Functional safety in can open communication for electric motor controller

The rapid advancement of technology has led to increased reliance on electric motor controllers in various applications, ranging from industrial automation to automotive systems. Thus ensuring the functional safety of these controllers is very important, especially when they are integrated into complex networks like CANopen. This thesis explores the functional safety mechanisms in CANopen communication, focusing on electric motor controllers. CANopen, a higher-layer protocol based on the Controller Area Network (CAN), facilitates robust communication in distributed control systems. It extends the basic functionalities of CAN, enabling detailed device management, real-time data exchange, and network-wide error handling. The protocol's flexibility and reliability make it a preferred choice for safety-critical applications. Functional safety within CANopen is achieved through mechanisms such as Safety-Related Data Objects (SRDOs), Global Fail-Safe Commands (GFC), and rigorous error detection protocols. SRDOs ensure the integrity of safety-critical data by transmitting redundant information, while GFCs provide a method for immediate system-wide shutdown in the event of a critical fault. The objective of this research is to analyze and test these safety mechanisms through a series of experiments, using a practical setup involving an electric motor controller, Vehicle Control Unit (VCU), and various diagnostic tools. The aim is to validate the effectiveness of CANopen's safety protocols and their implementation in real-world scenarios, so highlighting the importance of data consistency and timely error detection for maintaining system integrity and safety.

Il rapido progresso della tecnologia ha portato a una crescente dipendenza dai controller per motori elettrici in varie applicazioni, che spaziano dall'automazione industriale ai sistemi automobilistici. Pertanto garantire la sicurezza funzionale di questi controller risulta molto importante, soprattutto quando sono integrati in reti complesse come CANopen. Questa tesi esplora i meccanismi di sicurezza funzionale nella comunicazione CANopen, con particolare attenzione ai controller per motori elettrici. CANopen, un protocollo basato sul Controller Area Network (CAN), facilita la comunicazione robusta nei sistemi di controllo distribuiti. Estende le funzionalità di base del CAN, consentendo una gestione dettagliata dei dispositivi, lo scambio di dati in tempo reale e la gestione degli errori a livello di rete. La flessibilità e l'affidabilità del protocollo lo rendono una scelta preferita per applicazioni critiche per la sicurezza. La sicurezza funzionale all'interno di CANopen viene raggiunta attraverso meccanismi come i Safety-Related Data Objects (SRDO), i Global Fail-Safe Commands (GFC) insieme a rigorosi protocolli di rilevamento degli errori. Gli SRDO garantiscono l'integrità dei dati critici per la sicurezza trasmettendo informazioni ridondanti, mentre i GFC forniscono un metodo per l'arresto immediato dell'intero sistema in caso di guasto critico. L'obiettivo di questo lavoro è analizzare e testare questi meccanismi di sicurezza attraverso una serie di esperimenti, utilizzando un setup pratico che coinvolge un controller per motori elettrici, un'unità di controllo del veicolo (VCU) e vari strumenti diagnostici. Lo scopo è validare l'efficacia dei protocolli di sicurezza di CANopen e la loro implementazione in scenari reali, in modo da evidenziare l'importanza della coerenza dei dati e del rilevamento tempestivo degli errori per mantenere l'integrità e la sicurezza del sistema.