某大型商用車製造商正在測試轉台上測試多種動力總成配置，包括柴油發動機、燃料電池和電驅係統。為確保測試結果的可複現性，Softing Engineering & Solutions 公司開發設計的車輛遠程控製係統通過采用倍福 EtherCAT 總線與嵌入式控製器，直接接入卡車 CAN 總線係統，實現對換擋等功能的精準控製。
緊湊型控製盒通過車輛專用適配器線束與車載電子係統連接。控製盒接收經 TwinCAT 軟件修改的 CAN 報文，並將其注入車輛通信係統
該商用車製造商在 Wörth 工廠的從道路到實驗室（Road-to-Rig，R2R）試驗台上對其旗下各品牌銷往全球的所有車型係列進行測試。這套係統可初步展示在 R2R 試驗台上模擬的各種環境條件與動態駕駛場景：通過大功率風扇和巨型冷卻裝置，能夠生成變化多端的氣候環境以及時速達 100 公裏的模擬氣流。“該商用車製造商借助該試驗台驗證不同動力總成配置在實際工況下與車輛其它功能係統、車輛上層結構及駕駛室的協同表現。”倍福汽車行業經理 Jörg Rottkord 表示。典型測試項目包括各類電池與氫燃料電池的續航研究，以及柴油卡車的能耗與尾氣排放測量。
由you於yu車che輛liang抵di達da試shi驗yan台tai時shi測ce量liang設she備bei已yi準zhun備bei就jiu緒xu，測ce試shi人ren員yuan僅jin需xu完wan成cheng卡ka車che的de就jiu位wei調tiao試shi，即ji用yong鏈lian條tiao將jiang車che輛liang牢lao固gu固gu定ding，並bing為wei各ge項xiang測ce試shi做zuo好hao準zhun備bei。此ci項xiang工gong作zuo還hai包bao括kuo安an裝zhuang遠yuan程cheng控kong製zhi係xi統tong，並bing將jiang其qi與yu車che載zai電dian子zi設she備bei相xiang連lian接jie。
01
試驗台電子係統控製換擋與油門踏板位置
通過遠程控製係統，工作人員可從控製站經由試驗台自動化係統，遠程操控車輛的重要功能，包括駕駛模式、擋位選擇、巡航控製、緩速器及油門踏板位置等。“這使得商用車製造商能夠在試驗台上，以真實駕駛環境完成諸多複雜測量，並獲得高度可重複的結果。”Tobias Kolb 博士著重強調了該遠程控製係統的優勢。
係統由一個安裝在車輛內的緊湊型控製盒（通過車輛專用適配器線束與車載電子係統連接）、kongzhizhanneidelingyigejieshouhe，yijiyongzuoweishiyantaizidonghuajiekoudebeifuqianrushikongzhiqi。yuanchengkongzhihejiangshiyantaizidonghuaxitongdeshedingzhizhuanhuanweishiyongyucheliang CAN 總線的對應報文，並輸入車載電子係統。“為此，我們會在車輛 CAN 總線的合適節點處將其斷開。”在 Softing Engineering & Solutions 公司從事汽車試驗台開發工作的 Tobias Kolb 博士解釋道。
02
基於 PC 的控製技術實現車載電子係統接入
盡(jin)管(guan)聽(ting)起(qi)來(lai)簡(jian)單(dan)，但(dan)該(gai)過(guo)程(cheng)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)專(zhuan)業(ye)技(ji)術(shu)知(zhi)識(shi)。測(ce)試(shi)流(liu)程(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)離(li)不(bu)開(kai)車(che)輛(liang)通(tong)用(yong)動(dong)力(li)總(zong)成(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)支(zhi)持(chi)。此(ci)外(wai)，必(bi)須(xu)對(dui)特(te)定(ding) CAN 報文（如用於換擋控製的指令）進行篩選、重構，並通過校驗驗證後重新注入數據流。
為此，Softing 采用了我們提供的 CX20x0 嵌入式控製器與帶有多路 CAN 接口 的 EtherCAT 端子模塊 EL6751。”
—— 倍福汽車行業經理
Jörg Rottkord
“然而，必須采用智能方法來篩選整車 CAN 網絡中的報文。”負責遠程控製編程的 David Welsch zhichu。liru，xitongjinxutiqudaixiuzhengdebaowen，jingxiugaihouzhongxinzhurucheliangwangluo。yihuandangcaozuoweili，qishedingzhisuihoujiangyoushiyantaizidonghuaxitongfachu。beifu TwinCAT 軟件會實時計算所需數據，並將其寫入對應 CAN 幀。“隨後，係統會以正確的 CAN 報文標識符和校驗，將該幀實時發送回車輛。”Tobias Kolb 博士解釋道。遠程控製係統的兩大核心功能包括通過雙通道 EtherCAT 端子模塊 EL2502 生成雙路反向 PWM 信號，分別模擬換擋指令與油門踏板傳感器信號。
03
基於 PC 的控製技術助力實現可複現測試流程
以(yi)往(wang)駕(jia)駛(shi)員(yuan)需(xu)在(zai)極(ji)端(duan)溫(wen)度(du)環(huan)境(jing)下(xia)手(shou)動(dong)執(zhi)行(xing)測(ce)試(shi)流(liu)程(cheng)，如(ru)今(jin)該(gai)商(shang)用(yong)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)借(jie)助(zhu)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，能(neng)夠(gou)以(yi)高(gao)精(jing)度(du)與(yu)可(ke)重(zhong)複(fu)性(xing)完(wan)成(cheng)多(duo)樣(yang)化(hua)測(ce)試(shi)場(chang)景(jing) — 既可按照預設序列全自動運行，也可根據需要通過控製站手動操控。“自動化流程與可複現的結果帶來了巨大的附加值。”Jörg Rottkord 強調道。
遠程控製係統開發者 Tobias Kolb 博士指出選擇基於 PC 的控製技術的兩大理由：嵌入式控製器與 EtherCAT 端子模塊采用模塊化緊湊型設計，且軟硬件成本顯著低於傳統的快速原型係統。“由於 TwinCAT 可作為免費開發環境使用，實際僅需支付 Runtime 授權費用。”Tobias Kolb 博士補充道。“我們還能直接在搭載 Windows 係統的 CX20x0 嵌入式控製器上運行該開發係統。
基於 PC 的控製技術的還有一個重要優勢，即通過采用相同規格但不同 CPU 的嵌入式控製器，可輕鬆按需調整計算性能。”
—— Jörg Rottkord
基於 PC 的控製的靈活性與開放性幫助 Tobias Kolb 博士解決了一個配置難題：“部分車輛以 500 kbit/s 的速率下進行信息傳輸，其它車輛則采用 667 kbit/s。因此，在車輛更換操作過程中，CAN 接口需具備在運行狀態下在這兩種比特率之間進行切換的能力。“倍福提供的示例程序為該功能的實現提供了極大助力。”David Welsch 補充道。
遠程控製係統共采用四路 CAN 接口：其中兩路負責與卡車進行報文收發通信，另外兩路用於集成既有係統以及在異步模式下配置其它 CAN 設備。“這正是對基於 PC 的控製技術的模塊化特性與易擴展性優勢的生動體現，特別是考慮到未來新一代車輛將采用 CAN FD 作為通信係統。”Jörg Rottkord 強調。倍福通過 EtherCAT 端子模塊 EL6753 支持 CAN FD 物理層，該模塊既能處理靈活數據速率（FD），也可支持最高 64 字節的擴展數據字段。其強大的 CANopen 協議實現方案可確保任何 CANopen 設備都能無縫集成到 EtherCAT 端子模塊網絡中。
項目參與者合影（從左至右）：Franek Dodek（倍福巴林根分公司銷售）、David Welsch （軟件開發工程師）、Carsten Hafner（戴姆勒卡車公司高級試驗台工程師）、Tobias Kolb 博士（Softing Engineering & Solutions 公司汽車試驗台開發者）、Max Brunner（倍福慕尼黑分公司銷售工程師）和 Jörg Rottkord（倍福汽車行業經理）
TwinSAFE 為安全運行保駕護航
安全在試驗台技術中至關重要，就試驗台遠程控製係統而言，它采用 Safety over EtherCAT（FSoE）協議與 TwinSAFE 端duan子zi模mo塊kuai實shi現xian安an全quan保bao障zhang。遠yuan程cheng控kong製zhi係xi統tong通tong過guo觸chu點dian接jie入ru樓lou宇yu自zi動dong化hua係xi統tong的de急ji停ting回hui路lu。車che輛liang與yu控kong製zhi站zhan內nei均jun裝zhuang有you急ji停ting裝zhuang置zhi，觸chu發fa時shi即ji切qie斷duan與yu車che輛liang的de通tong信xin。此ci時shi卡ka車che將jiang進jin入ru緊jin急ji模mo式shi，試shi驗yan台tai切qie換huan至zhi安an全quan狀zhuang態tai。此ci外wai，係xi統tong通tong過guo試shi驗yan台tai與yu遠yuan程cheng控kong製zhi經jing由you EtherCAT 交換的生命周期位，持續監測通信狀態。
“我們將這款遠程控製係統視為眾多汽車項目的標杆方案。”Tobias Kolb 博士強調該方案的潛力時指出。借助倍福開放式模塊化的控製技術與 EtherCAT，能夠以高性價比實現接試驗台與配備各類外圍設備的車輛之間的高效網關連接。
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於1980年(nian)，總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)德(de)國(guo)威(wei)爾(er)市(shi)。作(zuo)為(wei)全(quan)球(qiu)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)驅(qu)動(dong)者(zhe)，倍(bei)福(fu)定(ding)義(yi)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)標(biao)準(zhun)，是(shi)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)者(zhe)和(he)推(tui)動(dong)者(zhe)。公(gong)司(si)所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)業(ye) PC、I/O 和現場總線組件、驅動技術、自動化軟件、無(wu)控(kong)製(zhi)櫃(gui)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)圖(tu)像(xiang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)既(ji)可(ke)作(zuo)為(wei)獨(du)立(li)的(de)組(zu)件(jian)使(shi)用(yong)，也(ye)可(ke)將(jiang)它(ta)們(men)集(ji)成(cheng)到(dao)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，適(shi)用(yong)於(yu)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)領(ling)域(yu)。經(jing)過(guo)40多年的發展和努力，倍福已在世界各地設立40家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及75個國家和地區。
倍福於1997年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區，現有員工350人，辦事處遍及國內30座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於半導體、光伏太陽能、風力發電、鋰電池製造、電子製造、汽車製造、機器人、數控機床、包裝機械、煙草機械、塑料加工、物流輸送、流程工業以及智能建築等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於2014年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於PC的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將IT技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
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