Şanzıman Sistemleri İzleme CANBUS to TCP Gateway

Ağır İş Makinelerinin şanzıman sistemlerini CANBUS to MODBUS TCP/IP Dönüştürücü ile izleme, veri toplama ve yazılım güncelleme

Otomotiv endüstrisinde, özellikle ağır iş makineleri (ekskavatörler, kamyonlar, traktörler vb.) gibi araçların şanzıman sistemlerinin uzaktan izlenmesi ve yazılım güncellemeleri, CANBUS ve Modbus TCP/IP gateway entegrasyonunun kritik bir uygulamasıdır. İş makineleri gibi ağır vasıta araçların şanzıman sistemlerinin uzaktan izlenmesi ve yazılım yüklenmesi, CANBUS ve Modbus TCP/IP to CANBUS gateway kullanılarak gerçekleştirilebilen ileri düzey bir uygulamadır. Bu sistem genellikle fleet management (filo yönetimi), predictive maintenance (öngörücü bakım), uzaktan teşhis (remote diagnostics) ve yazılım güncellemeleri (OTA – Over-the-Air updates) gibi amaçlarla kullanılır. Bu süreci teknik detaylarıyla açıklayalım:

1. Şanzıman Sistemlerinde CANBUS Kullanımı:

Ağır iş makinelerinin şanzıman sistemleri, genellikle bir ECU (Electronic Control Unit) veya TCU (Transmission Control Unit) tarafından yönetilir. Bu kontrol üniteleri, araçtaki diğer sistemlerle (motor, fren, hidrolik sistemler) iletişim kurmak için CANBUS protokolünü kullanır. CANBUS üzerinden iletilen veriler şunları içerebilir:

• Anlık şanzıman durumu (Hangi viteste olduğu, kavrama durumu)
• Yağ basıncı ve sıcaklık değerleri
• Motor ile şanzıman arasındaki senkronizasyon durumu
• Tork ve RPM verileri
• Arıza kodları (DTC - Diagnostic Trouble Codes)
• Yazılım versiyon bilgisi.

2. Modbus TCP/IP to CANBUS Gateway'in Rolü:

Bu gateway cihazı, şanzıman sisteminin CANBUS ağına erişmek ve verileri Ethernet üzerinden Modbus TCP/IP formatında iletmek için kullanılır. İşleyiş şu şekildedir:

• CANBUS Mesajlarını Okuma: Gateway, CANBUS üzerindeki belirli CAN ID'lere (örneğin, 0x18FEF100) sahip mesajları dinler ve bunları Modbus TCP/IP register'larına eşler.

• Modbus TCP/IP Üzerinden Erişim: Merkezi bir sistem (SCADA, PLC veya bulut sunucusu), Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e bağlanarak CANBUS verilerini okur veya yazar.

• Yazılım Güncellemesi: Gateway, CANBUS üzerinden ECU/TCU'ya yeni yazılım yüklemek için firmware update paketlerini iletebilir.

3. Uzaktan İzleme Örneği (Teknik Detaylar):

Bir ekskavatörün şanzıman sisteminin uzaktan izlenmesi için aşağıdaki adımlar takip edilir:

a. CANBUS Mesajlarının Yapısı:

• CANBUS mesajları, 11-bit veya 29-bit ID ile tanımlanır ve 8 byte'lık veri alanına sahiptir.
  Örneğin, şanzıman sıcaklığı için bir CAN mesajı:

  • CAN ID: 0x18FEF100 (J1939 standardına göre),

  • Data: [0x23, 0x45, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00] (hex formatında),

  • Anlamı: İlk 2 byte, sıcaklık değerini temsil eder (0x2345 = 90.5°C).

b. Modbus TCP/IP Eşleme:

• Gateway, CANBUS mesajlarını Modbus register'larına eşler.
  Örneğin:

  • Modbus Register 40001: Şanzıman sıcaklığı (90.5°C),

  • Modbus Register 40002: Vites pozisyonu (3. vites),

  • Modbus Register 40003: Hata kodu (örn: 0x0000 = hata yok).

c. Veri Toplama ve Analiz:

• Merkezi bir SCADA sistemi, Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e bağlanır ve register'ları periyodik olarak okur.

• Anormal değerler (örn: sıcaklık > 100°C) tespit edildiğinde, operatöre uyarı gönderilir.

4. Yazılım Güncellemesi Örneği (Firmware Flashing):

Şanzıman ECU'suna yeni yazılım yüklemek için aşağıdaki adımlar izlenir:

a. Bootloader Moduna Geçiş:

• Gateway, CANBUS üzerinden ECU'ya özel bir bootloader komutu gönderir (örn: 0x2E 0x00).
  Bu komut, ECU'yu yazılım güncellemesine hazırlar.

b. Firmware Paketinin İletimi:

• Yazılım dosyası (hex/bin formatında), Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e aktarılır.

• Gateway, firmware paketini CANBUS üzerinden parçalara bölerek (CAN mesajlarıyla) ECU'ya iletir.
  Örneğin:

  • CAN ID: 0x18EBFF00 (firmware update için özel ID),

  • Data: [0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xAB, 0xCD, 0xEF] (firmware parçası).

c. Doğrulama ve Aktivasyon:

• Firmware transferi tamamlandığında, ECU checksum doğrulaması yapar.

• Başarılıysa, gateway CANBUS üzerinden aktivasyon komutu gönderir (0x31 0x01).

5. Teknik Zorluklar ve Çözümler:

1. CANBUS Hızı ve Güvenilirlik:

   • CANBUS genellikle 250 kbit/s ile 1 Mbit/s hızlarında çalışır. Büyük firmware dosyaları aktarılırken zamanlama optimizasyonu gerekir.

   • Çözüm: Paketlerin CRC checksum ile doğrulanması ve yeniden gönderim mekanizması.

2. Güvenlik:

   • Yazılım güncellemeleri sırasında yetkisiz erişimi engellemek için güvenlik protokolleri (örn: Secure Boot, şifreleme) kullanılır.

3. J1939 Standardı:

   • Ağır iş makinelerinde J1939 protokolü yaygındır. Gateway'in J1939 parametre gruplarını (PGN'leri) desteklemesi gerekir.
     Örneğin:

     • PGN 65262: Transmission Control (Vites bilgisi),

     • PGN 65263: Transmission Temperature.

6. Gerçek Dünya Örneği: Bir Maden Kamyonunun İzlenmesi

Senaryo:
Bir maden şirketi, sahada çalışan 20 adet ağır kamyonun şanzıman sistemlerini uzaktan izlemek ve yazılım güncellemelerini havadan (OTA) yapmak istiyor.

Çözüm:

• Her kamyona bir Modbus TCP/IP to CANBUS gateway entegre edilir.

• Gateway, kamyonun CANBUS ağına bağlanır ve şanzıman ECU'sundan verileri toplar.

• Veriler, Modbus TCP/IP üzerinden merkezi bir sunucuya aktarılır.

• Sunucu, anormal durumları (örn: aşırı ısınma) tespit eder ve bakım ekiplerine uyarı gönderir.

• Yeni yazılım sürümleri, gateway üzerinden kamyonlara OTA olarak yüklenir.

Kullanılan Donanım/Yazılım:

• Gateway: HMS Networks Anybus X-gateway (Modbus TCP to CAN),

• ECU Yazılımı: Vector CANoe (simülasyon ve test için),

• Merkezi Sistem: Ignition SCADA (veri görselleştirme ve analiz).

7. Gerçek Hayattan Diğer Şanzıman Kontrolü Uygulama Örnekleri

1. John Deere Tarım Makineleri

   • John Deere’ın büyük traktörlerinde CANBUS tabanlı şanzıman kontrol sistemleri bulunur.
   • Çiftlik yönetim sistemleri, CANBUS-MQTT bağlantıları üzerinden traktörlerin motor ve şanzıman verilerini izler.
   • Traktörlerin şanzıman kontrol yazılımı uzaktan güncellenebilir.

2. Caterpillar İş Makineleri

   • Caterpillar’ın büyük ekskavatör ve dozerleri, şanzıman sistemlerini CANBUS üzerinden kontrol eder.
   • VisionLink Telematics sistemi, CANBUS gateway kullanarak uzaktan veri izlemesi yapar.

3. Volvo Trucks ve Kamyon Filoları

   • Volvo kamyonlarında şanzıman ve motor haberleşmesi CANBUS üzerinden sağlanır.
   • Volvo Remote Programming ile ECU ve TCU yazılımları uzaktan güncellenebilir.

4. Demiryolu Sistemlerinde CANBUS Kullanımı

   • Siemens ve Bombardier gibi firmalar, CANBUS ile trenlerin şanzıman ve motor kontrol sistemlerini yönetir.
   • Uzaktan takip ve yazılım güncelleme için CANBUS gateway'ler kullanılır.

Sonuç:

Modbus TCP/IP to CANBUS gateway cihazınız, ağır iş makinelerinin şanzıman sistemlerini hem izlemek hem de yazılım güncellemeleri yapmak için güçlü bir araçtır. CANBUS protokolünün teknik detaylarını (ID'ler, J1939 PGN'leri) ve Modbus eşleme mantığını doğru şekilde yapılandırarak, endüstriyel IoT uygulamalarınızı kolaylıkla hayata geçirebilirsiniz.