EN
Nopeampi integraatio: Johdotustehokkuus ja I/O-yhdistäminen
Sarjakytkentätopologia vähentää kaapelointia, ohjauskaapin tilaa ja asennusaikaa
Moniakselisten servojärjestelmien osalta EtherCAT:n sarjakytkentäasettelu tekee monimutkaiset tähtimäiset johdotusjärjestelyt tarpeettomiksi. Laitteiden kytkeminen toisiinsa peräkkäin vähentää huomattavasti tarvittavaa kaapelointia – noin 70 % vähemmän verrattuna perinteisiin pistepistekytkentäjärjestelmiin. Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Ohjauskaapit pienenevät myös noin 40 %. Asentajat käyttävät puolet aiemmasta ajastaan koko järjestelmän kokoamiseen. Käytännön teknikot voivat nyt tarkistaa kaikki liitokset huomattavasti nopeammin: sen sijaan, että he kuluttaisivat tunteja satojen päätöspisteiden läpikäymiseen, heidän tarvitsee tarkistaa vain ehkä kymmenen tai muutaman kymmenen liitoskohtaa kullekin koneelle. Tämä tekee työmaalla työskentelyn paljon helpommaksi kaikille osapuolille.
Yhdistetty virta- ja tiedonsiirtobussi DXM/DXI-moduulien avulla mahdollistaa laajennettavan I/O-jakamisen
DXM/DXI-moduulit yhdistävät tehonjakelun ja EtherCAT-viestinnän kaikki samalle päälinjalle. Mitä tämä tarkoittaa? Järjestelmä tukee nyt näitä käteviä vaihdettavia I/O-lohkoja, mikä tekee analogisten ja digitaalisten kanavien laajentamisesta huomattavasti helpompaa ilman vanhan kaapeloinnin poistamista. Sen sijaan, että signaalikaapeleita ja 24 V tai 48 V virtalähteitä kuljetettaisiin useita eri putkia pitkin, kaikki kulkee vain yhtä kaapelirenkaasta. Tämä muutos voi yksinään vähentää materiaalikustannuksia noin 30 %:lla ja tehdä koneiden laajentamisesta tarpeen mukaan helppoa. Lisäksi on mainittava seuraavaa: kun käytetään näitä keskitettyjä asennustyökaluja, ne havaitsevat automaattisesti kaikki uudet akselit, jotka lisätään järjestelmään. Ei enää ikäviä manuaalisia osoiteasetuksia, jotka aiheuttavat virheitä uusintaprojekteissa. Liitä vain liittimelle ja käynnistä.
Nopeampi reaaliaikasuorituskyky: alle millisekunnin tärinä ja 10 kHz:n synkronointi
EtherCAT-kehyksen synkronointi poistaa kertyvän viivästymän moniakselisissa servojärjestelmissä
Vanhan koulukunnan servojärjestelmät kohtaavat vakavia ongelmia, kun niitä yritetään käyttää usean akselin samanaikaisen ohjauksen toteuttamiseen. Jokainen uusi akseli vain pahentaa niitä ärsyttäviä ajoitusvirheitä, koska järjestelmän on käsiteltävä asiat yksi kerrallaan. Tässä vaiheessa EtherCAT tulee käteväksi. Sen sijaan, että lähettäisi erillisiä käskyjä jokaiselle akselille, EtherCAT pakkaa kaiken yhdeksi suureksi datapakettiksi, joka kulkee koko verkon läpi yhdessä. Kun tämä tietokehys kulkee jokaisen laitteen ohi linjassa, laitteet alkavat heti työstää omaa osaansa ilman odottamista muilta laitteilta. Myöskään ylimääräisiä puskureita ei tarvita kerätäkseen tomua. Mitä tämä tarkoittaa? Erinomaista ajoitustarkkuutta mikrosekunnin murto-osissa. Puhumme tarkkuudesta, joka on kaikkien akselien osalta ±0,12 mikrosekuntia. Miksi tämä on niin tärkeää? Ajattele esimerkiksi nopeita tuotantolinjoja, joissa jopa pienimmätkin viivästykset voivat häiritä koko toimintaa. Pakkauskoneet tarvitsevat erityisesti kaikkien toimilaitteiden vastaavan täsmälleen samanaikaisesti, jotta tuotteet saadaan tiukennettua ja sijoitettua virheettömästi.
| Synkronointimenetelmä | Jitter (µs) | Viiveen kertyminen |
|---|---|---|
| Perinteinen peräkkäinen menetelmä | ±0.89 | Kertyvä arvo akselia kohden |
| EtherCAT-kehys | ±0.12 | Ei mitään |
Vertailutesti: ±0,12 µs:n jitter moniakselisessa järjestelmässä verrattuna ±0,89 µs:n jitteriin yksiaukselisessa järjestelmässä 10 kHz:n päivitysnopeudella
Kun toiminta tapahtuu 10 kHz:n päivitysnopeudella, moniakseliset EtherCAT-järjestelmät saavuttavat noin ±0,12 µs:n jitterin, mikä on noin seitsemän kertaa parempaa kuin yksiaukselisissa järjestelmissä tavallisesti havaittava ±0,89 µs:n jitter, joka johtuu niistä ärsyttävistä käsittelynsuoritukseen liittyvistä pullonkauloista. Tämän suorituskyvyn parantumisen syy? Jaksoittainen kelloteknologia hoitaa tässä suurimman osan työstä. Se linjaa käytännössä jokaisen akselin keskitetyn pääkellon kanssa, jotta kaikki pysyy synkronoituina. Tämä tiukempi synkronointi tekee kaiken eron monimutkaisten liikepolkujen käsittelyssä. Robottikäsien voidaan ohjata seuraamaan niille ohjelmoituja reittejä erinomaisen tarkasti jopa mikrometrin tarkkuudella, vaikka liike olisi nopea. Tämä on erityisen tärkeää esimerkiksi ilmailualalla, jossa pienimmätkin aikatauluvirheet johtavat kalliisiin virheisiin tuotantolinjalla.
Nopeampi liikkeen koordinointi: Tarkka interpolointi CNC-koneita, robotiikkaa ja kammeja varten
Lähes mikrosekunnin synkronointitarkkuudella tapahtuva S-käyrän interpolointi akseleiden välillä ajonaikaisesti
S-käyrän interpolointialgoritmit toimivat reaaliajassa kaikilla koneakseleilla ja laskevat jatkuvasti sileitä kiihtyvyys- ja hidastumismalleja, jotka vähentävät mekaanista tärinää ja äkillistä nopeuden muutosta nopeiden suunnanmuutosten yhteydessä. EtherCAT:n erinomaisten alle mikrosekunnin synkronointikykyjen ansiosta nykyaikaiset järjestelmät voivat seurata monimutkaisia työkalureittejä CNC-koneistuksessa huomattavasti paremmin kuin vanhemmat menetelmät. Tämä lähestymistapa vähentää reitin virheitä noin 30 % verran verrattuna yksinkertaisiin lineaarisiin interpolointimenetelmiin. Jopa suurimmilla nopeuksilla koneet säilyttävät nanometritasoiset tarkkuuskorjaukset, mikä on erityisen tärkeää koordinoitujen moniakselisten robottijärjestelmien osalta. Erityisesti kammioperaatioissa järjestelmä säilyttää täydellisen vaiheensovituksen pää- ja ala-akselien välillä riippumatta siitä, miten paljon nopeus vaihtelee. Todelliset tehdastestit osoittavat, että nämä järjestelmät saavuttavat viisiakselisissa koneissa reunaviivan tarkkuuden ±3 mikrometrin sisällä sekä vähentävät pinnanlaatuprobleemaa noin 40 %:lla korkean nopeuden porausoperaatioiden aikana.
Nopeampi vianmääritys ja elinkaaren hallinta
Yksittäinen firmwarepäivitys ja yhdistetty diagnostiikka kaikkien akselien yli
Kun kyseessä on moniakselisten servojärjestelmien huolto, keskitetty hallinta on täysin muuttanut pelin. Sen sijaan, että jokainen ajuri päivitettäisiin erikseen, insinöörit voivat nyt ladata firmware-päivitykset kaikkiin akseleihin yhtä aikaa yhdestä ohjauspaneelista. Tämä menetelmä vähentää huomattavasti päivitysaikoja verrattuna vanhaan tapaan, jossa teknikot joutuivat käsittelämään jokaista ajuria erikseen, ja se poistaa myös ne ärsyttävät versioepäyhtenäisyydet eri komponenttien välillä. Järjestelmä sisältää myös laajat diagnostiikkatyökalupaneelit, jotka keräävät yhteen reaaliaikaista tietoa, kuten lämpötiloja, värähtelytasoja ja virhetietueita kaikilta asennuksen akseleilta. Kuvittele saavasi ilmoituksen kuluneista laakeripeleistä erityisesti Akselilla 3; tämä mahdollistaa huoltotiimien toimivan välittömästi ilman, että koko tuotantolinjaa tarvitsee pysäyttää – mikä tyypillisesti säästää noin puolet tavallisesta käytöstä pois oloajasta. Laajemmin tarkasteltuna nämä visualisoinnit auttavat seuraamaan osien ikääntymistä ajan myötä sekä sitä, milloin suorituskyky alkaa heikentyä. Ongelmien varhaisessa havaitsemisella yritykset voivat vaihtaa komponentit ennen kuin ne epäonnistuisivat kokonaan, mikä vähentää vianetsintätyötä noin kolmanneksella ja pidentää laitteiden käyttöikää huomattavasti tämän eteenpäin suuntautuvan huoltotaktiikan ansiosta.