EtherCAT - Giải pháp điều khiển hiệu suất cao

Với nhiều thập kỷ tiến bộ, kiến trúc hệ thống cho thiết bị tự động hóa đã dần chuyển từ hệ thống điều khiển tập trung thông thường, bao gồm điều khiển thông qua các bảng mở rộng plug-in, sang hệ thống điều khiển phi tập trung. Xu hướng này đã thúc đẩy nhiều giao thức được triển khai và xuất bản hơn, trong đó EtherCAT là công nghệ truyền thông rất được ưa chuộng nhờ những ưu điểm của nó - tính mở, đồng bộ hóa độ chính xác cao, hiệu suất thời gian thực tốt, chi phí phần cứng thấp và triển khai dễ dàng. Do đó, EtherCAT được giới thiệu và áp dụng rộng rãi bởi nhiều nhà sản xuất thiết bị và hệ thống tự động hóa lớn.

Tại sao lại sử dụng EtherCAT?

EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology) là một fieldbus truyền thông công nghiệp được xây dựng trên mạng Ethernet. Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, EtherCAT đã nổi lên như một lựa chọn chủ đạo nhờ khả năng giao tiếp cực nhanh và theo thời gian thực, hoàn toàn phù hợp với mục tiêu theo đuổi độ chính xác cao, hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí của ngành.

EtherCAT là công nghệ Ethernet công nghiệp nhanh nhất dành cho các ứng dụng tự động hóa trong đó có điều khiển máy móc. Nó đạt được khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáng tin cậy và hiệu quả thông qua Ethernet với thời gian chu kỳ ngắn (100 µs) để làm mới dữ liệu. Nó có thể kết nối với mô-đun I/O, động cơ servo, động cơ bước, bộ mã hóa - Encoder, cảm biến thông minh, v.v. Tất cả các thiết bị Slave EtherCAT đều được trang bị hai cổng EtherCAT, cho phép cấu trúc liên kết mạng linh hoạt giúp tránh các phần cứng bổ sung như bộ chuyển mạch, bộ tập trung hoặc bộ định tuyến. So với các hệ thống thông thường sử dụng bo mạch điều khiển chuyển động có chi phí cao và hệ thống cáp phức tạp, lợi thế của EtherCAT cho phép nó trở thành nhân tố thay đổi cuộc chơi.

Tại sao là ICP DAS?

ICP DAS cung cấp cho khách hàng giải pháp EtherCAT toàn diện. Một loạt sản phẩm bao gồm: bảng mạch chủ, bộ điều khiển chuyển động (EtherCAT master) và nhiều thiết bị Slave, cung cấp khả năng tương thích với nhiều thương hiệu khác nhau. Các thiết bị Master có khả năng cập nhật nhiều thiết bị Slave trong thời gian thực, với thời gian chu kỳ lên tới một mili giây. Chức năng này cho phép sử dụng nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm điều khiển chuyển động cho các thiết bị 32 trục và nhiều nhóm thiết bị một trục.

Một số sản phẩm ICP DAS EtherCAT Master tuân theo tiêu chuẩn IEC 61131 và bao gồm các chức năng SoftPLC, cho phép khách hàng tích hợp các thiết bị EtherCAT Slave của các thương hiệu khác nhau một cách dễ dàng. Đối với các thiết bị Slave, ICP DAS cung cấp các mô-đun I/O, bộ chuyển đổi, Gateway, module điều khiển chuyển động, v.v. Các sản phẩm ICP DAS EtherCAT, với hiệu suất vượt trội và theo thời gian thực, giảm tải trong hệ thống một cách hiệu quả và cải thiện khả năng kiểm soát, độ chính xác và hiệu quả sản xuất.

Những lợi ích

• Hệ thống EtherCAT dễ phát triển

Thiết bị EtherCAT Master của ICP DAS cung cấp thư viện C hoàn chỉnh và dễ sử dụng, hỗ trợ hầu hết các công cụ lập trình trên thị trường. Các hàm API rút ngắn đáng kể thời gian phát triển của hệ thống EtherCAT vì người dùng chỉ cần thực hiện các lệnh gọi hàm tương ứng.

• Khả năng tương thích cao

Các thiết bị có trong giải pháp ICP DAS EtherCAT đã trải qua thử nghiệm thành công bằng cách sử dụng Công cụ kiểm tra sự phù hợp EtherCAT (CTT), đảm bảo rằng các driver servo EtherCAT khác nhau được sử dụng có thể được tích hợp với các sản phẩm EtherCAT của bên thứ ba. Tính linh hoạt cho phép người dùng chọn bất kỳ thành phần EtherCAT nào theo yêu cầu mà không gặp vấn đề về tương thích.

• Đồng hồ phân tán để đồng bộ hóa có độ chính xác cao

Cơ chế đồng hồ phân tán (Distributed Clock) EtherCAT cho phép hoạt động đồng bộ hóa các đồng hồ cục bộ trong tất cả các thiết bị EtherCAT, từ đó điều khiển đồng bộ từng thiết bị và đảm bảo độ giật trong hệ thống trong vòng 1μs. Chức năng DC trong EtherCAT Slave hỗ trợ hoạt động đồng bộ đa trục trong đó các ngắt được điều khiển hoặc đầu vào và đầu ra kỹ thuật số được kích hoạt.

• Thiết lập hệ thống dễ dàng với các địa chỉ nút được gán tự động

Việc định cấu hình hệ thống EtherCAT tương đối đơn giản hơn các hệ thống fieldbus truyền thống. Địa chỉ nút được tự động gán và định cấu hình trên hệ thống EtherCAT mà không cần điều chỉnh mạng. Thông tin chẩn đoán tích hợp xác định chính xác lỗi mà không cần cấu hình bộ chuyển mạch hoặc xử lý phức tạp các địa chỉ MAC và IP.

Các ứng dụng

Mô-đun ICP DAS EtherCAT phù hợp cho các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi sự nhanh chóng, chi phí đi dây thấp, thiết kế tiết kiệm không gian và điều khiển chuyển động một hoặc nhiều trục. Một số ví dụ đáng chú ý bao gồm giám sát IC Test Handlers, hệ thống giám sát quy trình cho máy phủ chân không và hệ thống giám sát cho dây chuyền sản xuất ổ đĩa cứng. Các ứng dụng cũng bao gồm các hệ thống điều khiển chuyển động AOI đa trục cho dây chuyền lắp ráp ô tô, điều khiển từ xa các bộ điều khiển liên tục, mô phỏng chuyển động, v.v.

Trong số rất nhiều ứng dụng, bảng điều khiển chuyển động đa trục ICP DAS EtherCAT của dòng ECAT-M801 đã được triển khai để điều khiển bộ truyền động đa trục của bộ điều khiển liên tục. Robot liên tục với độ linh hoạt cao được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Năng lượng Hạt nhân (Atomic Energy Council of Taiwan Government) để dọn dẹp và tháo dỡ các cơ sở hạt nhân.

Trong quá trình tháo dỡ, thiết bị, bộ phận và phương tiện chứa hàm lượng chất gây ô nhiễm phóng xạ cao gây nguy hiểm cho sức khỏe của người lao động tại chỗ. Do đó, Viện Nghiên cứu Năng lượng Hạt nhân sử dụng Robot thao tác liên tục để thu thập dữ liệu khảo sát chất thải từ hiện trường nhằm trực quan hóa và phân tích dữ liệu. Do đó, nhân viên quản lý sẽ có thể ước tính khối lượng công việc, tối ưu hóa công việc tháo dỡ và giảm thiểu mức độ tiếp xúc với bức xạ của nhân viên.

Sau khi hoàn thành việc khảo sát tại chỗ, Robot thao tác có thể được trang bị các công cụ để tháo dỡ cơ sở. Việc điều khiển robot được kích hoạt bằng cách kết nối tất cả các dây cáp với bộ truyền động tuyến tính tương ứng bên trong hộp điều khiển.

Bộ truyền động tuyến tính đa trục bên trong hộp điều khiển

Với 30 năm trong ngành tự động hóa, ICP DAS không ngừng tiến bộ trong việc đưa ra các giải pháp đa dạng. Chúng tôi cung cấp các giải pháp điều khiển chuyển động EtherCAT, tập trung vào các hệ thống điều khiển phi tập trung, để đáp ứng yêu cầu về thời gian chu kỳ ngắn để làm mới dữ liệu, độ trễ thấp để đồng bộ hóa chính xác trong hệ thống truyền thông và chi phí phần cứng thấp. Chúng tôi cam kết mở rộng các dòng sản phẩm và tối ưu hóa các giải pháp để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu cụ thể của khách hàng trong tương lai.