账号:
密码:
智动化 / 文章 /

智慧制造强调整合 运动控制通讯走向开放性架构
[作者 王明德]   2019年10月29日 星期二 浏览人次: [1995]

制造市场竞争态势日益激烈,精准的运动控制成为新世代自动化系统的建构要因,而负责传输控制数据的现场汇流排(Fieldbus),就成为各工业大厂的兵家必争之地,从市场发展来看,EtherCAT、Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus/TCP、Ethernet/PowerLink、MechatroLink与CC-Link IE是目前七大主流标准,这些标准背後都有大型自动化厂商的身影,其中多数标准的前身也都是封闭式架构,近年来智慧制造强调OT与IT整合後,这些大厂开始加入整合元素,让标准具备开放性特色。


厂商布局有别 工业通讯主流不一

就应用区域来看,各区域的工业通讯标准市占率,会因制定厂商所在与布局深浅而有不同,西门子运动控制产品经理朱轩逸以PROFINET为例,PROFINET的使用者多为欧系自动化业者,再加上西门子全力拓展大陆市场,因此PROFINET成为欧洲与大陆两大市场的主流标准,而美国市场则以美商洛克威尔的EtherNet/IP为主。



图1 : 在各厂商的技术开发下,现在各类型标准的速度与精度都已能满足市场绝大多数要求,至於开放性则考验各厂商的整体市场布局。(source:Vogel Italia)
图1 : 在各厂商的技术开发下,现在各类型标准的速度与精度都已能满足市场绝大多数要求,至於开放性则考验各厂商的整体市场布局。(source:Vogel Italia)

至於由三菱电机所制定的CC-Link IE,除了是日本市场的主流标准外,三菱电机深耕70年的台湾市场,早期也多使用其自动化设备,一路下来,至今仍有大量制造业者采用其产品,因此CC-Link IE在台湾也有高度市占率。


除了CC-Link IE之外,由於台湾自动化产业没有可主导标准的大型业者,再加上产业特性向来诉求弹性服务,因此在工业通讯领域发展出可桥接各种标准的设备,近年来强调开放性的EtherCAT成为产业热门技术,台湾多家工业电脑厂商也纷纷推出EtherCAT架构的运动控制器。



图2 : EtherCAT由德国自动化大厂Beckhoff所制定,目前已是运动控制市场的重要通讯标准。(source:Design News)
图2 : EtherCAT由德国自动化大厂Beckhoff所制定,目前已是运动控制市场的重要通讯标准。(source:Design News)

观察脉冲式与汇流排两种运动控制架构成本,发展多年的脉冲式因技术成熟、投入者众,因此成本较低。不过由於其精度与速度偏低,因此在汇流排架构出现後,高阶制造业者就逐渐舍脉冲式,而采用汇流排运动控制产品,而随着汇流排市场的扩大,市场上产品渐多,两者的价差也逐渐拉近,再加上其效能优势,越来越多自动化设备业者愿意采用汇流排运动控制产品,EtherCAT就是其一。


EtherCAT成运动控制重要标准

从架构面来看,EtherCAT总线网段只是一个可接收和发送乙太网路封包的大型乙太网路设备。但是该设备不包含带着下游微处理器的单一乙太网路控制器,而只包含大量的EtherCAT从站,与其它任何乙太网路一样,EtherCAT不需要透过交换机就可以建立通讯,因而产生一个纯粹的EtherCAT系统。


EtherCAT协议优化了过程数据进行,它被直接传送到乙太网路,或被压缩到UDP/IP数据讯息中,UDP协议在其它子网中的EtherCAT网段由路由器进行寻址的情况下使用,乙太网路可能包含数个EtherCAT讯息,每个讯息专门用於特定储存区域,该储存区域可编制大小达4GB的逻辑过程镜像。由於数据链独立於EtherCAT端子物理顺序,因此可以对EtherCAT端子进行任意编址,从站之间可进行多点传送和通讯。


除了符合主站/从站原理的数据交换外,EtherCAT还非常适用於控制器之间的通讯,可自由编址的过程数据网络变量以及各种叁数化、诊断、编程和远程控制服务,可以满足众多要求。



图3 : 西门子运动控制产品经理朱轩逸指出,速度、精度、开放性兼具的PROFINET,适用於智慧制造系统。(摄影/王明德)
图3 : 西门子运动控制产品经理朱轩逸指出,速度、精度、开放性兼具的PROFINET,适用於智慧制造系统。(摄影/王明德)

在网路拓??方面,EtherCAT支援绝大多数拓??结构,因此现场总线的总线形结构也可用於乙太网路,将总线和分支结构相结合特别有助於系统布线,由於其通讯埠都位於耦合器上,无需使用附加交换机,此外也可使用以传统交换机为主的星形乙太网路拓??结构。


采用不同的传输电缆可以大幅发挥布线的灵活性,灵活而低价的标准乙太网路??接电缆可透过乙太网路模式或总线传输讯号,光纤则可以用於特殊的应用场合,乙太网路频宽可以结合交换机或媒介转换器使用。快速乙太网路的物理特性可以使设备之间的距离达到100 M,而且EtherCAT系统最多可容纳65535个设备,因此整个网络几??是无限制扩充。


藉由EtherCAT,系统可以落实用传统现场总线系统所无法达到的控制,让总线也可以形成超高速控制??路,以前需要本地专用硬体支援的功能,即可在软体中运作,大量的频宽资源使任何数据可并行传输,EtherCAT技术使得通讯技术与高效能的工业电脑无缝相容,总线系统不再是控制系统的瓶颈。


不过EtherCAT的高网速走向,市场也出现不同声音,朱轩逸就指出,现在多数工业通讯标准所提供的传输速度,已能满足目前工控市场需求,而在智慧化趋势下,市场要的是与IT系统更高的相容性,这也是西门子全力发展PROFINET的主因。


PROFINET以开放性满足智慧化需求

朱轩逸坦言,PROFINET的传输速度略慢於EtherCAT,不过此速度已能符合市场需求,而在与IT系统的开放性与整合性方面,PROFINET则远胜EtherCAT。他进一步指出,智慧制造系统要求OT系统与IT系统互联,藉此传输大量机台数据,而此一传输必须透过TCP/IP,这时PROFINET就会是运动控制系统的最隹选择之一,而如果要再往上一层,做到机台全面链结的工业物联网,就必须以采用另一种通讯标准TSN强化其传输效能。


为了拓展PROFINET的应用,由西门子强力支持的ProfiBus & ProfiNet International━台湾工业网路协会,近期也动作频频,透过技术与资源两方面的协助,强化会员厂商的竞争力。同时也任职台湾工业网路协会秘书长的朱轩逸指出,协会会邀请厂商前往汉诺威工业展等大型展会叁展,一般企业要叁加这类型展会,叁展资格、布置会场、人员出差等环节都需要大笔费用,台湾工业网路协会则在会场有专题展区,让厂商在里面设摊,除了大幅降低叁展费用外,也可借助协会的知名度吸引与会者叁观。


放眼未来走向,速度、精度与开放性,会是运动控制既定趋势,在各厂商的技术开发下,现在各类型标准的速度与精度都以能满足市场绝大多数要求,至於开放性则考验各厂商的整体市场布局,现在各标准之间或有落差,不过随着智慧制造趋势的启动,市场需求将快速浮现,因此各厂商都必须全力开发高相容性运动控制架构,以强化自身产品竞争力,进而掌握庞大商机。


相关文章
透过即时网路实现同步多轴运动控制
工业4.0冲击制造业 人机介面需同步进化
新世代变频器━数位化、强固性、高整合能力
工业软体商深化平台服务 延伸智慧制造价值链
运动控制已朝多元化技术发展
comments powered by Disqus
  相关新闻
» 易控TM协作机器人实战应用说明会实际案例分享
» NexCOBOT结合AWS云平台服务 简化智慧机器人开发及部署流程
» 产学合作创益加乘 群聚力打造科技生态链
» 金属中心协同搬运模组 实现智慧工厂搬运效益
» 强化物联网与工业设备效能 ST推出高效能MCU
  相关产品
» 明纬扩充EPP-500系列
» KNX用於现代建筑 可降低事後维护与火灾风险
» 瑞萨电子推出故障检测e-AI解决方案 简化马达型家电的维护
» 工控平台强势升级 敏博全新NVMe PCIe固态硬碟PT33系列进化登场
» 浩亭Han-Modular Flexbox 适合能源链条的模组化连接器


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@hope.com.tw