От кабелиране до отстраняване на грешки: Къде многоосевите сервоприводи EtherCAT са по-бързи от едноосевите?

По-бърза интеграция: ефективност на кабелната уредба и консолидация на входове/изходи

Топология с верижно свързване намалява дължината на кабелите, заеманото пространство в шкафовете за управление и времето за инсталиране

Когато става дума за многосервомоторни системи, верижната конфигурация на EtherCAT прави сложните звездовидни кабелни схеми остарели. Начинът, по който устройствата се свързват едно след друго, значително намалява необходимия брой кабели — приблизително с 70 % по-малко в сравнение с традиционните точка-до-точка схеми. Какво означава това на практика? Шкафовете за управление стават по-малки — с около 40 % по-компактни. Освен това монтажниците прекарват само половината от предишното време за сглобяване на цялата система. Техниците, които работят на обекта, могат да проверяват всички връзки много по-бързо. Вместо да прекарват часове в проверка на стотици точки за завършване, те трябва да прегледат само дузина или около толкова места на всяка машина. Това значително опростява работата на обекта за всички включени страни.

Обединена шина за захранване и данни с модулите DXM/DXI осигурява мащабируемо споделяне на входове/изходи

Модулите DXM/DXI обединяват разпределението на електрическата енергия и комуникацията чрез EtherCAT върху един основен кабел. Какво означава това? Системата вече поддържа удобните горещо заменяеми I/O блокове, което значително улеснява мащабирането на аналогови и цифрови канали, без да се налага премахване на старата електропроводка. Вместо да се прокарват множество кабели през различни кабелни канали за сигнали плюс захранване с 24 V или 48 V, всичко се предава чрез един-единствен кабелен контур. Само тази промяна може да намали разходите за материали с около 30 %, като освен това улеснява разширяването на машините според нуждите. Има и нещо друго, което заслужава внимание: при използване на тези централизирани инструменти за настройка те автоматично разпознават всички нови оси, които се добавят. Няма повече досадни ръчни настройки на адреси, които водят до грешки по време на модернизационни проекти. Просто включете и започнете работа.

По-бърза реалновременна производителност: джитър под милисекунда и синхронизация с честота 10 kHz

Синхронизация на кадрите EtherCAT елиминира натрупването на закъснение в сервосистеми с множество оси

Старите сервосистеми се сблъскват с сериозни проблеми при опитите да управляват едновременно няколко оси. Всяка нова ос, която се добавя, само усилва тези досадни грешки във времето, тъй като те трябва да обработват нещата един след друг. Тук на помощ идва EtherCAT. Вместо да изпраща отделни команди за всяка ос, EtherCAT компилира всичко в една голяма пакетна структура от данни, която преминава през цялата мрежа едновременно. Докато този кадър с данни минава покрай всяко устройство по линията, те започват веднага да изпълняват своята част, без да чакат нищо друго. Не се нуждае и от допълнителни буфери, които просто седят и се събират прах. Какво означава това? Изключително висока точност във времето — до части от микросекундата. Става дума за точност в синхронизацията в рамките на ±0,12 микросекунди за всички оси. Защо това има толкова голямо значение? Помислете за бързодвижещи се производствени линии, където дори най-малките забавяния могат да нарушат цели операции. Опаковъчните машини особено се нуждаят от това всеки актьор да реагира точно в един и същи момент, за да се осигури правилно запечатване и позициониране на продуктите без дефекти.

Бенчмарк: ±0,12 µs джитър при многовалови системи спрямо ±0,89 µs при едновалови системи при честота на обновяване 10 kHz

При работа с честота на обновяване 10 kHz многоваловите конфигурации на EtherCAT постигат джитър от около ±0,12 µs, което е приблизително седем пъти по-добро от показателя при едноваловите системи, където типичната стойност е ±0,89 µs — причината са тези досадни ограничения в обработката. Основната причина за това подобрение в производителността е технологията за разпределени часовници, която извършва основната част от работата. Тя всъщност синхронизира всяка ос с централния главен часовник, така че всичко остава в синхрон. Тази по-строга синхронизация прави цялата разлика при изпълнение на сложни траектории на движение. Роботизираните ръце могат да следват програмираните си маршрути с изключителна точност до микрометър дори при бързи движения. Това има голямо значение в индустрии като аерокосмическата, където дори минимални грешки във времето водят до скъпи грешки по производствената линия.

По-бърза координация на движението: прецизна интерполация за CNC, роботика и кулачи

Интерполация с S-образна крива в реално време по осите със синхронизационна точност под микросекунда

Алгоритмите за интерполация по S-образна крива се изпълняват в реално време по всички оси на машината и непрекъснато изчисляват гладки профили на ускорение и забавяне, които намаляват механичното подскачане и вибрациите при бързите промени на посоката. Благодарение на изключителните синхронизационни възможности на EtherCAT под микросекундния интервал, съвременните системи могат да следват сложни инструментални траектории при ЧПУ-обработка значително по-добре в сравнение с по-старите методи. Този подход намалява грешките по траекторията с около 30 % спрямо простите линейни интерполационни техники. Дори при максимални скорости машините запазват прецизност на корекциите на нанометрово ниво, което е от особено значение за координираните многоосови роботизирани системи. По-специално при операциите с кулачни механизми системата поддържа идеално фазово съвпадение между главната и подчинената ос, независимо от възникващите вариации в скоростта. Фактическите тестове на производствената площадка показват, че тези системи постигат точност при контурна обработка в рамките на ±3 микрона за петосови машини, като същевременно намаляват проблемите с повърхностната шлифовка при високоскоростни фрезовъчни операции с около 40 %.

По-бързо диагностициране и управление на жизнения цикъл

Фирмуерни актуализации от единична точка и унифицирана диагностика за всички оси

Когато става дума за поддържането на многовалови сервосистеми, централизираното управление напълно е променило правилата на играта. Вместо да се актуализира всяка сервоприводна единица поотделно, инженерите сега могат едновременно да изпращат актуализации на фърмуера към всички оси чрез един-единствен контролен панел. Този подход значително намалява времето за актуализация в сравнение със старите методи, при които техниците трябваше да обслужват всяка сервоприводна единица индивидуално; освен това се избягват досадните несъответствия в версиите между различните компоненти. Системата също разполага с изчерпателни диагностични табла, които обединяват реалновременни данни — като температури, нива на вибрации и регистри на грешки — от всяка ос в системата. Представете си, че получавате предупреждение за износени лагери специфично за Оста 3; това позволява на екипите за поддръжка да реагират незабавно, без да спират цялата производствена линия — което обикновено спестява около половината от обичайното просто стояне. От по-широката перспектива тези визуализации помагат за проследяване на стареенето на компонентите с течение на времето и за установяване на момента, в който започва да намалява производителността им. Като откриват проблемите рано, компаниите могат да заменят компонентите, преди те напълно да излязат от строя, което намалява усилията за диагностика приблизително с една третина и удължава значително срока на експлоатация на оборудването благодарение на тази проактивна стратегия за поддръжка.