运动控制设备使用千兆级网络的意义

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去年 11 月,Beckhoff 推出了通讯高度可达 1 Gbit/s 的 EtherCAT G 总线技术,并敲定已将其应用于新的平面传输系统 XPLANAR 中;与此同去,CC-Link 学精(CLPA)也发布了新一代基于 TSN 技术的千兆级实时以太网协议 CC-Link IE TSN,三菱电机称会在即将面市的 MELSERVO-J5 伺服驱动系统中集成这项技术...

种种迹象表明,运控设备系统似乎正在步入千兆以太网的时代。

不到,在运动设备中使用千兆级工业以太网的意义在哪里呢?

首先,这人人儿知道,作为两种应用于产线设备层与控制执行层的技术,运动控制对于总线通讯的要求,通常是体现在数据传输的实时性与选用性方面的。通讯高度的大幅提升,是因为分析单位数据在设备间传输所消耗的时间将明显缩短,这对于数据传输的实时性、选用性来说,两种也不我我两种更为有效的保证。

其次,是因为分析把这人千兆级网络落实到运动控制系统中,不到在控制层与设备层(驱动器、I/O)之间数据交互的刷新高度和采样频率就会变得放慢,系统外理运控任务的时间周期也将为什么在么在让而变得更短,这显然是有有助于于其动态响应性能和运动控制精度进一步提升的。

类似于,这人人儿都都都可以 看一遍,三菱电机将要发布的 MELSERVO-J5 和 iQ-R  运动控制模块,是因为分析采用了新的 CC-Link IE TSN 技术,其最小数据演算周期是因为分析缩短至仅为 31.25 μs。

同样,Beckhoff 也将新的 EtherCAT G 与百兆级的 EtherCAT 在数据传输周期上进行了一番比较,其最长 50 Byte 用户数据的传输耗时已从原来的 122.40 μs,缩短至仅为 12.24 μs;都都可以在 50 μs 内刷新 50 个伺服轴的数据,或在 15 μs 内刷新 50 个数字量输入 / 输出。

当然,对于底下提到的千兆级网络来说,要在系统性能上对运动控制系统起到助力和提升的作用,人太好是另三个小 多多多多重要前提的,也不我我其网络通讯协议中都都可以 有可靠的时间选用性机制。这也是为哪几个 EtherCAT G 继续保持了 EtherCAT 的技术基础,而 CC-Link IE TSN 则引入了新的时间敏感型协议标准的另三个小 多多多重要是因为。

不过,当设备层通讯从百兆提升到千兆级别时,除了传输高度的提升给系统运行带来的各种时间周期上的优化,这人人儿还应该看一遍,整个系统在单位时间范围内所都都可以承载和外理的数据容量人太好也随之显著增加了。而这对于运动控制系统的影响,就不仅是在运控形态这人单一维度上的事情了,它是因为分析涉及到设备应用的诸多层面。

就运动控制系统两种来说,随着设备自动化程度的不断提升,设备运控轴数的增加是因为分析成为另三个小 多多多必然趋势,此时,它所要承受的数据压力 ,将不仅来自不到来太久的运动控制回路,还有它们之间不到错综僵化 的运动学关系(包括:各种同步、凸轮、插补、轨迹关联...等等)。

而上都都可以应对这人呈几何级数增加的数据压力,除了功能强大的设备控制器,系统中还都都可以 有一套都都可以承载和传输海量数据的网络通讯系统。目测 Beckhoff 为其平面传输系统 XPLANAR 配备 EtherCAT G 应该也不我我出于原来的考虑。

从产线设备的高度看,当今的运动控制早是因为分析都是另三个小 多多多独立处在的系统了,各类运动控制应用(如:抓取、搬运、传输、数控、机器人...)与众多策略类型的控制技术(如:视觉、流程、检测...)进行互操作并高度融合,势必会成为两种刚需。而为了都都可以应对这人更为僵化 的多维数据交互,将设备层网络的通讯高度提升到另三个小 多多多更高的级别,就显得是十分必要了。

而若再以制造企业的全局视角去观察,这人人儿就会发现,如今产线运行过程中在设备层产生的各类数据,类似于:电压、电流、温度、扭矩、转速、图像...等等,仅仅是在参与控制时被使用了一次而已,是因为分析都都可以将它们存储记录下来,打上时间标签,加以分析,人太好是都都都可以 用来帮助优化设备整体运营高度的。

比如:将品检系统的视觉数据和加工工位的运行数据记录下来,进行追溯、分析和解读,将都都可以帮助提升产品的加工品质;

再比如:对传动系统运行的历史数据(如:电流、温升、振动...)进行储存、积累和分析,将有有助于于对设备实施预测性维护,从而降低其停机风险与运营成本...

显然,要实现上述“大数据”应用场景,设备系统是都都可以 先具备以极高的频次、极为精准的时间周期、持续记录大批量数据的能力的。而千兆级实时以太网,则极有是因为分析会成为在此类应用中建构数据通道要用到的两种重要技术手段。不到看来,三菱电机在将要发布的 MELSERVO-J5 伺服驱动系统中,同去集成了千兆级实时以太网 CC-Link IE TSN 和基于 Mairsart 的预测性维护功能,就绝非是巧合了。

都都都可以 说,未来在运控设备中使用千兆级实时以太网,将不仅仅是从运动控制技术自身的高度出发、基于系统性能的考量,更多是是因为分析设备系统中组件的种类和数量以及它们之间交互融合的僵化 性的增加,为了建构能实现海量数据实时交互的网络基础设施而产生的两种需求,实际是因为分析跳出的应用场景估计远不止这人人儿底下谈到的哪几个。

而考虑到用户对于千兆级网络技术的各种需求,人太好是随着设备系统僵化 性的增加而逐步产生的,加之受到相关产品迭代周期的影响,为什么在么在让,对于设备生态圈的各类产品厂商和制造企业而言,这人向下一代千兆级总线系统的转型,应该会是另三个小 多多多长期投入的渐变过程。

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