosť vozidla je dôležitejšia ako brzdná dráha. Sila, ktorou

vodič pôsobí na brzdový pedál a rýchlosť jeho reakcie sú hodnoty, ktoré

neovplyvnia výsledný tlak, pôsobiaci na brzdové čeľuste.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 5

- regulácia brzdenia musí prebiehať v celej rýchlostnej oblasti vozidla až do

minimálnej.

- regulácia sa musí rýchlo prispôsobiť zmenám priliehavosti (adhézie), na čo

najmenší časový úsek reakcie tak, aby neovplyvnila ovládateľnosť a stabilitu jazdy

vozidla. Na suchej vozovke musí umožniť maximálne možné hodnoty ovládacej

sily

- pri brzdení na vozovke s nerovnakou priliehavosťou kolies na pravej a ľavej strane

vozidla má vozidlo tendenciu vychyľovať sa priečne ku smeru jazdy (tzv.

gyroskopické momenty).

- pri brzdení v zákrute musí vozidlo ostať stabilné a ovládateľné s čo najkratšou

brzdnou dráhou. To isté platí aj pre vozovky s nerovným povrchom.

- regulácia brzdenia musí rozoznať aquaplaning a podľa toho vhodne reagovať, musí

zachovať priamu jazdnú stabilitu.

- brzdenie po uvoľnení pedálu brzdy (hysterézia), a vplyv brzdenia motorom sa musí

objaviť na ovplyvnení brzdenia čo najmenej.

- bezpečnostné obvody musia stále kontrolovať bezchybnú funkciu systému ABS.

- Vodič je kontrolkou okamžite informovaný o poruche a o tom, že má k dispozícii

len základný funkčný systém bŕzd vozidla.

2.2.4 Funkčné časti ABS

Súčasťou ABS je elektronická riadiaca jednotka, snímače otáčok jednotlivých kolies a

hydraulický agregát. Elektronické komponenty ABS sú znázornené na obr.2. Riadiaca

jednotka nepretržite porovnáva údaje zo snímačov otáčok na jednotlivých kolesách. V

prípade zistenia náhlej zmeny ich otáčok, ako je prudké spomalenie sledovaného kolesa,

vydá príkaz hydraulickému agregátu, aby dané koleso odbrzdil. Tým sa koleso začne opäť

odvaľovať a snímač otáčok vyšle opäť do riadiacej jednotky signál, že dané koleso je zase

v pohybe. Koleso je tak opäť schopné prenášať brzdnú silu a preto je vydaný riadiacou

jednotkou príkaz k jeho opätovnému pribrzdeniu. Tento cyklus sa môže opakovať až 16

krát za sekundu.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 6

Obr.2.2.: Elektronické komponenty ABS

1 – elektronická riadiaca jednotka, 2 – hydraulická

jednotka, 3 – snímače na kolesách

ABS je podporný subsystém v automobile, kontrolujúci činnosť brzdovej sústavy

s cieľom zabrániť zablokovaniu kolies v prípade brzdenia na klzkom povrchu (čo spôsobí

šmyk a neovládateľnosť vozidla). ABS systém sleduje počas brzdenia pohyb kolies a v

prípade, že zistí, že niektoré z kolies sa na vozovke začína šmýkať, zmenší alebo úplne preč

vypne brzdnú silu. Tým sa snaží medzi vozovkou a pneumatikou udržať valivé trenie a

zabrániť klznému treniu, čo dáva predpoklad lepšej ovládateľnosti vozidla. Nevýhodou

ABS asistencie je v niektorých prípadoch dlhšia brzdná dráha (čo vyplýva zo samotného

princípu ABS). Problém s ABS nastáva i na tzv. roletách na ceste, kedy kolesá nadskakujú

na nerovnostiach vozovky a tým predávajú senzorom informáciu o nepomere rýchlosti

otáčania, ktorú ABS (v tomto prípade nesprávne) vyhodnotí ako nebezpečie šmyku.

2.3 ESP

ESP je systém podobný ABS avšak, má opačný spôsob fungovania, pretože zaberá pri

rozjazd. V prípade pohonu automobilu sa môže z krútiaceho momentu motora a z prevodu i

účinnosti prevodového mechanizmu vypočítať krútiaci moment na hnacích kolesách. Tento

hnací moment na náprave dovoľuje urobiť závery na maximálne možné zrýchlenie

automobilu. Tak napríklad pri malých hnacích momentoch nemôže byť veľké zrýchlenie

vozidla. Ak v takom prípade majú všetky kolesá značné zrýchlenia, znamená to, že všetky


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 7

kolesá sa prekĺzajú. V tejto fáze sa z vypočítaných nápravových momentov vypočíta

rýchlosť vozidla (referenčná rýchlosť).

Keď systém ESP na základe impulzov zo svojich snímačov spozná, že ide o jazdu v

zákrute, túto informáciu môže odovzdať ďalej na regulátor podvozku. Ten potom môže

hneď nato ovplyvniť tlmiče pruženia ešte predtým, ako to dokáže zistiť svojimi vlastnými

snímačmi (napr. snímačmi zrýchlenia náprav). Taký postup naznačuje, že podľa možnosti

je potrebné presne poznať moment motora, moment želaný vodičom, otáčky motora,

informácie prevodovky a podobne. Presnosť týchto veličín sa odzrkadľuje v tvorbe

modelov vozidla, v referenčnej rýchlosti vozidla atď., v prípadoch, v ktorých nastávajú

resp. musia nastať jazdno-dynamické regulačné zásahy. Z informácií pohonu všetkých

kolies, zo stupňa závernosti medzinápravovej spojky môžu práve tak nasledovať závery na

rozdelenie momentov na nápravy. Tieto opäť dovoľujú nastaviť bilancie nápravových

momentov, ktoré umožňujú poznanie jazdných situácií.

Na druhej strane, spomínané riadiace jednotky ovplyvňujú rovnakým spôsobom kvalitu

regulácie a jazdné vlastnosti vozidla. Tak sa, pre dosiahnutie optimálneho pohonu a

stability, od systémov ASR aj ESP vyžaduje veľkosť krútiaceho momentu motora, ktorá je

pod veľkosťou momentu, ktorý zadal vodič. Naproti tomu, pri systéme MSR sa vyžaduje

moment, ktorý sa môže nachádzať nad momentom zadaným vodičom.

Ak riadiaca jednotka motora reaguje príliš neskoro (po dlhšom čase ako 0,10 až 0,15

s) napr. na moment motora požadovaný regulátorom hnacieho sklzu, alebo ak sa tento

požadovaný moment motora nastaví nekorektne, môže nastať nestabilita vozidla, resp.

obmedzená riaditeľnosť a/alebo nehomogénne správanie sa vozidla.

Keď regulátor podvozku nereaguje zodpovedajúco rýchlo (napr. v rámci času 0,1 s), tak sa

nadstavba vozidla kolíše so všetkými ďalšími nepriaznivými následkami. Ak je systém

vybavený riaditeľnou spojkou pohonu všetkých kolies, tak na požiadanie systémov ABS,

ASR a ESP musí spojka splniť tieto požiadavky v rámci dopredu daného času (napr.

menšieho ako 0,2 s), teda napríklad, že sa spojka vypína. Keď sa to nestane, tak sú pri hore

uvedených systémoch následkom toho zle vypočítané modely resp. chybné interpretácie.

Z doteraz spomínaných úvah vyplývajú tri základné poznatky:

- Optimum medzi trakciou, stabilitou, riaditeľnosťou a brzdným výkonom pre vozidlá

s pohonom všetkých kolies je možné len vtedy, keď sa dá elektronicky ovplyvniť

pohon všetkých kolies.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 8

- Snímače systému ESP sú schopné zachytiť jazdné dynamické stavy, špecifické pre

pohon všetkých kolies a korekčne zasiahnuť do daných regulačných systémov.

- Komunikácia a interakcia so systémami zúčastnenými na podvozku a pohone

umožňuje zvládnuť aj spojenie kolies vozidla.

Podstatným predpokladom pre spolupôsobenie systémov je spojiť optimálne funkčné

rozdelenie s komunikáciou a poznaním veľkých rýchlostí.

Riadiace jednotky musia pracovať ako „čierna skrinka“, teda musia splniť definované

špecifikácie, aby sa minimalizovali neznáme beztak komplikovaného nelineárneho

regulačného systému. Regulátor, ktorý obsahuje chybné vstupné informácie a ktorého

požiadavky sa nekorektne presadia, nemôže splniť svoju úlohu v definovanom čase a v

potrebnej kvalite regulácie.

Pre budúce systémy, ktoré budú mať k dispozícii inteligentný pohon všetkých kolies

spojený s automatickým riadením uzávierok, sa javí ako optimálne použitie riadenia

uzávierok integrovať do regulátora stability. Tento má predsa už všetky dôležité

bezpečnostné prvky, vysokovýkonné procesory, ako aj modulárne rozšíriteľné vstupné a

výstupné zapojenia pre nutné prídavné snímače, resp. výkonné členy. Okrem toho,

regulačné okruhy lepšie môžu zvládnuť vynútené požiadavky.

Napokon spoluprácou motora, bŕzd, pohonu všetkých kolies, a systému pruženia/tlmenia sa

môže dosiahnuť optimum brzdného výkonu, pohonu, stability, riaditeľnosti i jazdného

komfortu. Všetky tieto systémy aktívnej ochrany riadi a obsluhuje elektronická riadiaca

jednotka automobilu ECU (Electronical Control Unit).


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 9

3. ECU

3.1 Základný opis ECU

Elektronická riadiaca jednotka ECU v automobile je počítač s pamäťami a

procesormi, ktorý je spojený s motorom pomocou čidiel, z ktorých získava potrebné

informácie o teplote chladiacej kvapaliny, teplote oleja, množstve nasávaného vzduchu,

polohe plynového pedálu, teplote výfukových plynov, atď., ktoré zabezpečujú chod

jednotlivých funkcií vo vozidle Okrem už spomínaných riadi napríklad aj riadiace

jednotky motora, posilňovača riadenia, airbagov, klimatizácie, je zodpovedná za celý

motorový manažment. Ovláda všetky dôležité funkcie motora s ohľadom na príslušné

zaťaženie, v závislostí od všetkých okolitých parametrov, ako napr. vonkajšia teplota a tlak

vzduchu, teplota motora, chladiacej zmesi a oleja atd. K správnej funkcii potrebuje

získavať údaje pomocou čidiel, ktoré merajú tlaky, teploty, otáčky, rýchlosť a množstvo

vzduchu, atd. . Informácie z týchto čidiel sa vyhodnotia podľa programu uloženého v

pamäti EPROM v riadiacej jednotke a tá vie následne zabezpečiť dodanie zmesi paliva so

vzduchom, načasovať jej zapálenie, riadiť tlak turba, pri niektorých motoroch aj

nastaviť polohu vačkovej hriadele. Takto sú priebežne v závislosti od záťaže a okolitých

podmienok vypočítavané hodnoty pre optimálny čas vstreku, čas zážihu, potrebné

množstvo paliva a príslušný plniaci tlak.

Tento program je optimalizovaný na základe najnovších poznatkov (ktoré nemuseli

byt k dispozícii v čase výroby automobilu), tak aby bol zabezpečený maximálny výkon,

maximálny krútiaci moment, minimálna spotreba paliva a minimálne emisie pri

nezmenenej životnosti motora. Tým je dosiahnutý vyšší výkon motora, najmä však výrazne

vyšší krútiaci moment a zlepšenie jeho priebehu v závislosti na otáčkach. Pri

turbomotoroch je možné zvýšenie výkonu a krútiaceho momentu o 20 % až 40 %, pri

atmosferických motoroch o 8 % až 12 %, čím sa podstatne zlepší zrýchlenie, pružnosť a

maximálna rýchlosť. Motor sa stane celkovo živším a silnejším, pričom životnosť, ako aj

vhodnosť pre každodenné použitie pri primeranom tuningu, zodpovednom užívaní a

pravidelnej údržbe bude životnosť rovnaká ako pri sériovom motore. Často je diskutovaná

otázka zníženia životnosti chipom ladeného motora. V skutočnosti je oveľa horšia razantná


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 10

jazda pri studenom motore a hovorit o znížení životnosti vplyvom chiptuningu je

bezpredmetné.

3.2 Funkcie riadiacej jednotky

A) Nastavenie okamihu zapaľovania

Aby mohlo byt palivo optimálne využité, je dôležitý správny okamih zážihu - u

dieselových motorový optimálny okamih vstreku - v závislosti od otáčok, záťaže, teploty a

iných riadiacich parametrov.

B) Riadenie uhlu kontaktov rozdeľovača

Časový rozostup riadiacich signálov sa mení v závislosti od poctu otáčok. Na

dosiahnutie konštantnej zapaľovacej energie je ale potrebný určitý prúd. Pre tento je zas

potrebný určitý čas styku kontaktov, ktorý pri vyšších otáčkach nie je vždy dosiahnutý.

Tým môže vznikať prerušovanie zapaľovania pri vyšších otáčkach.

C) Obmedzovanie klepania

Moderné motory pracujú pri vysokých kompresných pomeroch, aby dosiahli vyšší

krútiaci moment a nižšiu spotrebu. Pritom sa ale zvyšuje nebezpečenstvo

nekontrolovateľného samovznietenia, čím vzniká "klepajúce" spaľovanie. Riadiaca

jednotka sníma chvenie na bloku motora a usmerňuje vstrekovanie, tak aby k chveniu

nedochádzalo.

D) Vstrekovanie paliva

V závislosti od signálov senzorov otáčok, záťaže a ďalších korekčných faktorov

vypočíta elektronika potrebný okamih a množstvo vstreku, tak aby bola dosiahnutá

optimálna spotreba, emisie a maximálny výkon motora.

E) Lambda- regulácia

Zmes palivo- vzduch je regulovaná riadiacou jednotkou v závislosti od zloženia

výfukových plynov (merané lambda- sondou) a je nastavená na ideálnu hodnotu

(lambda=1), aby bol dosiahnutý vysoký stupeň účinnosti katalyzátora a tým aj nízky obsah


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 11

škodlivín. V konečnom dôsledku meria lambda- sonda pred katalyzátorom obsah zbytku

kyslíku vo výfukových plynoch. Tieto namerané hodnoty sú priebežne prenášané do

riadiacej jednotky, ktorá tieto namerané hodnoty zohľadní do svojich výpočtov.

F) Regulovanie voľnobežných otáčok

Rôzne teploty motora a s tým spojené rôzne súčinitele trenia, ako aj znečistenie

sacieho potrubia a veľa iných faktorov vedú k rôznym otáčkam voľnobehu. Riadiaca

jednotka reguluje množstvo paliva tak, aby boli zachované voľnobežné otáčky na

konštantne definovanej hodnote. Takisto sú vypočítané aj parametre pre teplý a studený

štart.

G) Regulácia plniaceho tlaku - turba

Pri vozidlách s turbo- preplňovaním je navyše potrebné, aby riadiaca jednotka

vypočítala výšku plniaceho tlaku a potrebné plniace množstvo a pomocou príslušných

snímačov regulované na požadovanú hodnotu.

H) Spätná väzba výfukových plynov

Aby sa zvýšila kvalita výfukových plynov, je nasávanému čerstvému vzduchu

primiešaný výfukový plyn.

I) Servis a bezpečnostné funkcie

- sledovanie nastavených hodnôt

- kontrola "Drive by wire - systémov", medzičasom vo všetkých moderných vozidlách

známy ako egas - elektronický plyn

- rozpoznávanie chýb v senzorike alebo aktorike spojené s ich záznamom do

diagnostického systému.

Toto všetko by sa malo zdokonaliť bez úroku na pohodlie cestujúcich. Preto je

potrebné zabezpečiť čo najefektívnejšie riadenie a prepojenie senzorov a čidiel s riadiacou

jednotkou palubného počítača a pravidelne kontrolovať stav čidiel senzorov a samotnej

ECU. Táto diagnostika sa deje pomocou Diagnostiky vozidla OBD (On-Board Diagnostic).


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 12

3.2.1 OBD

Diagnostika (zistenie stavu) jednotlivých komponentov vozidla je zjednodušene

povedané súhrn technických, najčastejšie elektronických prostriedkov, ktoré umožňujú

zistiť základné informácie o vozidle, či nastaviť niektoré jeho prevádzkové parametre.

Jedná sa napríklad o počet najazdených kilometrov, stav oleja, vystrelený AirBAG alebo

nastavenie charakteristiky zmesi motoru a tým zmenu výkonu motoru. Podľa skúseností sa

jedná väčšinou o zmenu výkonu a nie o zvýšenie. K tomu, aby sme úspešne komunikovali

s riadiacim počítačom vozidla potrebujete niekoľko vecí. Informácie z riadiacej jednotky sú

posielané na univerzálny konektor umiestnený väčšinou pod prístrojovou doskou. Tento

konektor nesie označenie OBD II a podľa výrobcu komunikuje niektorým z protokolov.

OBD-II je skratka z anglického "On-Board Diagnostics" a "II" vyjadruje 2. generáciu

tejto normy, ktorá popisuje elektronické riadiace jednotky pre motorové vozidlá. Táto

norma zavádza jednotný systém diagnostiky pre všetky motorové vozidlá. Zatiaľ čo v USA

bola táto norma povinne zavedená už k 1.januáru 1996, v Európe bola táto diagnostika

povinne zavedená najprv u benzínových osobných vozidlách v roku 2000. V roku 2003

nasledovali osobné vozidlá s dieselovým motorom a od roku 2005 nasledovali nákladné

vozidlá.

Vozidla vyrobené v Európe v rokoch 1996 až 1999 môžu, ale nemusia spĺňať normu

OBD-II. Skutočnosť, či konkrétny model má riadiacu elektronickú jednotku, či nie (a ak

áno, akého protokolu) je veľmi individuálne. To isté sa týka i vozidiel vyrobených v USA v

rokoch 1994 a 1995.

Norma OBD-II má naviac tri rôzne komunikačné protokoly:

PWM - Impulzne šírková modulácia (Pulse Wide Modulation)

VPW - Modulácia s premennou šírkou impulzu (Variable Pulse Width)

ISO 9141/14230 - európska norma ISO, pričom ISO 14230 je tiež známa pod označením

KWP2000


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 13

Elektronické riadiace jednotky spĺňajúce normu OBD-II sa vyznačujú diagnostickým

konektorom typu J1962 (female):

Obr.3.1.: Konektor typu J1962 (female)

Z tohoto konektoru sú využité podľa protokolu 2 - 4 piny po ktorých sa uskutočňuje

dátový prenos. Ostatné piny konektoru môžu byť použité výrobcom pre špecifické účely a

nemusia mať vzťah k OBD-II norme. Parametre a dáta čítané z rôznych elektronických

riadiacich jednotiek pod rôznymi protokolmi sú vždy rovnaké. Odlišuje sa len spôsob ich

získavania (protokol čítania) diagnostikou.

K tomu aby sme údaje z vozidla obdržali v zrozumiteľnej forme, potrebujeme

prevodník (čítačku), ktorá vyššie uvedené protokoly prevedie do formy spracovateľnej

počítačom. K počítaču sa čítačka pripája pomocou USB alebo sériového portu. Cena

takejto čítačky sa podľa toho ako moc je univerzálna pohybuje medzi 1.500- 9.000 Sk. V

súčasnosti sú na našom trhu dostupné i stavebnice na chipe.

K čítačke sa dodáva i program, ktorý nám umožní zobrazovať merané parametre, zisťovať

chyby a prípadne mazať pamäť chýb. Pokiaľ nám nevyhovuje, dá sa podľa typu čítačky

zakúpiť alebo stiahnuť na internete niektorý z volne šíriteľných programov.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 14

4. Pasívna ochrana automobilu

4.1 Základné vlastnosti pasívnej ochrany

Všetky automobilové koncerny sa dnes začínajú zamýšľať nie len nad aktívnou

ochranou pasažierov v automobile, ktorú som opísal v predchádzajúcej kapitole, ale prišlo

sa na to, že je potrebné, aby sa v automobile zdokonalila aj pasívna ochrana. Pod pojmom

pasívna ochrana automobilu mám na mysli schopnosť automobilu a posádky sledovať stav

momentálnej funkčnosti automobilu, či neporušenosť nákladu, alebo dokonca schopnosť

reagovať na nepredvídané situácie, ktoré môžu nastať pri preprave a o všetko informovať

centrálnu stanicu. Toto je dôležité najmä vtedy, ak sa jedná o automobily, ktoré sú

špecializované na prepravu nebezpečného materiálu, ako napríklad rôznych horľavých či

výbušných látok, ale aj látok, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie a v prípade havárie

dokážu zamoriť prostredie a tým ohroziť obyvateľstvo, či prírodné zdroje vody a podobne.

Táto otázka sa týka aj ďalších špecializovaných áut, ktoré sa používajú na prepravu peňazí,

či rôznych iných drahocenností, alebo preprave väzňov, či rôznych štátnych úradníkov, či

dôležitých diplomatických návštev. Vo všetkých týchto prípadoch je potrebné, aby bol

tento prevoz čo najbezpečnejšia a za čo najmenších problémov. Posádka by mala mať pod

kontrolou každú maličkosť a vedieť o stave všetkých zariadení, každého člena posádky

a samozrejme aj nákladu. Zároveň by posádka mala byť v priamom spojení so základňou

z ktorej vychádzalo vozidlo, alebo s nejakou centrálou, ktorá by spravovala tieto

automobily a na diaľku pomocou Mobilnej paketovej rádiovej služby GPRS (General

Packet Radio Service) dát komunikovala s posádkou, poprípade riešila s nimi spoločne

problémy. Centrála by mala presné a online informácie ohľadom aktuálneho diania sa

v automobile a na trase, vedela by aktuálne súradnice automobilu a mohla kontrolovať

dodržiavanie vopred stanovenej trasy a sledovať prípadné nepredvídané odbočenia či

prerušenia jazdy. Vedela by kontrolovať stav na diaľku a mala by k dispozícii presné info

o aktuálnom stave vozidla. Vodič by mal k dispozícii panel s informáciami a tlačidlami

priamo v kabíne a vedel by o aktuálnych súradniciach, trase a stave automobilu a posádky

priamo zo sedadla vodiča.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 15

Informácie, ktoré je potrebné sledovať v automobile a spracovávať sú rôzne, taktiež

záleží od druhu prepravovaného tovaru a charakteru prepravovaných osôb.

4.2 Príklady zariadení a systémov, ktoré je potrebné sledovať v

automobile

V každom z týchto automobilov je potrebné zaoberať sa sledovaním určitých

parametrov, ktoré sú rovnaké všade, a sú dôležité pre bezpečnosť, ako napríklad

- tlak a hustota vzduchu v pneumatikách

- uzatvorenie všetkých dverí automobilu

- aktuálny fyziologický stav vodiča a posádky ako napríklad tep srdca

a frekvencia dýchania, z ktorých sa dá vyčítať, či je posádka v stresovej

situácii, alebo nie

- stav súčastí motora ako počet fungujúcich valcov, ventilov a benzínových

trysiek.

- opotrebenie a funkčnosť brzdových kotúčov

Avšak v každom špecializovanom dopravnom prostriedku je potrebné sledovať aj

veľa ďalších funkcií, ktoré sú špecifické pre ten ktorý automobil.

4.2.1 Preprava horľavín a nebezpečných látok v cisternových

vozidlách

Cisternové vozidlá sú špecifické automobily, ktoré prepravujú niekoľko hektolitrov

tekutín, ktoré pri havárii vozidla a pri vytečení do životného prostredia, alebo u horľavých

látok a výbušnín už pri menšom náraze či otrase môžu spôsobiť obrovskú škodu, či už

materiálneho, alebo iného charakteru. Preto je potrebné, aby táto preprava bola čo

najbezpečnejšia. V tomto prípade treba sledovať niekoľko parametrov


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 16

- neporušenosť nádoby cisterny, jej dôkladné a vzduchotesné uzavretie, toto

všetko sa dá sledovať tlakom v cisterne, ktorý by mal byť pri prevoze

nemenný.

- náklon cisterny v priečnom aj pozdĺžnom smere. Tu však treba brať ohľad

na nerovnosti vozovky a stúpania a klesania vozovky, preto je dobré brať do

úvahy len dlhodobejšie a stále naklonenie cisterny, ktoré by mohlo nastať

pri prevrátení, alebo havárii automobilu.

4.2.2 Preprava drahocenných predmetov a peňazí

Na túto prepravu existujú automobily, ktoré sú priamo špecifikované na túto činnosť,

v Slovenskej Republike existuje zákon o preprave peňazí, ktorý sa týka tejto činnosti.

Tento zákon sa zaoberá výbavou, ktorú by mal obsahovať automobil, ktorým sa tieto veci

prenášajú, dotýka sa však aj osôb, ktoré túto činnosť vykonávajú. Aj keď sa všetky tieto

podmienky dané zákonom dodržujú, čas od času sa stane, že neznámy páchatelia prepadnú

konvoj s takýmto vozidlo a odnesú si cennosti, či peniaze. Preto je potrebné, aby naša

riadiaca jednotka sledovala mnoho ďalších vecí a čo možno v najväčšej možnej miere

zabránila takejto krádeži. Tu je potrebné sledovať:

- elektronické uzavretie dverí a pohyb v automobile hlukovými a pohybovými

senzormi, ak vo vozidle nie je posádka

- senzormi rozbitia skla a tlakovým senzorom kontrolovať neporušenosť

karosérie a opancierovania auta

- senzorom otlačku prsta a očnej zrenice kontrolovať autorizáciu vstupu

a výstupu osôb z automobilu

- priečny či pozdĺžny náklon automobilu pri prípadnom bombovom útoku

- pomocou GPS dát sledovať dodržiavanie trasy a rýchlosti automobilu zo

strany centrály


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 17

4.2.3 Preprava väzňov

Táto preprava je špecifická v tom, že je potrebné sledovať kontrolovať a chrániť

vozidlo nielen čo sa týka vonkajších vplyvov, či útokov, ale je potrebné sledovať aj

správanie a chovanie sa prevážaných cestujúcich. Tento druh prepravy podobne ako

prepravu peňazí zahŕňa zákon, avšak aj napriek zákonu je potrebné sledovať mnoho iných

ukazovateľov, ktoré sú z zhodné z predchádzajúcim bodom, ale doplnil by som k nim ešte:

- senzormi pohybu a hluku sledovať prepravovaných pasažierov

- senzormi tlaku a tepu, či teploty organizmu sledovať fyziologický stav

prepravovaných osôb

- elektronické uzavretie všetkých dverí, ktoré by boli uzatvárané a otvárané

súčasne dvoma ľuďmi a to jedným človekom z vonku, druhým z vnútra na

začiatku a na konci prepravy. Bolo by možné ich otvoriť v kritických

situáciách len zadaním kódu, alebo na diaľku z centrály pomocou

Globálneho systému pre mobilnú komunikáciu GSM (Global System for

Mobile Communication) brány.

- senzor kovu, ktorý by bol umiestnený pri vstupných dverách, cez ktorý by

museli pri vstupe prejsť prepravovaný väzni, aby sa zabránilo vneseniu

nebezpečných nástrojov do vozidla

Toto všetko by mala zvládať centrálna palubná riadiaca jednotka, podobná ECU ktoré

som opisoval v predchádzajúcej kapitole.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 18

5. Palubná jednotka motorového vozidla

5.1 Centrálna jednotka motorového vozidla

Palubná centrálna jednotka vozidla by mala spĺňať niekoľko základných kritérií

a požiadaviek, ktoré sme si pred realizáciou projektu zadali a ktoré chceme, aby po

zostavení táto jednotka zahŕňala a aby tieto funkcie aj vykonávala, ako napríklad:

- umožnenie nahrania konfiguračných údajov cez sieťové rozhranie,

- nahranie údajov o prepravovanom tovare cez USB- kľúč,

- získanie informácií o okamžitej polohe zo systému GPS,

- komunikáciu zo snímačmi vozidla,

- vysielanie informácií o preprave cez rozhranie GSM/GPRS,

- uschovanie informácií o vyskytnutých udalostiach v internej pamäti

jednotky aspoň 6 mesiacov,

- možnosť stiahnutia údajov cez USB- kľúč,

- priame spojenie so základnou stanicou cez GSM/GPRS rozhranie,

- jednotka bude napájaná z napájacej sústavy vozidla.

Palubná jednotka by mala plniť niekoľko základných funkcií. Táto jednotka by mala

zabezpečiť prepravu od začiatku až po vykládku tovaru. Na začiatku dňa, alebo pred

naložením tovaru a vydaním sa na trasu, by mala jednotka mať možnosť o prihlásenie sa

vodiča. Mala by obsahovať čítačku kariet, alebo softvér,v tom lepšom prípade snímač

otlačku prsta, alebo skener očnej rohovky, v ktorom by sa každý člen posádky vedel

prihlásiť pod svojím kontom, alebo heslom, bez zadania správneho hesla toho ktorého

vodiča by táto jednotka nedovolila motoru naštartovať. Fungovalo by to na princípe

imobilizéra, ktorý by odomkol vozidlo len vtedy, ak by sa prihlásil vodič, ktorý je

oprávnený jazdiť s týmto automobilom. Podobne by to fungovalo v opačnom prípade pri

odhlásení sa, po ukončení jazdy. Tieto prihlásenia a odhlásenia by boli pomocou GSM dát

vysielané centrále, ktorá by automaticky začala sledovať tento automobil na mape

a kontrolovať ho pomocou GPS navigácie. Po prihlásení sa vodiča by systém automaticky

prekontroloval všetky systémy, senzory a čidlá v automobile, ak by sa vyskytla nejaká

chyba, skúsil by skontrolovať ešte raz a ak by táto chyba bola aj po opätovnom


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 19

skontrolovaní systémov, rozsvietila by sa kontrolka toho ktorého systému, po prípade by

sa táto chyba zobrazila na displeji pre vodiča a informácia a chybe by bola odoslaná

pomocou GSM na základňu, následne by sa prehodnotila situácia a navrhlo by sa riešenie.

Takto by sa malo zabrániť akémukoľvek narušeniu systémov a prípadnej kamufláži, či

predpríprave možných narušiteľov. Ak by všetky systémy fungovali správne a údaje sedeli,

palubná jednotka by následne dala podnet imobilizéru, ktorý by odomkol štartovanie

vozidla, a až potom by bolo možné sa s týmto vozidlom pohnúť z miesta. Počas jazdy by

palubná jednotka neustále sledovala a vyhodnocovala všetky systémy a posielala údaje

v určitých časových intervaloch základni. Pri vyskytnutí sa nejakej poruchy, alebo pri

zmene parametrov z niektorého senzoru, či čidla, by jednotka začala prehodnocovať

situáciu a automaticky by dala vedieť vodičovi, že sa niečo deje, a po nájdení konkrétnej

chyby by túto chybu zobrazila na monitore vodičovi a taktiež by hlásenie o chybe odoslala

základni. Pri chybe systému, by sa jednotka snažila spojazdniť sama, poprípade by sa dala

riadiť a programovať priamo zo základne. Ak by nastala chyba na nejakom senzore,

jednotka by vyhodnotila jeho dôležitosť a ak by to bolo nevyhnutné, zastavila by prítok

paliva do motora a následne odstavila automobil a vyzvala by vodiča na prekontrolovanie

správnosti údajov, ktoré jednotka obdržala zo senzora, čiže ak by napríklad senzor na

cisterne signalizoval, že klesol v nádobe tlak, čo by bol výsledok prasknutia, alebo na

rušenia obalu, jednotka by zastavila automobil, poslala údaje základni a zároveň by začala

kontrolovať tieto údaje z iných senzorov, poprípade, ak by bol senzor len jeden, požiadala

by o prekontrolovanie údajov a stavu nádoby vodičom. Táto jednotka by mala obsahovať

tlačidlo, ktoré by slúžilo ako záchranné, a bolo by použiteľné v prípade núdze šoférom.

Toto tlačidlo by zohralo veľkú rolu, napr. pri prepade konvoju z peniazmi alebo väzňami.

Po stlačení tohto tlačidla by bolo odoslaná správa SOS na základňu, následne by boli zo

základne alarmované záchranné zložky, a vyslaný špeciálny záchranný tím. Jednotka by

mala obsahovať pamäť, do ktorej by sa vkladali všetky informácie, či už o vstupoch

a prihláseniach sa vodičov na to ktoré vozidlo, o konkrétnych údajoch z trasy,

o problémoch, ktoré sa vyskytli, ale aj o tovare, ktorý bol prepravovaný. Tieto informácie

by sa ukladali do pamäte, alebo na Hardisk, z ktorého by sa dali stiahnuť pomocou

univerzálnej sériovej zbernice dát USB (Universal Serial Bus). Tieto informácie by sa

pravidelne sťahovali a mazali v určitom časovom rozhraní. Cez USB rozhranie by bolo

možné do riadiacej jednotky informácie aj nahrávať, poprípade dopĺňať softvér

a aktualizovať údaje programov o senzoroch a čidlách. Táto jednotka bude prepojená

pomocou zbernice zo všetkými čidlami a senzormi, ktoré bude obhospodárovať a zároveň


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 20

bude komunikovať aj s elektronickou riadiacou jednotkou automobilu, ktorá riadi systémy

ABS, ESP a ďalšie, ktoré som opisoval v predchádzajúcej kapitole, pretože riadiaca

jednotka by mala vyhodnocovať aj situácie a poruchy na týchto systémoch, ktoré tiež

vplývajú na bezpečnosť jazdy a prepravy nákladu.

5.2 Protokol dát

Senzory a riadiaca jednotka by mali pracovať na rovnakom protokole, v ktorom by

bolo definovaných niekoľko nosných slov a príkazov, pomocou ktorých by sa dali

jednotlivé časti systému riadiť. Ja som navrhol niekoľko týchto riadiacich info

Tab.5.1.:Tabuľka riadiacich informácií

LOG ON/ LOG OFF Prihlásenie, odhlásenie sa vodiča

SETUP IN Prekontrolovanie a následné spustenie systému

SETUP OUT Prekontrolovanie, zálohovanie dát a následné vypnutie

systému

BEGIN Odblokovanie imobilizéra

END Zablokovanie imobilizéra

HELP Žiadosť a volanie o pomoc

SEN XY CHECK Prekontrolovanie senzoru s názvom, parametrami XY

SEN XY OK Potvrdenie, že senzor XY je v poriadku

SEN XY DOWN Potvrdenie, že senzor XY je poškodený

SEN XY DATA Prekontrolovanie dát a údajov zo senzoru XY

SEN XY DATA OK Potvrdenie, že údaje zo senzora XY v norme

SEN XY DATA DOWN Potvrdenie, že údaje zo senzora XY nie sú v norme

ERROR SEN XY Signalizácia chyby zo senzora XY

ERROR DATA XY Signalizácia chyby dát zo senzora

DATA IN Nahranie dát pomocou USB kľúča

DATA OUT Stiahnutie dát na USB kľúč

DATA SEND OUT Odoslanie dát na základňu

DATA SEND IN Stiahnutie dát zo základni, dáta poslané zo základne

ERROR DATA SEND OUT Odoslanie chybového hlásenia základni


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 21

SOS Hlásenie hmotnej núdze, vyslanie žiadosti o pomoc

a o záchrannú jednotku

Tok dát, ktorý by prebiehal od začiatku až po koniec prepravy nákladu bez poruchy

a problémov by sa dal rozdeliť do 3 základných častí a vyzeral by takto:

časť 1. – kontrola dát pred jazdou a prihlásenie vodiča

LOG ON – vodič sa pomocou vstupného zariadenia prihlási na automobil

SETUP IN – systém sa spustí a začne kontrolovať stav senzorov a zariadení

SEN 01 CHECK – prekontrolovanie senzora s číslom 01

SEN 01 OK – potvrdenie, že senzor 01 je v poriadku a je funkčný

SEN 02 CHECK - prekontrolovanie senzora s číslom 02


....

(toto by sa opakovalo až po konečný počet senzorov)

SEN 01 DATA – stiahnutie a prekontrolovanie dát zo senzora 01, porovnanie týchto dát

z tabuľkou, ktorá je daná pre konkrétny senzor, a vyhodnotenie, či sú dáta v norme

SEN 01 DATA OK – potvrdenie, že dáta zo senzora 01 sú v norme s tabuľkou hodnôt a že

sa nevyskytla žiadna chyba





....


DATA IN – nahranie dát z USB kľúča, nahranie informácií o trase a o prevážanom tovare

DATA SEND OUT – odoslanie dát a informácií základni, že automobil aj so senzormi je v

poriadku

BEGIN – odomknutie a odblokovanie imobilizéra, začiatok jazdy automobilu

časť 2. – preprava nákladu

(tu by sa mala neustále vykonávať kontrola dát na senzoroch a neustále odosielanie dát

a informácií základni)


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 22









....


DATA SEND OUT – odoslanie dát a informácií základni, že automobil aj so senzormi je

v poriadku

(celá časť 2 by sa opakovala počas celej jazdy neustále dookola)

časť 3. – koniec prepravy, odhlásenie vodiča

LOG OFF – odhlásenie vodiča a spustenie odhlasovacej časti

SETUP OUT – systém spustí kontrolnú sekciu, kde ešte raz skontroluje dáta zo všetkých

senzorov a dát zo senzorov

SEN 01 CHECK – prekontrolovanie senzora s číslom 01


SEN 02 CHECK - prekontrolovanie senzora s číslom 02


....










....



––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 23

DATA SEND OUT – odoslanie dát a informácií základni, že automobil aj so senzormi je

v poriadku

END – zablokovanie imobilizéra

DATA OUT – stiahnutie dát o prebehnutí transportu a o údajoch z trasy na USB kľúč kvôli

zálohovaniu údajov.

Ukončenie transportu a celej prepravy.

V prípade vyskytnutia sa poruchy, by tok dát v protokole vyzeral podobne, táto

chybová časť by sa mohla vyskytnúť v ktorejkoľvek z 3 častí prepravy, ktorú som opisoval

vyššie. Chybové hlásenia by sa dali rozdeliť do dvoch skupín. Prvou skupinou by bolo

chybové hlásenie, ktoré by hlásilo či už softvérovú, alebo hardverovú chybu senzoru, čiže

by naznačovala, že senzor, alebo čidlo je chybné, alebo poškodené. V tom prípade by

hlásenie vyzeralo asi takto:

....

SEN XY CHECK – prekontrolovanie senzora XY, a jeho parametrov, či je v poriadku

SEN XY DOWN – potvrdzovacie hlásenie, že senzor je chybný a nie je v poriadku

SEN XY CHECK – opätovné prekontrolovanie senzora XY, a jeho parametrov, pre

kontrolu a pre vylúčenie náhodnej chyby


SEN XY CHECK – opätovné prekontrolovanie senzora XY, a jeho parametrov, pre

kontrolu a pre vylúčenie náhodnej chyby


ERROR SEN XY – vyhlásenie chyby senzora XY

ERROR DATA SEND OUT – Odoslanie chybového hlásenia na základňu

HELP – žiadosť o pomoc pri riešení vzniknutého problému

....

Druhou skupinou chybových hlásení, by bolo hlásenie, ktoré by poukazovalo na

chybné dáta zo senzora, čiže by poukazovalo na zmenu vlastností nákladu, alebo posádky,

záleží na tom, že čo konkrétne ten senzor sledoval. Toto hlásenie by znamenalo, že dáta,

ktoré dostala riadiaca jednotka od senzora či čidla sú mimo tabuliek a povoleného

rozmedzia, teda nastala porucha na náklade, prípadne nejaká havária, alebo zdravotná ujma

člena posádky. V tom prípade by toto chybové hlásenie vyzeralo takto:

....


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 24

SEN XY DATA – prekontrolovanie dát zo senzora XY, či spadajú do normy

a normovaných tabuliek

SEN XY DATA DOWN – potvrdzovacie hlásenie, že dáta sú chybné a že niečo nie je

v poriadku, teda že dáta nespadajú do normovaných hodnôt

SEN XY CHECK – prekontrolovanie senzora XY, a jeho parametrov, či je v poriadku, pre

vylúčenie chyby senzora

SEN XY OK – potvrdenie, že senzor je v poriadku, teda vylúčenie vady senzora

SEN XY DATA – opätovné prekontrolovanie dát zo senzora XY, pre kontrolu a pre

vylúčenie náhodnej chyby



SEN XY DATA – opätovné prekontrolovanie dát zo senzora XY, pre kontrolu a pre

vylúčenie náhodnej chyby



ERROR DATA XY – vyhlásenie chybných dát zo senzora XY

ERROR DATA SEND OUT – Odoslanie chybového hlásenia na základňu

HELP – žiadosť o pomoc pri riešení vzniknutého problému

....

Ak by bol problém závažný, alebo by to boli údaje z dôležitého senzora, napr. pri

preprave horľavých látok zo senzora, ktorý sleduje celistvosť nádoby, mohla by po tomto

hlásení chyby nasledovať ešte správa SOS.

5.3 Návrh zostavenia palubnej jednotky

Pri zostavovaní palubnej jednotky sme museli prihliadať nie len na softvérové

parametre, ktoré potrebujeme ale aj na to, ako tá jednotka bude vyzerať, aké bude mať

rozmery a podobne, teda aký hardware si vyberieme. Keďže sa táto jednotka bude

montovať do automobilov, ktoré už v dnešnej nemajú moc voľného miesta, kam sa dá

umiestniť väčšie zariadenie, aby to neobmedzovalo iné systémy a navyše potrebujeme mať

ovládacie prvky po ruke priamo na mieste vodiča, je potrebné, aby celá palubná jednotka


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 25

zaberala čo najmenej miesta. Ďalej musí spĺňať podmienky, za ktorých musí táto jednotka

ostať funkčná, a to napríklad rozdiely teplôt a otrasy. Jednotka musí vydržať

teploty od –45 °C až po teploty + 100 °C, pretože automobil sa v zimných nociach

nevykuruje a tak klesne teplota hlboko pod bod mrazu a naopak v lete, alebo naopak v lete,

alebo počas jazdy, keď sa motor vozidla zahrieva, sa táto teplota vyšplhá vysoko nad 50

°C. Počas jazdy a za chodu motora nastávajú vo vozidle otrasy, na ktoré musí byť táto

jednotka odolná. Ak by celkové zariadenie a jej súčiastky nespĺňali niektorý z týchto

parametrov, bolo by potrebné vybudovať ďalšie zariadenie, ktoré by slúžilo ako obal na

riadiacu jednotku, kde by sme však museli zohľadniť aj zahrievanie súčastí jednotky, preto

by bolo potrebné dodatočné chladenie.

5.3.1 Dizajn palubnej jednotky

Jednotka by mala obsahovať riadiaci panel, najlepšie vo forme dotykového displeja,

ktorý by bol zabudovaný priamo do palubnej dosky automobilu a niekoľkých ovládacích

tlačidiel, ktoré sú nevyhnutné na ovládanie. Ďalej je potrebné, aby bol priamo z jednotky

vyvedený USB slot na zápis a sťahovanie údajov pomocou USB kľúča. Návrh dizajnu

jednotky je zobrazený na obr.3..

Obr.5.1.: Riadiaca jednotka


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 26

5.3.2 Hardwarové zloženie palubnej jednotky

Palubná jednotka musí obsahovať procesor, ktorý bude zabezpečovať riadiacu

funkciu, ďalej operačnú pamäť s náhodným prístupom RAM (Random-access memory)

a samozrejme harddisk, na ktorý by sa ukladali programy a dáta. Táto jednotka musí

obsahovať menič napätia z 12V na hodnotu, ktorú bude zariadenie potrebovať, pretože

jednotka bude napájaná z autobatérie vozidla. Ideálne by bolo, keby obsahovala aj vlastný

záložný zdroj, pre prípad zlyhania autobatérie, alebo aby bolo pri útoku na automobil

a odpojení systému od autobatérie možné poslať varovné hlásenia a výzvu o pomoc.

Súčasťou systému by mali byť GSM modul, pomocou ktorého bude jednotka komunikovať

s ústredňou a GPS modul, pomocou ktorého budú priamo zisťované geografické súradnice

polohy automobilu. Jednotka musí obsahovať USB port a výstupný port pre zbernicu

pomocou ktorej bude jednotka komunikovať zo senzormi a čidlami v automobile. Bloková

schéma riadiacej jednotky je zobrazená a obr.5.2..

Obr.5.2.: Bloková schéma riadiacej jednotky


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 27

5.4 Možnosti riešenia zostavenia palubnej jednotky

Pri riešení zadania a hľadaní konkrétneho riešenia som narazil na niekoľko možností

zostavenia palubnej jednotky. Existuje mnoho systémov, ktoré by sa dali použiť na stavbu

palubnej jednotky. Tieto systémy sú už konkrétne zariadenia, ktoré obsahujú procesor

a pamäte a ďalšie prídavné moduly, ktoré môžeme použiť ako diely skladačky a vyskladať

si systém z vlastnosťami ktoré potrebujeme. Avšak je tu aj možnosť použitia PIC procesora

a postavenia celej riadiacej jednotky z konkrétnych elektrotechnických súčiastok. Zo

všetkých možností sú najvhodnejšie 3, z ktorých sa v konečnom dôsledku vyberá tá

najvýhodnejšia

- systém Simatic

- pomocou PIC procesorov

- systém S - max

všetky majú svoje výhody a nevýhody, ktoré sú popísané v ďalších kapitolách.

5.4.1 Systém Simatic

Riadiaci systém SIMATIC je určený pre riešenie rozmanitých automatizačných úloh

stredného rozsahu. Poskytuje univerzálnu automatizačnú platformu pre systémové riešenia

s hlavným dôrazom na výrobnú technológiu. Táto platforma je optimálnym riešením ako

pre centralizované tak aj pre distribuované riadenie. Neustále zlepšovanie parametrov robí

túto automatizačnú platformu veľmi žiadanou.

5.4.1.1 Nízke inžinierske náklady

Pre Simaticy sú typické efektívne spôsoby konfigurácie a programovanie, ktoré vo

výsledku prinášajú zníženie inžinierskych nákladov. Vďaka širokému spektru centrálny

riadiacich jednotiek CPU (Central processing unit) je táto platforma ideálna pre využitie

úlohovo orientovaných inžinierskych nástrojov pre programovací jazyk STEP 7


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 28

(Engineering Tools), ktorý spĺňa štandardy IEC61131-3, napríklad vyššie programovacie

jazyky ako je špecifický nespojovo orientovaný jazyk SCL (Specific ConnectionLess).

Ďalej sa dá použiť technologicky orientovaný runtime software, napríklad Easy Motion

Control pre úlohy mierené na riadenie pohybu. Inžinierske nástroje umožňujú modulárne

programovanie a opätovné použitie už existujúceho softwaru. Tieto nástroje však

nepodporujú len vývoj, ale taktiež zvyšujú čitateľnosť napísaného softwaru, uľahčujú jeho

údržbu a evidencii. Výkonná integrovaná diagnostika zaisťuje vyššie využitie riadiaceho

systému. Konfigurovateľné diagnostické funkcie pre analýzu procesných chýb skracujú

prestoje a tak ďalej zvyšujú produktivitu výroby.

5.4.1.2 Nízke prevádzkové náklady

Mikro pamäťové karty MMC (Micro Memory Card), fungujúce ako programové a

dátové pamäte, nepotrebujú zálohovaciu batériu a čiastočne teda znižujú náklady na

údržbu. Na MMC sa dá uložiť celý projekt vrátane symboliky a komentárov, čo umožňuje

ľahšiu údržbu (servisné zariadenia nemusia obsahovať projekt). MMC tiež uľahčujú

aktualizáciu programu. Dovoľujú prístup aj pre čítanie aj pre zápis za prevádzky, takže

napríklad archivovanie meraných hodnôt alebo spracovávanie dát je oveľa ľahšie.

5.4.1.3 Dizajn

Simatic umožňuje priestorovo úsporné, modulárne usporiadanie riadiacich systémov

pre rôzne typy úloh, pričom nezáleží na poradí jednotlivých modulov. Počas prevádzky nie

je potrebný ventilátor. Okrem modulov samotných je ďalej potrebná len DIN lišta, na ktorú

sú moduly umiestnené a zaistené šroubami. Takéto usporiadanie je potom považované za

patrične robustní a spĺňajúce požiadavky elektromagnetickej kompatibility. Spojovacia

zbernica je integrovaná do jednotlivých modulov. Spojenie je urobené prostredníctvom

zbernicového konektoru, ktorý je súčasťou dodávky každého modulu. Rozmanité spektrum

komponentov Simatic je možné použiť ako pre rozšírenie centralizovaných systémov, tak i


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 29

pre jednoduchú konfiguráciu distribuovaných štruktúr s ET 200M; výsledkom je potom

cenovo výhodná a jednoduchá správa náhradných dielov.

Obr.5.3.: Konfigurácia systému Simatic, priestorovo úsporná, modulárna a jednoduchá

5.4.1.4 Výkonné, flexibilné sieťové prepojenia

Rozhrania, ktoré sú integrované priamo na CPU, umožňujú konfiguráciu výkonných

komunikačných štruktúr vďaka využitiu štandardných zbernicových technológií, napríklad

pre pripojenie zariadení s rozhranie človek- stroj HMI (Human-Machine Interface) a

programovacích prístrojov. Je možno pripojiť i väčší počet HMI zariadení. Programovacie

prístroje je možné spojiť s každým bodom siete a adresovať všetky sieťové uzly.

5.4.1.5 MPI (Multi-point interface)

Rozhranie medzi viacerými zariadeniami MPI (Multi Point Interface) je úsporné

riešenie pre komunikáciu s programovacími prístrojmi a PC, HMI systémami a ďalšími

riadiacimi systémami SIMATIC S7/C7/WinAC. Celkom teda môžeme prepojiť 125 MPI

staníc s prenosovou rýchlosťou 187.5 kbit/s, napríklad pre výmenu procesných dát medzi

rôznymi riadiacimi systémami a senzormi, alebo s komponentmi HMI bez akéhokoľvek


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 30

programovania. Pre CPU 317 a 318-2DP je možné rozhranie MPI konfigurovať tiež ako

rozhranie PROFIBUS DP a tak vytvoriť dva siete DP.

5.4.1.6 Profibus DP

Pre optimálnu konfiguráciu rozsiahlejších distribuovaných sietí je možné SIMATIC

S7-300 napojiť na PROFIBUS DP (podľa EN 50170). Tým sa otvárajú komunikačné

možnosti i pre ďalších partnerov. Distribuované V/V je možné konfigurovať pomocou

programu STEP 7 rovnako ako centralizované V/V, čo významne šetrí inžinierske náklady.

SIMATIC S7-300 je možné použiť ako master i ako slave. Systém je otvorený vďaka

štandardu DP V1. To umožňuje lepšiu parametrizáciu a diagnostiku zariadenia ostatných

výrobcov zapojených do siete PROFIBUS. Pre budúce aplikácie budú k dispozícii nové

CPU s integrovaným rozhraním Ethernet/PROFInet pre Component based Automation

(CbA), programovanie, operátorské riadenie a monitorovanie cez Ethernet.

5.4.1.7 CPU

Všetky jednotky CPU 317 majú pracovnú pamäť 512 KB a poskytujú široký priestor

pre využitie inžinierskych nástrojov programu STEP 7 a technologicky orientovaného

runtime softwaru. Ďalej ponúkajú vylepšené a flexibilnejšie sieťové prepojenia - možnosť

až 32 aktívnych spojení s ostatnými uzlami, napríklad programovacími prístrojmi

a senzormi. K dispozícii sú už tiež verzie CPU vyššej triedy pre rôznorodé aplikácie:

- Štandardný CPU 317-2 DP je vhodný pre väčšinu bežných riadiacich úloh s

vyšším podielom komunikačných funkcií. Dve rozhrania – jedno pre PROFIBUS

DP druhé kombinované DP/MPI. Obe je možné nakonfigurovať ako PROFIBUS

master alebo ako PROFIBUS slave.

- Bezpečnostné CPU 317F-2 DP umožňuje naviac (oproti štandardnému CPU)

riadiť aplikácie ktoré vyžadujú bezpečnostné funkcie. Pre komunikáciu tu slúži

bezpečnostne orientovaný komunikačný profil PROFIsafe. Všetko v súlade s

hlavnými normami a štandardmi:


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 31

- IEC 61508 (SIL 3)

- EN 954 (Category 4)

- NFPA 79, NFPA 85

Schválenými Technickým inšpektorátom v Nemecku (TÜV). Bezpečnostne

orientovaný program sa vytvára v štandardných jazykoch, ktoré napodobňujú

fungovanie ľudského mozgu LAD (Language Acguisition Device) a v pamäťových

moduloch s plným bufferovaním FBD (Fully Buffered Dimm) za pomoci

certifikovaných príkladov, ktoré sú k dispozícii v špeciálnych F-

knihovňach. Pre decentralizované štruktúry sú k dispozícii bezpečnostné

komponenty ET 200S a ET 200M.

- Technologické CPU 317T-2 DP v sebe priamo integruje výkonné technologické

funkcie a funkcie pre riadenie pohybu. Je navrhnutý pre dynamické riadenie pohybu

vo viacerých smeroch. Predprogramované funkcie pre riadenie pohybu zodpovedajú

štandardu PLCopen, integrované diskrétne V/V, ekvidištancie a synchrónny mód

zbernice PROFIBUS DP umožňuje flexibilné riadenie pohybu v niekoľkých (i

napríklad zviazaných) osiach, napríklad riadenie polohovania, synchronizmus alebo

vačkové spínanie. STEP 7 umožňuje pohodlnú konfiguráciu a parametrizáciu ôs.

5.4.1.8 Komunikácia Ethernet, Profibus a ďalšie

Plne integrovaná automatizácia TIA (Totally Integrated Automation) znamená:

Všetky naše automatizačné úlohy sa dajú riešiť len jediným, plne integrovaným a

jednotným systémom! Všetky funkcie systému sa dajú zabezpečiť jedným dodávateľom.

Distribuovaná inteligencia umožňujúca predspracovanie dát (preprocessing) prináša nové

koncepcie do návrhu a realizácií technologických zariadení a výroby strojov

prostredníctvom výhod ako sú napríklad opakovaná použiteľnosť softwaru, rýchlejšie časy

uvádzania do prevádzky, minimálne prestoje, maximálna efektivita výroby. Najdôležitejšie

časti systému sú komunikačné siete:

- Priemyselný Ethernet (IEEE 802-3 a 802.3u) - medzinárodný štandard pre

prepojovanie rozsiahlych oblastí i jednotlivých riadiacich systémov.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 32

- PROFIBUS (IEC 61158/EN 50170) - medzinárodný štandard pre komunikáciu

jednotlivých riadiacich systémov a poľnej inštrumentácie, rovnako ako

PROFIBUS PA pre iskrové bezpečné aplikácie v procesnej automatizácii.

- AS-Interface (EN 50295) – medzinárodný štandard pre komunikáciu medzi

senzormi a akčnými členmi.

- EIB (EN 50090, ANSI EIA 776) – celosvetový štandardizovaný inštalačný systém

pre použitie pri automatizácii budov.

- MPI - Multi point interface, pre komunikáciu medzi CPU, PG/PC a TD/OP.

- Prepojenie Point-to-point - pre komunikáciu medzi dvoma uzlami

prostredníctvom špeciálnych protokolov. Point-to-point štruktúra predstavuje

najjednoduchšiu formu komunikácie. Sú používané rôzne protokoly (napríklad

RK 512, 3964(R) a ASCII).

5.4.1.9 Integrácia zo svetom IT

Simatic umožňuje integráciu moderného sveta IT do automatizačných technológií.

Nasledujúce funkcie je možné získať použitím CP (CP 343-1 IT):

- Vytváraním vlastných webovských stránok ľubovolnými Hypertextovými

internetovými jazykmi HTML (HyperText Markup Language) nástrojmi,

pomocou ktorých sa dajú jednoduchšie priradiť procesné premenné Simaticov

rôznym HTML objektom.

- Monitorovanie Simaticov prostredníctvom týchto stránok pomocou štandardného

prehliadača.

- Posielanie e-mailov z užívateľského profilu Simaticu cez optické vláknové bloky

FC (Fibre Channel Blocks).

- Vzdialené programovanie cez protokol riadenia prenosu/internetového protokolu

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)prostredníctvom

telefónnej siete Digitálnej siete integrovaných služieb ISDN (Integrated Services

Digital Network)


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 33

Obr.5.4.: Pripojenie SIMATICu do rôznych typov priemyselných komunikačných

sietí

5.4.1.10 Použitie Simaticu v riadiacej jednotke

Systém Simatic by bolo vhodné použiť pre našu riadiacu jednotku, pretože tento

systém používa jednoduchú metódu rozširovania svojich vlastností pomocou ďalších CPU

rozšíriteľných jednotiek. Tieto jednotky obsahujú napríklad aj ďalšie pamäte, USB

rozhranie a GSM, či GPS moduly na posielanie a sťahovanie informácií, takže by sme

vedeli vyskladať zariadenie, ktoré by spĺňalo naše požiadavky. Nevýhodou tohto systému

je cena jednotlivých modulov, ktorá sa pohybuje okolo 20 000 Sk,- za modul a veľkosť

celého zariadenia. Ďalej pri použití tohto systému by bolo potrebné vytvoriť ochranný obal

pre celé zariadenie, pretože Simatic zvláda teploty 0° - 60°C a to nevyhovuje našemu

použitiu.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 34

5.4.2 Zostavenie palubnej jednotky pomocou PIC procesorov

Dnes je v predaji mnoho procesorov programovateľných integrovaných obvodov PIC

(Programmed integrated circuit), ktoré sa od seba odlišujú veľkosťou pamätí programu a

dát, počtom a druhom použitých periférií, rýchlostí a typom púzdra. Spoločným rysom je

použitá technológia pomocou komplementárnych polovodičových súčiastok CMOS

(Complementary metal-oxide-semiconductor) a počítačmi s obmedzonou inštrukčnou

sadou RISC (Reduced instruction set computer). V nasledujúcom popise sú uvedené všetky

potrebné nástroje a programy k programovaniu PIC procesora. Pomocou PIC procesorov

a technológie dokážeme poskladať dosku plošného spoja s konkrétnymi súčiastkami

a vieme nakonfigurovať tento PIC chip na parametre, aké potrebujeme. Stačí na k tomu

niekoľko vecí,

- počítač PC

- textový editor

- prekladač - assembler

- simulátor procesoru

- procesor PIC

- programátor procesorov PIC

- skúšobná doska pre ladenie programu

Počítač používame pre písanie programu, preklad assemblerom a programovanie

PICov. Pokiaľ máme programátor na paralelné rozhranie, počítač by mal mať dva výstupné

porty pre tlačiareň LPT (Line Printing Terminal). Jeden pre tlačiareň na výpisy programu a

druhý pre programovanie. Rýchlosť počítača závisí na ovládacom programe programátora

(DOS alebo Windows) a operačnom systéme počítača (DOS alebo Windows). Pre

DOSovský ovládací program a DOS na počítači bude stačiť PC 384/DX40 pre ovládací

program vo WINDOWS aspoň PC 486DX4/100Mhz.

Bloková schéma takejto riadiacej jednotky by teda obsahovala PIC procesor

s pamäťou, zdroj napájania s meničom napätia a samozrejme ďalšie prídavné moduly, ako

USB výstup, LPT vstupy a bloky GPRS a GSM modulov.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 35

5.4.2.1 Výber procesora a systém značenia PIC procesora

Značenie procesorov je v tvare PIC16Fxxx - BBC / DD

príklad: PIC16C55 - XT / P, PIC16F84A - 04I / P alebo PIC16F876A - 20I / P

Tab.5.2.:Značenie PIC procesorov

AA - BB C / DD

YYWWNN

súčiastka - kryštál teplotný rozsah

/ púzdro

Rok Týždeň Číslo

YY - rok výroby (posledné dva čísla)

WW - week (prvé január je 01)

NNN – číslo

Tab.5.3.:Typy PIC procesorov

AA

Typ procesora - je napríklad PIC16C55 alebo

PIC16F84A. Medzi číslice je vložené písmeno C nebo F

ktoré znamená typ programovej pamäti. Za označením

typu procesoru môže byť označenie verzie procesoru

písmenom A, B alebo C, ktoré označuje napríklad

opravené chyby v návrhu čipu alebo použitie novej

technológie pri výrobe. Z pohľadu užívateľa sú procesory

bez písmena a s písmenom rovnaké.

C Pamäť typu ROM

F Pamäť typu FLASH

BB

Typ oscilátora sa uvádza u starších typov procesorov

PIC (napríklad PIC16C55, PIC16C56 a PIC16C57)

miesto frekvencie. Písmena udávajú typ oscilátoru, ktorý

je možný pripojiť k procesoru. Nedá sa teda nastaviť pri

programovaní ako u novších procesorov, ale je potrebné

zakúpiť procesor pre konkrétny oscilátor. Použité skratky

znamenajú HS (High Speed), LP (Low Power), LF (Low

Frequency).

RC RC oscilátor

LP Kryštál do 40 kHz

XT kryštál do 4 MHz

HS kryštál do 20 MHz

04 4 MHz

10 10 MHz


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 36

Frequency).

Frekvencie procesora - najčastejšie sa vyrábajú na

frekvencii 4MHz, 10MHz alebo 20MHz. Výrobca testuje

procesor na danú frekvenciu v celom rozsahu.

20 20 MHz

C

Teplotný rozsah – Pokiaľ chýba označenie I je procesor

určený pre komerčné použitie (teplotný rozsah od 0°C do

+70°C). Pokiaľ je uvedené I - industry (priemyselný typ)

je s väčším teplotným rozsahom (-40°C do +85°C).

0°C ... +70°C

I -40°C ... +85°C

E -40°C ... +125°C

P

PDIP (klasický DIL

300/600)

SP PDIP (užší DIL 300)

JW keramické puzdro s

okienkom

SM SOIC

SN

SOIC

150

SO SOIC 300

SS

SSOP

209

DD

Puzdro procesora - Najčastejšie sa vyrába v počte 8, 14,

18, 28 a 40 vývodov. Staršie procesory označené JW

majú na sebe okienko, ktoré slúži k mazaniu procesora

UV svetlom.

Poznámka: Na procesoroch s okienkom označeným JW

nezapínajte pri programovaní ochrannú poistku proti

čítaniu. Po zapnutí poistky už nejde procesor zmazať UV

svetlom !!!

L

PLCC


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 37

PT

TQFP

PQ MQFP

ML

QFN

ML

MLF

MF MLF-S

5.4.2.2 Použitie PIC procesora v riadiacej jednotke

Tento spôsob zostavenia palubnej riadiacej jednotky pomocou PIC procesorov je

vhodné použiť z hľadiska ceny použitých zariadení a modulov, pretože cena PIC procesora

sa pohybuje v stovkách korún a je dostatočne nízka na sériovú výrobu týchto zariadení,

avšak táto metóda je zložitá na celkovú stavbu zariadenia a na následné ladenie programu

a nastavení PIC procesora pri prototype. Táto metóda je z časti nevhodná aj z hľadiska

náchylnosti týchto zariadení na otrasy a teplotné rozdiely, prípadne zahrievanie sa

súčiastok a tiež PIC procesora.

5.4.3 Systém S-max

S-MAX, všetko v jednom – priemyselný riadiaci počítač s integrovanými funkciami

PLC. Predstavila ho firma Phoenix Contact na novembrovom veľtrhu SPC/IPC/Drives

v roku 2005 ako systém Automationworx S-MAX: priemyselný riadiaci počítač vrátane

softvéru


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 38

realizujúceho funkcie programovateľného automatu (softPLC), komunikačných funkcií a

vizualizácie.

Zákazník si zvolí iba operačný systém (Windows XP Embedded alebo CE.net) a

priemyselnú zbernicu (Profibus, Interbus, CANopen, DeviceNet) a firma dodá preverené

riešenie s navzájom optimálne zladenými hardvérovými a softvérovými komponentmi. To

zaručí úsporu času a nákladov pri spracovaní projektu, objednávaní a uvádzaní zariadenia

do prevádzky.

5.4.3.1 Vizualizácia

Vizualizačný softvér, ktorý je integrovanou súčasťou systému S-MAX, sa vyznačuje

intuitívnou obsluhou a dynamickými animáciami objektov. Opakovateľne použiteľné

objekty umožňujú efektívnu softvérovú prácu. Pomocou rozhrania pre objektové spájanie

a vkladanie pre procesnú kontrolu OPC (OLE for Process Control) sa dajú objekty

jednoducho a efektívne integrovať do existujúcich a nových projektov.

5.4.3.2 Komunikácia

Do S-MAX možno integrovať komunikačné rozhranie pre priemyselné zbernice

Profibus, Interbus, CANopen alebo DeviceNet, pričom v jednom zariadení môžu byť

takéto rozhrania paralelne až tri, takže nič nestojí v ceste bezproblémovému prenosu a

rýchlemu spracovaniu dát.

5.4.3.3 Hardvérové vybavenie

Po hardvérovej stránke je S-MAX výkonný panelový priemyselný počítač s

procesorom


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 39

VIA Eden 667 MHz a kompaktnou pamäťou typu flash 64 až 512 MB. Počítač je

umiestnený v odolnom hliníkovom obale s masívnou čelnou doskou. Pracuje bez

ventilátora. Jeho hĺbka je preto veľmi malá a aby sa predišlo vibráciám, neobsahuje ani

žiadne iné rotačné dielce. Farebný dotykový monitor 6,4" má rozlíšenie 640 x 480

obrazových bodov. Sú k dispozícii aj verzie s 12", 15" a 17" displejom, prípadne verzia bez

displeja (obr. 5.5.).

Obr.5.5.: S-MAX so 6,4" displejom, 12" displejom a vyhotovenie bez displeja

Okrem rozhraní pre priemyselné zbernice sú súčasťou S-MAX aj dve rozhrania pre

ethernet a ďalšie iné bežné počítačové rozhrania (USB, PS-2, COM, LPT, VGA – obr.

5.6.).

Obr.5.6.: S-MAX so 6,4“ displejom, pohľad na konektory rozhrania


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 40

5.4.3.4 Riadiaci softvér

Riadiaci softvér obsahuje nástroje na správu programov a ich spracovanie. Jeho

súčasťou sú aj nástroje na odlaďovanie programov a uvádzanie strojov a zariadení do

prevádzky. Programovací systém Multiprog zahŕňa programovacie jazyky podľa normy

IEC 61131 a aj prostriedky na prehľadné spravovanie projektov. Prácu v reálnom čase

zaručuje samozavádzací systém Proconos. Pre program je k dispozícii 118 kB pamäte

NVRAM. Prevádzkové stavy programovateľného počítača PLC (Power line

communication) sa dajú ovládať nezávisle prepínačom umiestneným na zadnej stene (run,

stop, reset). Prevádzkový stav PLC PC je obsluhe signalizovaný farebnými svetlo

vyžarujúcimi diódami LED (Lignt-e mitting diode) na čelnom paneli.

5.4.3.5 S-MAX s technológiou Pentium M

Pre svoj S-MAX „all-in-ine“ riadiaci systém Phoenix Contact potreboval procesor

navrhnutý pre drsné priemyselné prostredie, aby eliminoval tepelné a vibračné vplyvy. Na

to sa zvolila technológia Pentium M. Táto technológia zabezpečuje zvýšené požiadavky

kladené na riadiace systémy v extrémnych podmienkach.

Procesor Pentium M, bežiaci na 1,1 GHz, poskytuje taký istý výpočtový výkon ako

procesor Pentium IV 2.0 GHz, ale potrebuje menej energie. Výsledkom je možnosť

spojenia inak separátnych zariadení, ako HMI, PLC a priemyselné PC do jedného

zariadenia vytvárajúc platformu S-MAX.

5.4.3.6 Softvér na diaľkové riadenie

Knižnica modulov „Automationworx for Remote Systems“ (ReSy) od Phoenix

Contact je navrhnutá pre úlohy systémov diaľkovej kontroly. Používateľovi umožňuje

vytvárať lokálne substanice a vzdialené riadiace centrá pomocou štandardných


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 41

hardvérových komponentov, napr. zo stavebnice Inline. Dátový prenos medzi substanicami

a riadiacim centrom prebieha potom cez pevné alebo vytáčané linky alebo cez bezdrôtové

spojenie pomocou rádiových a GSM komunikácií. Spojenie s existujúcim systémom

zabezpečuje interfejs pre systémy založené na priemyselných zberniciach Profibus,

Interbus, DeviceNet a CANopen cez sériový interfejs, ako aj priamo cez ethernet.

Technologické moduly knižnice ReSy umožňujú používateľovi nastavenie rôznych liniek

vzdialenej kontroly. Linky možno vytvárať pre verejné siete s analógovým

modemov alebo ISDN interfejsom, ako aj pre privátne siete, GM siete, SMS a rádiové

spojenia. Naviac k možnosti diaľkového riadenia konfigurovateľnosti riadiaceho hardvéru,

ako aj k programovaniu v súlade s IEC 61131 ponúka možnosť priradenia riadiacich

funkcií do centrálnych staníc, ako aj substaníc.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 42

5.4.3.7 Priemyselný ethernet s jednoduchým nastavením

Inštalačná sada Inline od Phoenix Contact ponúka nový štartovací balík pre Ethernet.

V/V signály z procesu sa môžu pomocou nej integrovať rýchlo, jednoducho a ekonomicky

do priemyselnej siete ethernet. Štartovacia sada obsahuje 24 V napájací zdroj, riadiacu

jednotku Inline ethernet, Inline moduly pre štyri digitálne vstupy a štyri digitálne výstupy,

demo kompaktný disk CD (compact disk) softvéru Factory Manager na riadenie siete, ako

aj CD štartovacej sady ethernet. Priemyselný ethernet si môžeme jednoducho zostaviť a

vyskúšať pomocou tohoto štartovacieho balíka. Po pripojení zostavy, predmontovanej na

DIN lište, k napájaniu sa pripojí sieťový kábel k PC alebo k existujúcej LAN. Po priradení

IP adresy je sada pripravená na prevádzku. Komunikácia s riadiacim systémom sa môže

uskutočňovať cez Profinet, ethernet/IP alebo Modbus/TCP protokol. Pod Modbus/TCP

možno voliť medzi ActiveX a DDI. Manažovanie cez webový prehľadávač integrované do

riadiacej jednotky ethernet/IP a Modbus/TCP umožňuje prehľadnú a pohodlnú diagnostiku.

Táto štartovacia sada je ľahko rozširovateľná o ďalšie I/O.

Obr.5.7.: Štartovací kit- priemyselný Ethernet

5.4.3.8 Základný systém pre sieť Profinet

Popri priemyselnej zbernici Interbus je Profinet – priemyselný štandard ethernetu

– integrovanou časťou automatizačných riešení Automationworx od Phoenix Contact.

Základný systém, ktorý integruje funkcie a interfejsy mnohých automatizačných produktov

do riešenia a vývoja siete Profinet, je už k dispozícii. Hlavnou časťou základného systému


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 43

pre Profinet je jeho technológia na riadenie. Riadiaca jednotka ILC 350 PN je kompaktný

riadiaci systém, ktorý bol vyvinutý na automatizáciu strojov a zariadení v prostredí siete

Profinet. To isté platí pre automatizačný softvér PC Worx 5.0, ktorý poskytuje podporu na

konfiguráciu, programovanie, nastavovanie a diagnostiku sietí Profinet a Interbus. S

riadiacou jednotkou Profinet FL PN BK-PAC a s modulom Inline Block I/O ILB PN 24

DI16 DIO16-2TX je Inline inštalačný systém pripojený priamo k sieti Profinet.

Interbus/Profinet brána FL PN/IBS pripája V/V komponenty a procesné zariadenia z

podradenej siete Interbus flexibilne k sieti Profinet. Podporu potrebných sieťových funkcií

pre systémy Profinet I/O real-time poskytujú prepínače z radu Factory Line, ako aj

možnosť spojenia sietí automatizácie so sieťami a systémom vyššej úrovne.

Obr.5.8.: Ilustračná zostava komponentov siete Profinet

5.4.3.9 Použitie systému S-MAX v riadiacej jednotke

Tento spôsob zostavenia riadiacej jednotky pomocou systému S-MAX je vhodné

použiť z hľadiska jednoduchého rozširovania modulov, ale aj ceny celkového zariadenia.

Cena celého tohto systému je porovnateľná s jedným modulom systému Simatic, pričom

získame už vyladený systém, do ktorého je potrebné už len nahrať potrebný softvér

a vyladiť ho na podmienky a činnosti, na ktoré ho potrebujeme.

Kvôli týmto vlastnostiam bol tento systém vybratý za najvhodnejší pre riešenie

riadiacej jednotky.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 44

6. Konkrétne riešenie riadiacej palubnej jednotky automobilu

6.1 Technické parametre S-max

6.1.1 Rozmery

Tab.6.1.:Rozmery C-Max

Rozmery krytu 190 x 200 x 90 mm Váha 1,000 gramov Pracovná teplota 5°C to 45°C Prepravná teplota -20°C to +60°C Pracovná vlhkosť prostredia 10% to 85%,

6.1.2 Vlastnosti displeja

Tab.6.2.:Vlastnosti displeja C-Max

Rzolíšenie 640 x 480 pixels Obrazovka 6,4“ TFT aktívna Farby 256k Svetelnosť 200 cd/m2 Dotykový displej Aktívny priemyselný dotykový displej

6.1.3 Vlastnosti PC

Tab.6.3.:Vlastnosti PC C-Max

Procesor 667 MHz VIA Eden, bez ventilátora RAM 128 MB SDRAM Pevná pamäť 64 MB NVRAM 128 kb pre podržanie dát Napájanie 24 V DC ±20% (19 V to 29 V) Monitorovanie LED dióda pre kontrolu prehriatia


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 45

6.1.4 Sieťové rozhrania

Tab.6.4.:Sieťové rozhrania C-Max

INTERBUS rozhranie 9-pinový D-SUB konektor- samica INTERBUS configurácia RS-232 (9-pinový D-SUB konektor) PROFIBUS 9-pinový D-SUB konektor- samica DeviceNet™ 5-pinový COMBICON konektor CANopen 9-pinový D-SUB connector

6.1.5 Počítačové rozhrania

Tab.6.5.:Počítačové rozhrania C-Max

Napájanie 3-pinový. MINI COMBICON konektor COM 1 (sériový port) RS-232 (9-pinový D-SUB konektor) LPT 1 (paralelný port) 25-pos. D-SUB konektor- samica PS2 klávesnica 6-pinový MINI-DIN konektor- samica PS2 myš

PS2 myš 6-pinový MINI-DIN konektor- samica

Monitor

(15-pinový HD-SUB konektor- samica) CRT Multisync

USB 2x Verzia 1.1 Sieť

2x Ethernet (10/100 Mbps), RJ45, LAN1: Realtek 8139 C, LAN2: Intel 82551 ER


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 46

6.1.6 Compact Flash rozhrania

Na pravej strane prístroja sa nachádzajú 2 sloty pre compact flash moduly. CF-

MASTER slot je skonštruovaný pre implementáciu modulu s operačným systémom. To

znamená, že cez tento slot vieme nainštalovať a spravovať operačný systém. CF- SLAVE

slot nemá podporu pod systémom Windows CE.NET .

Operačný systém vie bootovať len cez CF- MASTER slot.

Obr.6.1.: Pohľad na S-MAX, sloty pre Compact Flash moduly


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 47

Pinové rozdelenie rozhraní

BUS rozhranie pre INTERBUS

Tab.6.6.: BUS rozhranie pre INTERBUS

Obr.6.2.: Rozloženie pinov pre rozhranie INTERBUS (9- pinový D- SUB konektor-

samica)

Konfiguráčné rozhranie pre INTERBUS

Tab.6.7.: Konfiguráčné rozhranie pre INTERBUS

Obr.6.3.: Rozloženie pinov pre konfiguračné

rozhranieINTERBUS (9- pinový D- SUB konektor)

BUS rozhranie pre PROFIBUS

Tab.6.8.: BUS rozhranie pre PROFIBUS

Obr.6.4.: Rozloženie pinov pre rozhranie PROFIBUS (9- pinový D- SUB konektor-

samica)

PIN Signal 1 DOH 2 DIH 3 GNDi 4 GND 5 VCCI

6 DOL 7 DIL 8 VCC

9 nevyužitý

PIN Signal 1 nevyužitý 2 TxD 3 RxD 4 VCC (optimálny) 5 GND

6 nevyužitý 7 RTS 8 CTS

9 nevyužitý

PIN Signal 1 nevyužitý 2 nevyužitý 3 RxD/TxD- P 4 Nevyužitý 5 DGND

6 VP 7 nevyužitý 8 RxD/TxD- N 9 nevyužitý


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 48

BUS rozhranie pre PROFIBUS

Tab.6.9.:BUS rozhranie pre PROFIBUS

Obr.6.5.: Rozloženie pinov pre rozhranie DeviceNetTM (5- pinový COMBICON konektor)

BUS rozhranie pre CANopen

Tab.6.10.:BUS rozhranie pre CANopen

Obr.6.6.: Rozloženie pinov pre rozhranie CANopen (9- pinový D- SUB konektor)

BUS rozhranie pre CANopen

Tab.6.11.:BUS rozhranie pre CANopen

Obr.6.7.: Rozloženie pinov pre napájanie (3- pinový MINI COMBICON konektor)

PIN Signal 1 V+ 2 CAN_H 3 DRAIN 4 CAN_L 5 V-

PIN Signal 1 rezervovaný 2 CAN_L 3 CAN_GND 4 rezevovaný 5 CAN_SHLD (optimal.)

6 GND (optimal.) 7 CAN_H 8 rzervovaný 9 CAN_V+ (optimal.)

PIN Signal 1 +24 V DC 2 nevyužitý 3 0 V DC


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 49

PS2 myš/ PS2 klávesnica

Tab.6.12.:PS2myš/PS2 klávesnica

Obr.6.8.: Rozloženie pinov pre PS2 klávesnicu a myš (6- pinový DIN konektor)

LAN1/LAN2 sieťový konektor

Tab.6.13.:LAN1/LAN2 sieťový konektor

Obr.6.9.: Rozloženie pinov pre LAN1 a LAN2(RJ45- konektor- samica)

USB konektor

Tab.6.14.:USB konektor

Obr.6.10.: Rozloženie pinov pre USB rozhranie

PIN Signal 1 Data 2 nevyužitý 3 GND 4 +5 V 5 Hodiny 6 nevyužitý

PIN Signal 1 RD+ 2 RD- 3 TD+ 4 nevyužitý 5 nevyužitý 6 TD- 7 nevyužitý 8 nevyužitý

PIN Signal 1 VCC (+5 V DC) 2 Data- 3 Data+ 4 GND


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 50

CRT monitor

Tab.6.15.:CRT monitor

Obr.6.11.: Rozloženie pinov pre pripojenie CRT monitora (15- pinový HD-SUB konektor-

samica)

COM1 (sériový port)

Tab.6.16.:COM1 sériový port

Obr..6.12.: Rozloženie pinov pre COM1 (9-

pinový D-SUB konektor- samec)

PIN Signal 1 Red 2 Green 3 Blue 4 nevyužitý 5 Sync- GND 6 AGND 7 AGND 8 AGND 9 nevyužitý 10 Sync- GND 11 nevyužitý 12 DDC- Data 13 H- Sync 14 V- Sync 15 DDC hodiny

PIN Signal 1 DCD 2 RxD (prijaté dáta) 3 TxD (odoslané dáta) 4 DTR (data transfer ready) 5 GND 6 DSR (data send ready) 7 RTS 8 CTS 9 RI


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 51

LPT1 (paralelný port)

Tab.6.17.:LPT1 paralelný port

Obr.6.13.: Rozloženie pinov pre LPT1 (25- pinový D-SUB konektor- samica)

PIN Signal 1 Snímací impulz 2 Data 0 3 Data 1 4 Data 2 5 Data 3 6 Data 4 7 Data 5 8 Data 6 9 Data 7 10 -ACK 11 zaneprázdnený 12 papier prázdny 13 vybratá tlač 14 -Auto forma 15 Chyba 16 inicializácia 17 tlačiareň vybratá 18 GND 19 GND 20 GND 21 GND 22 GND 23 GND 24 GND 25 GND


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 52

6.2 GSM a GPS modul

6.2.1 Bloková schéma prepojenia GSM a GPS

Obr.6.14..: Bloková schéma prijímania a odosielania dát medzi automobilom a základňou

6.2.2 Čo je to GPS

GPS je rádionavigačný systém, ktorý sa hodí pre civilné i vojenské použitie a je

prevádzkovaný vzdušnými silami USA. Podľa dostupných informácií je riadený vládou

USA pomocou IGEB (Interagency GPS Executive Board). Systém GPS vysiela 24 hodín

denne, v ktoromkoľvek mieste na zemeguli a priľahlom priestore signály, ktoré prijímače

GPS spracujú a určia polohu v priestore a presný čas (súčasťou každej družice sú i atómové

hodiny), a to s presnosťou 5 metrov.

Systém GPS pozostáva z troch základných segmentov, a to kozmického, riadiaceho

a užívateľského segmentu.

Kozmický segment tvorí v súčasnosti 28 satelitov na šiestich rôznych obežných

dráhach. Satelity obiehajú vo výške okolo 20 200 km a doba obehu je zhruba 12 hodín.

IP adresa

Dispečerské a

monitorovacie pracovisko

GSM sieť

GPS satelit


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 53

Vďaka tomu sú prakticky všade a kdekoľvek nad obzorom minimálne 4 viditeľné družice.

V praxi týchto viditeľných družíc môže byť až 12. V našej zemi je bežne viditeľných 7

- 8 družíc v jeden konkrétny okamih. Pre určenie presnej polohy je treba prijímať signály

aspoň zo štyroch družíc, pretože okrem troch neznámych súradníc x,y,z je neznámou i čas t

(presnejšie povedané posun času prijímača GPS oproti času UTC GPS satelitov). Ak je k

dispozícii ďalšia viditeľná družica, zlepšuje sa konfigurácia a tým i výsledky merania.

Obr.6.15.: Satelitný systém GPS

Riadiaci segment tvorí monitorovacia stanica po celom svete a predovšetkým

hlavne riadiaca stanica MCS v Colorado Springs. Monitorovacia stanica robí permanentný

zber dát z družíc, ktoré predáva ďalej do MCS. Tieto dáta sú MCS spracované a následne

vypočítané presné údaje o obežných dráhach a korekcie času, ktoré sú spätne prenesené do

obiehajúcich satelitov. Satelity sú potom v rámci navigačnej správy vysielané a sú

prijímané GPS prijímačmi.

Užívateľský systém je vytvorený paletou GPS prístrojov a aplikácií, ktoré poskytujú

údaje o polohe, rýchlosti a čase užívateľov.

Obdobný systém buduje i Rusko pod názvom Glonass, uvažuje sa i o prepojení

oboch systémov.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 54

6.2.3 On-line GPS lokalizácia v spojení s GSM komunikáciou.

Informácie o polohe GPS a eventuálne ďalšie informácie z vozidla sú prenášané v

reálnom čase ako GPRS dáta v sieti GSM (cez Internetový server na definovanú IP adresu)

do centrály k ďalšiemu spracovaniu alebo monitorovaniu. Každé takéto vozidlo teda musí

byť vybavené zvláštnou jednotkou. Na strane príjmu potom musí byť kvalitné pevné

pripojenie k Internetu. V prípade extrémnych požiadaviek na zabezpečenie a kvalitu príjmu

správ sa dá riešiť pripojenie ako Ipsec tunel mimo verejného Internetu. Unikátnosť

predloženého riešenia spočíva práve vo vyriešenej komunikácií GPRS/GSM, dovoľujúceho

komunikáciu väčšieho objemu dát za neporovnateľne nižšie prevádzkové náklady.

Niekedy nie je možné zamerať pohybujúci sa automobil z niektorej družice, pretože

signál je blokovaný napríklad výškovou budovou v meste, vtedy sa použije signál

z ostatných dostupných a viditeľných satelitov.

V prípade použitia duálneho GSM modulu s GPRS sa komunikácia s určovaním

polohy obmedzí na len niekoľko IP paketov, smerovaných z vozidla do centra a v prípade

použitia pevnej IP adresy u GSM komunikátorov i z centra k vozom. Vďaka GPRS môže

byť jednotka na príjme po celú dobu svojej pracovnej činnosti v priebehu dňa.

Štandardný postup potom môže byť napríklad:

Jednotka systému začne pracovať v okamihu zapnutia riadiacej jednotky

automobilu. V stanovených intervaloch, ktoré je možné diaľkovo nastavovať a meniť z

centrálneho dispečingu, sníme jednotka údaje z GPS a odošle ich do centrály. Centrála

potom zostaví z informácií trasu za požadované obdobie (napr. jeden mesiac) s

parametrami ako: prejdená vzdialenosť, priemerná a maximálna rýchlosť apod.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 55

6.2.4 Popis GPS modulu GPS 18 5Hz

GPS 18 5Hz je GPS senzor, ktorý je skonštruovaný pre použitie v prístrojoch,

riadení a rôznych hospodárskych aplikáciách, kde je požadovaná 5Hz frekvencia presného

GPS koncového zariadenia.

Tento GPS modul obsahuje integrovanú magnetickú základňu. Tento prijímač má

tvar hokejového puku s priemerom 2,4 palca a váži len jednu uncu, čo ho predurčuje na

použitie v zariadeniach, kde je nedostatok miesta na umiestnenie modulu.

GPS 18 5Hz obsahuje pamäť na uloženie konfiguračných informácií, presné real-

time hodiny a základný merací výstup dát pre sofistikované cenné dynamické alpikácie.

Avšak prístupný je aj 5Hz merateľný výstup impulzov ktorého rozhrania sú usporiadané do

0 mS, 200mS, 400 mS, 600 mS a 800 mS výstupov z UTC.

6.2.4.1 Technické parametre GPS 18 5Hz

Elektrické parametre

Vstupné napätie:

• 18 USB: 4.4 - 5.5 V • 18 PC: 5 V +/- 10% V • 18 LVC/5Hz: 4.0 - 5.5 Vdc

Vstupný prúd:

• 18 USB: 53 mA @ 5 V • 18 PC: 57 mA @ 5 V • 18 LVC: 65 mA @ 5 V

Citlivosť:

• –165 dBW minimum


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 56

GPS výkon

Prijímač:

• WAAS-aktivovaný; prijímač s 12 paralelnými kanálmi neustéle sledovaný

až 12 satelitmy na vypočítanie a určenie pozície.

Presnosť GPS:

• Pozícia: < 15 metrov, 95% presnosť

Presnosť DGPS (WAAS):

• Pozícia: < 3 metre, 95% presnosť

Východiskové mapy

• 108 preddefinovaných, pre 1 užívateľa

Rozhrania

Sériové rozhrania:

• 18 USB: 2.0 Plne rýchlostný

• 18 PC/LVC/5Hz: Asynchrónny sériový vstup kompatibilný z RS-232 alebo

TTL napäťových úrovní, RS-232 polarita

Prenosové rýchlosti:

• 300/600/1200/2400/4800/9600/19200/38400

Merateľné výstupy impulzov:

• 18 USB: 1 Hz impulz, programovateľná šírka impulzu, presnosť 1

mikrosekunda

• 18 5Hz: 5 Hz impulz, programovateľná šírka impulzu, presnosť 1

mikrosekunda

Teplotné parametre

• Prevádzkové teploty: –30° to 80°C

• Teploty pri uskladnení a prevoze: –40° to 90°C


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 57

Rozmery

Veľkosť:

• 61.0 mm priemer x 19.5 mm výška

Váha:

• 18 USB: 100.4g

• 18 PC: 184.6g

• 18 LVC/Hz: 161.6g

Konektory:

• 18 USB: konektor typu A

• 18 PC: DB-9 konektor

6.2.4.2 Schéma zapojenia GPS 18 5Hz

Obr.6.16.: Schéma zapojenia GPS 18 5Hz a sériového portu PC


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 58

6.2.5 Popis GSM/GPRS modemu Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800

Modem Maestro 100 je univerzálny modem pre prenos údajov a hlasu v sieti GSM.

Rovnako je použiteľný pre prenos údajov prostredníctvom GPRS. Priemyselné prevedenie

ho predurčuje na použitie pre zber údajov, monitoring alebo ovládanie vzdialených

systémov a použitie v automobilovom priemysle. Je ho možné použiť taktiež na pripojenie

do internetu prostredníctvom GPRS. Modem je možné prostredníctvom rozhrania RS232

ľahko pripojiť k PC alebo inému systému, ktorý disponuje uvedeným rozhraním. Rozhranie

modemu umožňuje pripojiť reproduktor a mikrofón, čo umožňuje využiť modem v

automatických hlasových ústredniach, odkazovačoch atď. Maestro 100 je navrhnutý na

báze GSM/GPRS modulu WISMO QUIK firmy WAVECOM.

Obr.6.17.: Modem Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800

Maestro 100 je externý „Plug & Play“ GSM modem pre pásmo 900/1800 MHz. Po

pripojení napájania, SIM karty, antény a sériovej linky je okamžite schopný uskutočniť

spojenie v sieti GSM alebo GPRS. Napájanie modemu je možné v širokom rozsahu napätí

bez vplyvu na jeho funkčnosť. Modem je možné umiestniť na DIN lištu pomocou DIN

klipu. Modem je plne ovládateľný pomocou AT príkazov prostredníctvom sériového

rozhrania. Prenosová rýchlosti je konfigurovateľná v rozsahu 300 - 115000 baud. Činnosť

modemu je indikovaná pomocou led diódy.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 59

Obr.6.18.: Modul WismoQuik

6.2.5.1 Technické parametre modemu Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800

Dodávané komponenty:

• modem MAESTRO 100

• anténa GSM 900/1800 SMA konektor

• kábel RS232 s audio odbočkou

• klip pre umiestnenie na DIN lištu

Hlasové možnosti:

• telefón

• núdzové volania

• plná rýchlosť, zvýšená plná rýchlosť a polovičná rýchlosť

• FR/EFR/HR) Dual Tone Multi Frequency funkcie (DTMF)

Data/Fax možnosti:

• dátový okruch asynchrónny, transparentný a netransparentný až s 14 400

bits/s

• automatická faxová skupina 3 (Class 1 a Class 2) MNP2, V.42bis

SMS možnosti:

• text a PDU

• Point to point (MT/MO)

• Cell Broadcast


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 60

Doplnkové GSM služby:

• presmerovanie hovorov

• blokovanie hovorov

• multyparty

• cakanie na hovor a podržanie hovoru

• identita volanej linky

• USSD uzavreté užívateľské skupiny explicitné presmerovanie hovorov

Programovateľný V/V port:

• jeden užívateľský vstupno/výstupný port pre napojenie externého

zariadenia

Ďalsie možnosti využitia:

• TCP/IP pre Maestro 100

• UCS2 znakové kódovanie

• podpora čínskych SMS

Elektrické vlastnosti:

• dvojpásmový modem GSM ( 900 MHz / 1800 MHz )

• kompatibilný s GSM Phase 2+

• podpora pre DATA, SMS, VOICE a FAX

• class 2 v pásme 900 MHz ( 2 W )

• class 5 v pásme 1800 MHz ( 1 W )

• GPRS class B class 10 (4 Rx + 1 Tx alebo 3 Rx + 2 Tx)

• SimToolKit class 2, SIM 3,3 V

• AT príkazy podľa GSM 07.05 a GSM 07.07 a vlastné príkazy

• AVECOM

• napájanie 5-32V


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 61

• pri 5V:

maximálne 650 mA

GSM 900 * 310 mA

GSM 1800 # 240 mA

GPRS 900 CL10 * 520 mA

GPRS 1800 CL10 # 390 mA

Idle mód 35 mA

komunikačný mód PLC=5

# komunikačný mód PLC=0

Rozhrania:

• držiak SIM

• 15 pin Sub-D konektor ( RS232 a audio )

• 4 pin napájací konektor (microFIT 3.0)

• anténny konektor SMA ( 50 ohm )

Rozmery:

• 88 mm x 60 mm x 26 mm

• váha 100 g

• teplotný rozsah:

- od -15 °C do +50 °C v prevádzke

- od -20 °C do +65 °C pri skladovaní

Certifikáty, normy a osvedčenia pre požitie na Slovensku:

• CE 0681

• Vyhlásenie o zhode na základe zákona č. 264/1999 v zmysle nariadenia

vlády č. 443/2001


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 62

7. Záver

Cieľom práce bolo navrhnúť blokovú schému riadiacej jednotky nákladného

automobilu a rozanalyzovať všetky potrebné funkčné bloky. Táto jednotka mala spĺňať

niekoľko požiadaviek, ako napríklad schopnosť komunikovať pomocou GPRS a GSM

s riadiacou kontrolnou stanicou, ktorá by automobil sledovala pomocou GPS prístroja

a možnosť uchovávania dát po určitú dobu priamo v riadiacej jednotke a možnosť

stiahnutia dát na USB kľúč cez USB rozhranie.

Diplomová práca je rozdelená do 3 častí, pričom prvá- textová časť práce pozostáva

zo 6 kapitol, druhá- prílohová časť má tri časti a obsahuje 3 prílohy. Treťou časťou je

priložené CD, ktoré obsahuje diplomovú prácu v elektrickej forme.

V prvej kapitole je zbežný úvod o vývoji a súčasnom stave techniky v oblasti aktívnej

a pasívnej bezpečnosti automobilov. V druhej kapitole je popísaná aktívna ochrana

automobilu a stručné definície fungovania systémov ABS, ESP a EBD. Tretia kapitola

opisuje základné vlastnosti a funkcie elektronickej riadiacej jednotky automobilu ECU.

Štvrtá kapitola sa zaoberá základnými vlastnosťami pasívnej bezpečnosti a rozoberá 3

základné typy nebezpečnej dopravy a prepravy nákladu, a zároveň špeciálnych vozidiel,

ktoré túto prepravu vykonávajú a pre bezpečnosť ktorých konštruujeme riadiacu jednotku.

V piatej kapitole sa čitateľ môže dozvedieť navrhnutú blokovú schému riadiacej jednotky a

základné vlastnosti konštruovanej riadiacej jednotky. Je v nej navrhnutý protokol

a základné riadiace rámce, ktorými bude riadiaca jednotka komunikovať s riadiacou

kontrolnou stanicou a sú v nej načrtnuté 3 možnosti riešenia konštrukcie riadiacej jednotky

nákladného automobilu. Šiesta kapitola sa venuje konkrétnemu návrhu riadiacej jednotky,

sú v nej uvedené technické parametre a popis systému S-max, GPS modulu GPS 18 5Hz

a modemu Maestro 100 GSM/ GPRS 900/1800.

Riadiaca jednotka, ktorá bola navrhnutá v tejto diplomovej práci bude v automobile

pripojená pomocou CAN zbernice na už inštalovanú elektronickú riadiacu jednotku

automobilu ECU a bude spravovať sieť senzorov a čidiel zodpovedných za bezpečnosť

automobilu, nákladu a posádky.


––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 63

8. Zoznam použitej literatúry

(1) Základné vlastnosti PIC procesorov: (online)

http://www.cmail.cz/doveda/index.htm

(2) Fenix SK s.r.o.: Automationworx - priemyselná automatizácia (online)

http://atpjournal.sk/casopisy/atp_05/pdf/atp-2005-07-22.pdf

(3) Fenix SK, s.r.o.: Priemyselný počítač s integrovanými funkciami PLC (online)

http://atpjournal.sk/casopisy/atp_05/pdf/atp-2005-10-18.pdf

(4) Phoenix Contact: Automationworx 2004- Innovation und Kommunikation.

Phoenix Contact GmbH

(5) Ing. Vladislav Maxim, CSc, prof. Ing. Jozef Kováč, CSc, Ing. Ľuboš Kudláč:

Systém ABS ( Antilock Brake System ) v motorových vozidlách,Technická

Univerzita Košice, Strojnícka fakulta

(6) Garmin Internacional , Inc.: GPS 18 Technical Specifications.pdf (online)

http://www.garmin.com

(7) SCT, s.r.o. : Maestro 100 GSM/GPRS 900/1800 (online)

http://www.sct.sk/modemy/maestro100.php

ČESTNÉ VYHLÁSENIE

Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne pod odborným

vedením vedúceho diplomovej práce doc. Ing. Martina Vaculíka, PhD. a používal som len

literatúru uvedenú v práci.

Ďalej vyhlasujem, že nemám námietky voči zapožičiavaniu mojej diplomovej práce so

súhlasom katedry telekomunikácií.

V Žiline, dňa 19.5.2006 podpis diplomanta:

Poďakovanie

Touto cestou by som rád poďakoval mojemu vedúcemu diplomovej práce

doc. Ing. Martinovi Vaculíkovi, PhD. za pomoc, odborné vedenie, cenné redy, pripomienky

a trpezlivosť pri vypracovaní diplomovej práce.

Taktiež ďakujem všetkým, ktorí mi akýmkoľvek spôsobom pomohli pri jej riešení.





(prílohová časť)

Radovan Gál

2005

Zoznam príloh Príloha č.1:

Adresy riadiacich jednotiek u koncernových aut V.A.G.

Príklad- výpis jednotiek na Škode Octavii 1.8T 4x4 ESP

Príloha č.2: Dizajn C-Max

Obr.1.: Pohľad spredu na S-Max bez displeja

Obr. 2.: Pohľad spredu na S-Max s dotykovým displejom

Príloha č.3: Sieťové rozhrania C-Max

Obr.1.: Pohľad na S-MAX zozadu INTERBUS: S-MAX ... IB

Obr.2.: Pohľad na S-MAX zozadu PROFIBUS: S-MAX ... PB

Obr.3.: Pohľad na S-MAX zozadu DeviceNet™: S-MAX ... DN

Obr.4.: Pohľad na S-MAX zozadu CANopen: S-MAX ... CO

1

Príloha č.1:

Adresy riadiacich jednotiek u koncernových aut V.A.G.

Pretože v jednom automobile môže byť inštalovaných niekoľko riadiacich jednotiek,

pričom každá ja zodpovedná za podstatnú funkciu, uvádzam výpis adries riadiacich

jednotiek u aut koncernu V.A.G. (Audi, VW, Seat, Škoda).

1. Elektronika motora

2. Automatická prevodovka

3. ABS / ESP - brzdy

4. nevyužitá adresa

5. Štartovacie autentizácie (napríklad otlačok prsta u nových Audi A8)

6. Pamäťová sedačka spolujazdca


8. El. klimatizácia / Kúrenie

9. Centrálna elektrika (Fabia)


11. Elektronika motora II.

12. Elektronika spojky

13. Dohliadanie odstupu

14. Tlmiče pérovania

15. Airbagy

16. Elektronika volantu

17. Panel prístrojov resp. imobilizér

18. Pomocné kúrenie

19. CAN Gateway


21. Elektronika motoru III.

22. Pohon všetkých kolies, Haldex

23. Posilňovač bŕzd

24. Prekĺzová regulácia

25. Imobilizér (u starších modelov)

26. Elektronika strechy

27. Kamera vzadu

2

28. Elektronická klimatizácia / Kúrenie vzadu

29. Ľavý svetlomet


31. Elektronika motora (ostatné)

32. Uzáver diferenciálu


34. Regulácia pérovania

35. Centrálne uzamykanie

36. Pamäťová sedačka vodiča

37. Navigácia (GPS)

38. Elektronika strechy

39. Pravý svetlomet


41. Dieselové čerpadlo

42. Elektronika dvier u vodiča


44. Posilňovač riadenia (napr. u Fabie, nie u Octavie)

45. Kontrola interiéru

46. Komfort systém (nahradzuje 35-Centrál)

47. Zvukový systém (DSP apod.)

48. Sedačky vzadu

49. Automatika svetiel


51. Riadenie elektriky

52. Elektronika dverí u spolujazdca

53. Parkovacia brzda

54. Zadný spojler

55. Korektor Xenónov (napr. u Fabie)

56. Rádio

57. TV a rádio

58. Kontrolka tankovania

59. Ťažné zariadenie


61. Regulátor batérie

3

62. Elektronika dverí vzadu vľavo

63. Vstupný asistent, D

64. Stabilizátory

65. Tlak pneumatík

66. Pamäťová sedačka vzadu, zrkadlá

67. Ovládanie hlasom

68. Ostrekovacie trysky

69. Príves


71. Dobíjač batérie

72. Elektronika dverí vzadu vpravo

73. Vstupný asistent, P


75. Tiesňové volanie

76. Parkovací pomocník (čidla v zadnom nárazníku)

77. Telefón

78. Posuvné dvere vpravo

0D - Posuvné dvere vľavo

07 – Kontrola vpredu (kamera vpredu)

1C - level sensing

1D - Identifikácia vodiča

2D - Intercom

3D - Špeciálne funkcie

4D - Prenos dát

0E - Prehrávač médií 1




4E - Kamera vpravo vzadu

5E - Kamera vľavo vzadu

6E - Kamera hore

7E - Kamera vpredu

0F - Digitálne rádio

1F - Satelitní tuner

4

2F - Digitálny TV

4F - Centrálna elektronika II.

7D - Pomocné kúrenie

Môžu byť zapojené aj iné jednotky (na iných adresách), pretože adresácia je

hexadecimálna $01-7F (takže sa dá obsadiť až 128 adries).

Adresy sú na seba naviazané aj podľa adries a koncového čísla adresy 2, 12, 22

(prevodovka, spojka, haldex spojka), alebo 1, 11, 21, 31 (Elektronika motoru I - IV) či 3,

13, 23, 43, 53 (brzdy), apod.

Príklad- výpis jednotiek na Škode Octavii 1.8T 4x4 ESP

Address 01 - Motor

Protocol: KW1281

Controller: 06A 906 032 HJ

Component: 1.8L R4/5VT G 0002

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 03 - ABS

Protocol: KWP2000

Controller: 1C0 907 379 H

Component: ESP ALLRAD MK60 0102

Coding: 00xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 08 - CLIMATRONIC

Protocol: KW1281

Controller: 1U1 907 044 A

Component: CLIMATRONIC C 2.0.0

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 15 - Airbag

5

Protocol: KW1281

Controller: 1C0 909 601

Component: 0F AIRBAG VW51 02

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 16 - Elektronika volantu

Protocol: KW1281

Controller: 1J0 907 487 B

Component: Lenkradelektronik 0002

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 17 - Panel prístrojov Maxi-DOT (veľký bodový displej)

Protocol: KW1281

Controller: 1U0 920 841 B

Component: KOMBI+WEGFAHRSP VDO V07

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 19 - CAN gate - brána mezi CAN a K vedením

Protocol: KW1281

Controller: 6N0 909 901

Component: Gateway K<->CAN 0001

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 22 - 4x4 Haldex

Protocol: KW1281

Controller: 02D 900 554 C

Component: HALDEX LSC ECC 0009

Address 25 - Imobilizér

Protocol: KW1281

6

Controller: Bitte Adress

Component: e 17 eingeben

Address 29 – Riadiaca jednotka xenónov ľavé

Protocol: KW1281

Controller: 1U0 941 651

Component: EVG GDL + AutoLWR 0002

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 33

Protocol: Unknown

Controller: OBD-II/EOBD, KeyWord:0808

Address 37 - GPS Navigace

Protocol: KW1281

Controller: 1U0 919 887 A

Component: Navigation BNO 0204

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 39 - Riadiaca jednotka xenónov pravé

Protocol: KW1281

Controller: 1U0 941 651

Component: EVG GDL + AutoLWR 0002

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 3F

Protocol: KW1281

Controller:

Address 46 - Komfortná jednotka

Protocol: KW1281

Controller: 1C0 959 799 B

7

Component: 4X Komfortgerát HLO 0003

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 56 - Rádio

Protocol: KW1281

Controller: 3B0 035 186 D

Component: Radio BNO 0204

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 76 - parkovacia riadiaca jednotka

Protocol: KW1281

Controller: 6Y6 919 283

Component: Einparkhilfe 0001

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 7C - ďalšia jednotka k Rádiu

Protocol: KW1281

Controller: 3B0 035 186 D

Component: Radio BNO 0204

Coding: xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

Address 7E - jednotka KWP2000

Protocol: KWP2000

Controller: 06A 906 032 HJ

Component: 1.8L R4/5VT G 0002

Coding: 00xxxxx

Shop #: WSC xxxxx

1

Príloha č.2:

Dizajn C-Max

Obr.1.: Pohľad spredu na S-Max bez displeja

Obr. 2.: Pohľad spredu na S-Max s dotykovým displejom

1

Príloha č.3:

Sieťové rozhrania C-Max

Všetky rozhrania sú umiestnené na zadnej strane prístroja

INTERBUS: S-MAX ... IB

Obr.1.: Pohľad na S-MAX zozadu INTERBUS: S-MAX ... IB

PROFIBUS: S-MAX ... PB

Obr.2.: Pohľad na S-MAX zozadu PROFIBUS: S-MAX ... PB

2

DeviceNet™: S-MAX ... DN

Obr.3.: Pohľad na S-MAX zozadu DeviceNet™: S-MAX ... DN

CANopen: S-MAX ... CO

Obr.4.: Pohľad na S-MAX zozadu CANopen: S-MAX ... CO

Documents

Žilinská univerzita v Žilinediplom.utc.sk/wan/642.pdfV diplomovej práci sa rieši konštrukcia blokovej schémy palubnej jednotky nákladného motorového vozidla, ktorá komunikuje