基于CANopen Safety的电子开关

Futronic是Oberland Glass AG的子公司，它是一个电子控制系统的生产厂商，他们的产品主要应用于玻璃行业上。Futronic的控制系统在全世界被广泛应用。SYS TEC为Futronic开发的硬软件组件，设计了一个安全的电子紧急开关。这个解决方案是电子玻璃厂控制系统的一部分。所开发组件的特殊需求是：需要在专用组件中集成基于环境和安全要求的相应功能。短反应时间、高可靠性、模块化的控制系统定义了需求。与Futronic亲密的合作关系，SYS TEC根据EN 954-0标准安全级别三为开发硬软件创建了设计方案。其成果是设计了符合安全的电子开关，该电子开关能满足专业机构（BIA）为保证人身安全的需求。CAN总线被用来为开关节点和一个冗余主机通信，通过基于SYS TEC CANopen协议栈的CAN总线保证节点通信。

每个CAN总线可以操作高达48个开关点，在开发中的一个难点是在主模块上设计一个自检功能。各开发阶段协调地合作，促进了开发项目的成功。从创造性的设计到硬软件的集成，SYS TEC证明自己是一个可信赖的合作伙伴。

SYS TEC每年生产几百套应用在这个工程中的模块，根据futronic公司质量的要求，SYS TEC开发了一套测试模块功能的套件。

TüV Rheinland预鉴定的CANopen Safety Chip CSC01其安全应用级别为SIL3

CAN in Automation GmbH (CiA)委托SYS TEC开发CANopen Safety Chip CSC01。设计的芯片能在SIL3的安全级别上安全应用，SIL3级别符合IEC 61508和EN 954-1的安全级别四标准。该芯片已经被测试且被TüV Rheinland预鉴定(报告号:968/EL 215.01/04 of July 30, 2004)。CSC01是基于RENESAS(瑞萨)16位的微控制器，它包含符合CiA标准304的CANopen协议，且能被集成到客户自己的安全设备上。客制的软件组件能下载到CSC01 flash上。因此，CSC01大量地应用在紧急停按钮、安全继电器和窗灯或者像一般的CANopen接口上。国际标准IEC 61508要求SIL 3和单一处理器的解决方案在定义的安全周期内诊断覆盖率大于99％。这个高水平的诊断覆盖率需要包含大量的查错过程，但是不限制Flash, RAM, CPU注册和操作代码。这个项目的难点是综合的查错机制，所有开发包括由TüV测试的附件已经由SYS TEC完成。

项目所需的几个阶段如下：

• 创建安全设计方案
• 由TüV Rheinland测试的安全设计方案
• 硬软件的开发
• 硬软件的验证
• 由TüV Rheinland测试CSC01

SYS TEC预计实现基于CSC01的设备开发，在这个项目中实现了与客户亲密的协作并得到权威认证。从这个项目中获得的经验，能承担其他有关安全性开发的项目。

移植CANopen到Analog Devices 的ADSP 2187上

JENOPTIK Laser Optik Systeme GmbH致力于获得和利用光源的生产、处理和传输过程的研究。专业知识主要涉及以下三个领域：激光技术，光学和传感器系统。有通用结构的SYS TEC CANopen协议栈很容易地以最低成本移植到最大范围的目标硬件上。因此，我们的CANopen协议栈能被移植到Analog Device的ADSP 2187上。这个项目的难点是DSP存储结构。程序内存是由8k的页面组成，其中仅仅只有页面0能不断地被访问，其他所有的页面在8k的窗口中显示（所谓的内存重迭）。由于完整的应用程序（CANopen 和客户定义的部分）至少需要16k内存，因此有必要将CANopen协议栈划分为不同的程序内存页面。成功地、有效地在SYS TEC CANopen协议栈中集成内存管理证明是优秀的且结构简单的源代码。另外，在硬件上做了一个智能连接的CAN控制器（SJA 1000）。

过流检测器
Eupec的功率半导体应用在功率为0.5kW到1GW的应用中。Eupec将对功率半导体在测试的最后阶段进行动态测试，采用这种测试的目的是模拟后续用这个组件的条件。该测试是在温度大约为120°C，电流高达2000A，电压高达2000V的环境下完成的。为了达到上述条件，能量将从一个高容量的电容器中获得。在组件错误事件中，将会发生一相短路，并产生一个很高的脉冲电流。这些脉冲电流负载到测试装置的机械部分可将设备破坏。因此，用一个过流检测器且必须检测到短路电流。SYS TEC开发和生产了符合Eqpec技术需求的过流检测器。在测试周期中，设备分析、评估并对标准的电流起作用。发生一个超载对外部组件是一个信号，因此它们可以触发各种保护功能。一个微控制器作为硬件的解决方案可以选择用模拟限制值转化。快速反应时间的范围是从15ns到50ns，这满足了用快速比较仪连接PLD的时间。微控制器用一个RS-232接口参数化，这个设备有2个或4个不同的赋值通道。用一个光纤导体保证快速地将过流信号发给保护装置，SYS TEC开发了完善的软件。与Eupec亲密的合作，为应用程序找到最优的解决方案。从大量的成功案例中得到的经验能组合到您的项目中，并确保是优秀的解决方案。

GERS 测试装置

Eupec生产的IGBT是用在铁路技术上，其开关电压最大是1000V，电流是几百安培。为了在生产IGBT时提高品质和产量，Eupec委托SYS TEC开发测试设备即用在生产过程中的GERS检测器。

用这个测试装置时，IGBT隶属于门极－发射极测试。一个功能型IGBT的控制电流是由电容决定的。在有缺陷的控制电路中，门极－发射极的通道一般是短路的，然而必须测试其开路。因此，可以用一个微控制器求门极负载曲线，测试的电容范围是0.5到300nF，请标出IGBT的负荷曲线的值并与预定义的值比较。电容放电的峰值电流是mA级，而电容充电时的漏电流只有几nA，测试设备有能力采集到这些低电流级的电流。底层电阻位于门极逆电流的位置，并影响IGBT的整流。这也需要一个测量方法测试其功能。用一个测试装置可以同时检测10个设备。测试设备可以手动操作也可以用PC通过RS232远程模式操作。测试的结果将显示在液晶显示器上，通过一个RS232接口可以将数据传输到PC上。SYS TEC生产了少量的测试设备。

肌肉和骨骼系统压力分析的移动数据记录仪

CUELA（计算机支持的记录和肌肉和骨骼长期分析记录的下载）是由BIA开发的，其目的是为了测量肌肉和骨骼系统的负荷。它是一个与人相关的测量系统，该系统是由现代的传感器系统组成，且能像衣服一样穿在身上。联合的软件WIDAAN使根据职业和生物力学的评估标准自动评估测量数据成为可能。在此基础上，为避免职业病采取相应的措施是必须的。

数据存储单元是CUELA测量系统的核心部分。从传感器上读入模拟量信号，数字化后存储在一个小巧的Flash卡上，采样频率是可调整的，通常是50Hz。数据记录仪能用10位的分辨率得到96个通道，当获得测量脚掌压力值时，同样地也获得96个压力单元。在标准的传感器配置中，获得脚掌压力的数据，大概需要内存22MB/h，换句话说，超过八小时的测量数据能记录在传统的192MB的小巧Flash存储卡上。最小的能量消耗，用锂电池可操作四小时。通过一个专门开发的总线系统可将传感器的信号连到数据记录仪上。操作数据记录仪是很简单的，一个组合的开始/停止按钮是所有操作CUELA测量系统所必需的，四种LED的状态显示操作状态，如导入程序、准备测量、测量或储存数据。

SYS TEC开发的组件是数据记录仪的硬软件。装置是小巧的、轻量级和便携式的，尽管时常访问内存，但功耗能减到最小。由于标准化的解决方案不合适大量数据，故用一个专门的Flash驱动压缩数据并将它以日志文件的形式保存在Flash卡上。本项目的难点是在最大采样率为50Hz且没有丢失数据地采样168个传感器并且能同时将数据储存在小巧的Flash卡。在这个项目中SYS TEC假定所有的开发设备都能生产。像成熟产品一样，创建说明书、绘制电路图、电路板的布线、原型产品的启动、软件开发，装置测试和集成只是产品性能一部分。这个工程是SYS TEC按照DIN EN ISO 9001:2000标准开发的。

焊接过程实时监控系统

PECO Welding核心业务是为实时监控焊接过程生产智能的测试系统。这是一个带有图形显示的多处理器系统，在μm的范围内，该系统测试和分析焊接的采样频率是几μs。代表PECO Welding，SYS TEC为这个系统接收和测试信号开发了硬件组件。用Freescale 的PowerPC作为计算机的内核，定义的值被放置在所设计的56个数字量和16个模拟量I/O上。考虑到焊接设备工作在恶劣环境中，一个解决方案是将无限制的干扰标准化。与其它处理器和整个系统中PLD的通信是通过地址/数据线实现的。为了实现所需的总线时间，用自带的PLD、一个CAN和一个RS-232接口就能完美实现这个功能。仅用32位的处理器就能实现其高速、精确、计算和灵活性的特性。在这个项目中，SYS TEC可以利用Freescale PowerPC和 PLD程序。我们在设计用于工业控制的电路板有关电磁电容兼容的经验是满足焊接机器所需高电磁电容兼容性的确定性基础。组装线工作是在SYS TEC完成的，在这个项目中，符合技术参数的产品测试需要专门的质量要求。与开发产品工程师紧密的联系，能确保质量并能根据客户需求变化快速更改设计方案。

气压抽取和转化装置的火花探测系统

火灾是由木材加工的碎片造成的，在自动控制系统中食物、饲料、纺织品、皮革和化工的运转都有火灾的风险。闷烧的火和灰尘的爆炸能从机器上产生火花。用高灵敏的传感器来探测火花，如果需要，可以用一个微控制器模块来获得和评估传感器的数据，并指示灭火过程。

激活传感器需要一个专门的装置，它能根据所得到信息为探测到电缆的断开、短路做出诊断。传感器的数据由微控制器处理并通过一个CANopen网络传送到中心主设备上，每个主设备能分配高达48个节点。

在一个高级的CANopen网络上主设备作为一个CANopen I/O设备运转，操作终端显示传输的数据、所探测到的信息并转移潜在的灾难。SYS TEC开发一种高性能的控制器系统用于实时的，在板的外围设备进行基于CANopen的通讯。在这个案例中，硬软件都是SYS TEC开发设计的。SYS TEC的PLC运行时系统可以裁剪为客户所定制的系统，并能无缝集成到模块上。控制系统能并行执行PLC程序与客户自定义的并能在运行期间下载的C语言程序。在这个系统中，高效的操作系统能像通信过程一样优先执行探测火花和火花运行趋势的程序。连接两个CAN网络的接口是由SYS TEC可实例化的CANopen协议栈创建的。控制系统的数据处理程序能用C语言和任何符合IEC61131-3的PLC语言编写，所有的程序组成部分都能下载到OpenPCS开发环境中。这里的数据传输也是用CAN总线的CANopen实现的。集成的网关服务器能在下属CAN总线段传输CAN信息。用C语言和IEC61131-3语言编写的程序可以免费用OpenPCS附带工具测试。数据处理的结果传输给PLC程序变量，以这种方式能用OpenPCS的在线测试启动监控和处理数据。另外，通过各自的CANopen实例对象词典，可用的CANopen接口能提供读或写数据的机会。SYS TEC为数据传输服务设计开发了必需的软件部分。

应用于木材工业的超声波探伤仪

在木材工业中，自动测试系统是为了保证其质量。GreCon为检查硬纸板的质量开发了一种超声波探伤仪（Ultrasound Camera）装置。涂布量的质量取决与不同的过程参数，如压力因素、布料的含水量和胶水的老化度。对于高质量的测试，为了保证同一条件，超声波探伤仪实现了连续自动地校准和污染物的检测，自检提高了可靠性和操作安全性。因此根据质量和生产流程，该系统为生产过程提供了重要的信息。这个测量系统在它的构成上是标准组件，根据纸板的宽度，最多可安装48个超声波探伤仪，每个探伤仪为微控制器模块提供开关量和模拟量的测量数据。将超声波探伤仪依次连接到一个CAN总线的主设备上，主设备将所收集到的预处理数据传输给基于PC的可视化、诊断系统。由于高速的生产速度达到4m/s，故开发了一个快速获得数据的系统。以高达500kS/s的速度处理所获得到的模拟量数据。这个任务是由微控制器控制的高性能的FPGA完成的。微控制器的组装是由SYS TEC开发的，硬件设计是基于无误操作和最少的原料成本。SYS TEC实现了有静电和接线间干扰的情况下的无误操作的研究，这种无误操作超过了标准需求。SYS TEC为控制FPGA的组装开发了基本的软件；为启动和诊断设计了基于PC的系统，该系统通过CAN与硬件通信，通过RS-232与CANopen通信。

组装线工作
这两个项目的产品都在SYS TEC组装，每年的产量超过1000。根据GreCon质量要求，SYS TEC开发并优化了测试设备，该测试设备检测所有预定义的参数限制的功能。为保证质量，所有的测试值都被保存并供GreCon随时查阅。

前灯测试设备

AUTOMOTIVE LIGHTING Reutlingen GmbH是一个生产机动车前灯的厂商。作为合作开发项目，SYS TEC开发和生产了手动的前灯测试设备和半自动测试机动车前灯的设备。这个设备被用在前灯开发，仿真，测试和分析一系列组件上。前灯测试设备被设计成模块插入到系统中，并可为不同的应用组装。通常，所有的配置函数都是PC完成的。但是，个别的函数也可直接由前灯测试设备操作。开发的一个要点就是SYS TEC在工业通信上利用USB通信方面的专业知识。一个强大的放置在USB接口上的COM对象服务器用来作PC。用这种方法，当创建PC软件时用户是独立的。与AUTOMOTIVE LIGHTING Reutlingen GmbH亲密合作开发，SYS TEC（原型产品和产品）生产的复杂设备对于我们的客户来说是有独特的优势。开发工程师直接管理项目，监视产品的测试，使其符合技术参数。在本项目中，完善的工作包含说明书、硬件开发、软件开发、集成和验证，原型产品到少量的产品。

前灯测试设备

• 前灯的开关电压为36V，电流为20A
• 访问前灯和前灯电子时产生离散的，协调的信号
• 评估前灯的电子所发的离散信号
• 通过串口(LIN，CAN)与前灯通信
• 扩展测试函数通过USB接口(USB2.0)与PC的通信