隨著IT技術(shù)的發(fā)展,CPU的速度越來(lái)越快,網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越發(fā)達(dá)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,那么自動(dòng)化控制系統(tǒng)是否也可借力得到提高或改善呢?
其實(shí),控制系統(tǒng)提供商一直在提高著PLC的CPU速度,有效提高了PLC的運(yùn)算時(shí)間和處理復(fù)雜算法的能力,但卻有限提高了系統(tǒng)的性能——我們?cè)趹?yīng)用中發(fā)現(xiàn),無(wú)論CPU的速度如何提高,PLC的算法如何改善,但對(duì)整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)的影響微乎其微。這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線通訊是瓶頸,阻礙了系統(tǒng)性能的提升。因此,更充分地利用IT技術(shù)成果,改善自動(dòng)化通訊技術(shù),才是解決方案。
借助以太網(wǎng)現(xiàn)有協(xié)議框架及其100M的帶寬資源,行業(yè)領(lǐng)先的自動(dòng)化廠家根據(jù)自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,在現(xiàn)有的以太網(wǎng)協(xié)議上進(jìn)行相應(yīng)的修改,推出了不同的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),比較流行的有EtherCAT、Sercos III、Profinet、Powerlink、Ethernet/IP等。其中EtherCAT因其高性能、高靈活性、使用方便及其完全開(kāi)放性尤其引人注目。美國(guó)《控制工程》雜志2010年五月發(fā)布的讀者調(diào)查反映了實(shí)時(shí)高性能工業(yè)以太網(wǎng)的市場(chǎng)認(rèn)可度和應(yīng)用狀況,其中EtherCAT占據(jù)頭名,在選擇要素里面性能指標(biāo)占據(jù)了最重要的位置,而應(yīng)用行業(yè)中物料搬運(yùn)、機(jī)器人、數(shù)控、包裝機(jī)械比較集中。
EtherCAT是工業(yè)以太網(wǎng)通訊技術(shù),它有更快的通訊速度,如1000個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)的數(shù)據(jù)刷新周期僅為30微秒,而100個(gè)伺服軸(每個(gè)軸8byteIN+OUT)的刷新周期也僅為100微秒。此外,EtherCAT還可優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使原來(lái)傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線四層循環(huán)結(jié)構(gòu)改善為僅有兩層的結(jié)構(gòu)——PLC運(yùn)算循環(huán)及EtherCAT總線循環(huán)。相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng),底層I/O的響應(yīng)時(shí)間大大縮減控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,最多僅需兩個(gè)PLC循環(huán)周期就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的刷新。因此,EtherCAT打破了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊瓶頸,解放了PLC或PC的CPU性能,從而大大提高了系統(tǒng)性能。同時(shí),EtherCAT的“一網(wǎng)到底”的特性也是其亮點(diǎn)之一。從主站到系統(tǒng)最末端的所有從站設(shè)備均實(shí)現(xiàn)EtherCAT通訊,系統(tǒng)中無(wú)需再有協(xié)議轉(zhuǎn)換,一個(gè)通訊系統(tǒng)滿足了主控,I/O,伺服驅(qū)動(dòng),甚至功能性安全等需要數(shù)據(jù)交換的所有設(shè)備的通訊需求。
EtherCAT并不僅僅是一個(gè)高速傳輸數(shù)據(jù)的通訊技術(shù),它還有最優(yōu)的硬實(shí)時(shí)性能——遠(yuǎn)小于1微秒的出色同步性能。這是諸多主流伺服驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商選擇EtherCAT接口的原因之一。根據(jù)2010年5月“SPS Magazine”采集的數(shù)據(jù)看來(lái),EtherCAT是伺服廠商實(shí)施最多的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議——58家伺服驅(qū)動(dòng)器廠商選擇EtherCAT作為新一代伺服產(chǎn)品的通訊接口。在2010年11月德國(guó)紐倫堡的SPS/IPC/Drive展會(huì)的ETG聯(lián)合展臺(tái)上,來(lái)自于24個(gè)主流伺服驅(qū)動(dòng)供應(yīng)商的35種EtherCAT伺服軸協(xié)同在一個(gè)EtherCAT主控器下同步運(yùn)行的展示系統(tǒng)驚艷亮相,充分展示了EtherCAT技術(shù)的開(kāi)放性,一致性及在制造商中的廣泛認(rèn)可度。
當(dāng)然,EtherCAT還有諸多其他優(yōu)勢(shì),如靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、支持多種物理層、成本低廉、應(yīng)用簡(jiǎn)單(自動(dòng)化工程師甚至無(wú)需任何IT相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)即可輕松應(yīng)用該技術(shù))、無(wú)縫兼容不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議(取代PCI方式)、支持功能性安全、線纜冗余等等。因此,自2003年底推出該技術(shù)以來(lái),EtherCAT在全球自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅速而廣泛的推廣和應(yīng)用,并獲得了諸多客戶的贊許。目前在國(guó)內(nèi),多家主流數(shù)控系統(tǒng)提供商都已經(jīng)或正在開(kāi)發(fā)基于EtherCAT的數(shù)控系統(tǒng),很多研究院所都在積極研究和研發(fā)EtherCAT在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用,甚至在電力行業(yè)EtherCAT也有卓越的應(yīng)用。此外,EtherCAT系統(tǒng)應(yīng)用的場(chǎng)合更為廣泛,如包裝機(jī)械,注塑機(jī),輪胎機(jī)械,焊接機(jī)械,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主控和變槳、變流系統(tǒng),市政工程,半導(dǎo)體制造等。EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)還與多個(gè)高校合作,共同在校園推廣該技術(shù)的實(shí)施和應(yīng)用。在這些應(yīng)用中,絕大多數(shù)場(chǎng)合是因?yàn)镋therCAT能提供更高的性能,系統(tǒng)可以達(dá)到從前傳統(tǒng)的PLC系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的性能要求,同時(shí)設(shè)備成本降低,從而提高最終產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;也有些應(yīng)用是因?yàn)镋therCAT具有更靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及方便集成各種不同傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的特性。
此外,EtherCAT是一個(gè)完全開(kāi)放的通訊技術(shù),由中立的EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)(ETG)推廣和完善。任何對(duì)該技術(shù)感興趣的單位都可以申請(qǐng)加入EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì),從而共享所有技術(shù)相關(guān)的規(guī)范,并開(kāi)發(fā)EtherCAT主站和從站產(chǎn)品。事實(shí)上,EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)已經(jīng)發(fā)展成為全球最大的現(xiàn)場(chǎng)總線組織,目前有1500多名會(huì)員單位,其中包括來(lái)自于中國(guó)大陸地區(qū)的106家本土企業(yè)。這些來(lái)自世界自動(dòng)化各領(lǐng)域領(lǐng)先的供應(yīng)商及用戶共同支持EtherCAT協(xié)會(huì)的發(fā)展和EtherCAT技術(shù)的不斷完善。
EtherCAT的活躍還表現(xiàn)在ETG會(huì)員公司陸續(xù)推出了相關(guān)的EtherCAT產(chǎn)品,不僅有歐美、日本的自動(dòng)化廠商推出了基于EtherCAT的HMI、IO、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、閥控制器、PLC、電機(jī)等;在2010年11月上海的工博會(huì)上,ETG聯(lián)合展臺(tái)還展示了來(lái)自于中國(guó)本土企業(yè)開(kāi)發(fā)的基于EtherCAT的數(shù)控系統(tǒng),PC 104板卡及EtherCAT研發(fā)套件等產(chǎn)品。這表明,在國(guó)內(nèi),領(lǐng)先的自動(dòng)化本土廠商堅(jiān)信EtherCAT技術(shù)及其未來(lái)的市場(chǎng),并已經(jīng)在EtherCAT的技術(shù)實(shí)施方面取得了一定的成果。
在北京,ETG設(shè)有EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)中國(guó)代表處,該機(jī)構(gòu)為本土的會(huì)員提供咨詢和服務(wù)。ETG中國(guó)代表處積極組織參與了諸多市場(chǎng)活動(dòng),希望幫助更多本土供應(yīng)商和最終用戶了解工業(yè)通訊的發(fā)展趨勢(shì)和EtherCAT技術(shù)如何幫助他們改善目前的應(yīng)用。2010年,EtherCAT聯(lián)合展臺(tái)參展了廣州、上海和北京的大型自動(dòng)化展覽會(huì),并結(jié)實(shí)了很多國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的自動(dòng)化廠商和最終用戶,為其提供小型EtherCAT講解交流會(huì)、研發(fā)培訓(xùn)等。此外,代表處還組織了“EtherCAT登錄中國(guó)”的路演活動(dòng),在北京、深圳、上海舉辦,160多名用戶主動(dòng)報(bào)名并參與了這個(gè)路演活動(dòng),那么,通過(guò)這些市場(chǎng)活動(dòng)和直接面向最終客戶及產(chǎn)品提供商的活動(dòng),EtherCAT技術(shù)逐漸在國(guó)內(nèi)高端應(yīng)用中得到廣泛的認(rèn)可。2011年,ETG中國(guó)將參與更多的活動(dòng),面向國(guó)內(nèi)越來(lái)越活躍的OEM機(jī)械制造行業(yè),為其在提高效率,節(jié)能減排,提高運(yùn)營(yíng)效益和功能安全方面提供咨詢和服務(wù)。
實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT 樹(shù)立自動(dòng)化通訊新標(biāo)準(zhǔn)
時(shí)間:2011-02-16
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
導(dǎo)語(yǔ):隨著IT技術(shù)的發(fā)展,CPU的速度越來(lái)越快,網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越發(fā)達(dá),那么自動(dòng)化控制系統(tǒng)是否也可借力得到提高或改善呢?
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