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Settore Off-Highway: l'elettronica di comando e controllo

18/02/2021 da HYDAC, pubblicato in Advanced Vehicles

Settore Off-Highway: l'elettronica di comando e controllo

Posted by HYDAC on 18/02/2021

L’implementazione dell’elettronica di controllo e comando nei veicoli stradali è una realtà consolidata da anni e accolta con più o meno entusiasmo, tra i nostalgici dello spinterogeno e i fanatici dell’auto sempre più connessa.

Questa tendenza è stata replicata in maniera del tutto analoga anche per i veicoli non propriamente appartenenti al settore dell’automotive. Parliamo di quel settore che include veicoli per l’agricoltura (es.: trattori e relativi attachments), veicoli per le costruzioni edili (es.: gru edili, autobetoniere), veicoli per il sollevamento di cose e persone (es.: piattaforme aeree, sollevatori telescopici), veicoli municipali (es.: veicoli per la manutenzione e la nettezza urbana) e veicoli per applicazioni speciali (es.: gatti delle nevi); in breve, parliamo delle macchine operatrici mobili o più propriamente dei veicoli appartenenti al settore dell’Off-Highway.

Come nell’automotive, dotare i veicoli dell’Off-Highway di un’elettronica di controllo e comando comporta evidenti vantaggi: dalla compattezza alla versatilità dell’architettura di comando, dagli aspetti di sicurezza funzionale al confort di guida. Nell'articolo "Macchine mobili e connettività: vantaggi e scenari" abbiamo approfondito la tematica del controllo da remoto e la “digitalizzazione” dei sistemi per le macchine mobili.

 

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TTControl, joint-venture di TTTech e Hydac International, sviluppa e commercializza soluzioni per il controllo, il comando e l’interconnessione dei veicoli dell’Off-Highway, nonché offre lo sviluppo di software dedicato alle funzioni macchina e di sicurezza e personalizzato su richiesta del cliente. A seguire nell'articolo approfondiamo:

ECU, nodo centrale delle funzioni macchina

Le centraline di controllo elettronico (ECUs – Electronic Control Units) di TTControl, disponibili in un ampio range di varianti in base a interfacce e I/O, si presentano in un design compatto e robusto, specifico per condizioni ambientali e operative anche estreme cui sarebbero sottoposte nelle tipiche applicazioni dell’Off-Highway.

ECUs TTControlCertificate secondo le normative EN ISO 13849 e IEC 61508, consentono di raggiungere in termini di sicurezza funzionale un Performance Level d (PLd) e un Safety Integrity Level 2 (SIL2). Alcune speciali varianti, destinate in maniera specifica ai veicoli per l’agricoltura, sono certificate secondo normativa ISO 25119, permettendo di raggiungere un AgPLd.

Dal punto di vista tecnico, sono dotate di un processore altamente performante e sono programmabili in C o Codesys. Sono compatibili per il controllo e comando di un ampio range di sensori e attuatori, poiché dotate di un sistema di local I/O digitali, analogici, in frequenza e PWM, e di interfacce di comunicazione CAN e Ethernet 100BASE-TX o T1.

Moduli I/O per un’architettura modulare

Nella progettazione dell’architettura d’automazione nei veicoli dell’Off-Highway, si deve affrontare preliminarmente la seguente scelta progettuale: architettura centralizzata o distribuita. In termini pratici, un’architettura d’automazione centralizzata prevede un solo nodo di controllo, comando ed elaborazione dei dati macchina, quindi una sola centralina in cui convergono tutti i segnali in ingresso e da cui partono tutti i segnali in uscita; in un’architettura d’automazione distribuita, invece, ogni sezione della macchina (motore, cabina, attrezzature) ha un nodo dedicato, che può comunicare con gli altri.

Moduli IO TTControlSe un’architettura centralizzata può risultare più semplice e intuibile, d’altra parta comporta un gran numero di cavi lungo il veicolo, con conseguente incremento dei costi di cablaggio. Si opta per questa scelta nei veicoli semplici e di taglia ridotta. Per veicoli più complessi la scelta progettuale è quasi sempre quella di un’architettura distribuita, in particolare di una centralina (master) che comunichi con nodi remoti (slaves) di distribuzione degli I/O.

TTControl offre un ampio range di moduli I/O che comunicano in rete CAN con la centralina master mediante i protocolli CANopen e CANopen Safety. Questo permette di creare un’architettura, oltre che distribuita, anche modulare e sicura. Dal punto di vista della sicurezza funzionale, è raggiungibile un Performance Level d (PLd). 

TTControl eVision, molto più di un display

 

TTControl_HY-eVision

L’interfaccia operatore di TTControl si chiama eVision, disponibile nelle taglie 5”, 7”, 10.4” e 12”, ed in versione completamente touch screen o con tasti laterali. Dal punto di vista costruttivo si presenta come un display polarizzato ad altissima definizione (luminosità fino a 1000 cd/m2 e contrasto fino a 1200:1) ed estremamente robusto (IP65).

Tecnicamente è dotato di processore ARM Cortex A8 da 800 MHz, memoria flash fino a 1 GB e RAM da 512 MB, interfacce CAN (fino a 4), USB 2.0, Ethernet, RS-232, moduli Wi-Fi, GSM e GPS, ingressi per videocamera analogica (fino a 4) visualizzabili simultaneamente. Come per le centraline, è programmabile in linguaggio C o CodeSys, quindi con una propria logica di gestione dei segnali e delle periferiche. Riduttivo continuare a chiamarlo “visualizzatore”.

Macchina connessa: TTConnect Wave e TTConnect Cloud

TTConnect Wave è il gateway di TTControl che, dotato di SIM con traffico dati, trasferisce ciclicamente ed in maniera sicura su TTConnect Cloud misure e allarmi di stato ricevuti dalla rete CAN del veicolo.

La ridondanza delle interfacce di connessione consente di ottimizzare l’invio dei dati che, in caso di assenza di rete, sono storicizzati nella memoria di bordo e inviati al cloud non appena il veicolo torna in una zona con presenza di campo.

TTConnect-Wave_FrontLa TTConnect Wave, installata sul veicolo, deve essere collegata all’unità elettronica di controllo (ECU) attraverso il CAN bus, così ottiene le misure rilevate dai sensori e quelle di diagnosi della ECU. Il gateway può inviare al cloud anche le informazioni di posizione del veicolo grazie all’interfaccia GNSS. Il dispositivo integra un giroscopio e un accelerometro che consentono all’utente di conoscere l’attuale assetto della macchina ed essere informato di eventuali situazioni problematiche.

La gestione e la configurazione del gateway è semplice ed intuitiva, infatti bastano pochi click sul proprio account TTConnect Cloud per impostare i parametri del gateway e scegliere i dati che devono essere inviati al cloud.

 

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