EtherCAT este de departe cea mai rapidă tehnologie Industrial Ethernet. Cu toate acestea, procesul de achiziție a datelor la bancurile de testare ale controlerului cu came Kraus & Naimer a necesitat un ciclu de bus și mai scurt. Pentru a atinge performanța necesară, specialiștii Beckhoff au redus durata ciclului anterior de la 100 µs la 20 µs.
Cu peste 118 ani de experiență, Kraus & Naimer este un specialist recunoscut în domeniul comutatoarelor și controlerelor cu came. Pe lângă gama sa extinsă de comutatoare standard, compania oferă soluții personalizate pentru diverse aplicații, cu până la 96 de contacte și configurații de contact specifice clientului. „Capacitatea noastră de a livra astfel de controlere cu came specializate, începând de la o cantitate minimă de unu, este unul dintre elementele care diferențiază Kraus & Naimer”, subliniază Christoph Halbertschlager, șef al departamentului Product Data Management and Marketing la Kraus & Naimer. Aproximativ 8.000 de comutatoare sunt fabricate în fiecare zi la cea mai mare unitate de producție a Kraus & Naimer din Weikersdorf, de la comutatoare de control compacte și comutatoare de întrerupere a sarcinii cu zeci de contacte până la unități mari pentru utilizare în centrale electrice și sisteme de distribuție a energiei.
Fiecare comutator este supus unor teste amănunțite, cu rezultate documentate, inclusiv numeroasele variante personalizate disponibile. Procesul de testare implică plasarea comutatorului în dispozitivul de fixare, cuplarea pneumatică a sondelor de testare la contacte cu ajutorul unei pedale și trecerea prin diferite poziții ale comutatorului cu ajutorul unui mâner echipat cu un codificator integrat. Curbele semnalului și unghiurile de rotație sunt înregistrate cu precizie ridicată în timpul procesului de comutare. „Înregistrarea de înaltă rezoluție a mai multor intrări și ieșiri este crucială pentru testarea precisă a operațiunilor de comutare în ceea ce privește sincronizarea și poziția unghiulară”, menționează Ibrahim Podrimja, șeful departamentului Automation Technology la Kraus & Naimer din Weikersdorf.
Achiziție rapidă a semnalului cu componente standard
Semnalele sunt înregistrate folosind un PC încorporat, CX2043, opt terminale de intrare digitale, EL1018 (8 canale) cu filtrare rapidă a intrării și 26 de terminale de ieșire digitale, EL2202, cu funcție de ceas distribuit pentru ieșire rapidă a semnalului. Poziția comutatorului în timpul funcționării este detectată cu o rezoluție de 1° folosind un terminal EtherCAT EL5001 – un master SSI cu funcție de ceas distribuit. În funcție de configurația comutatorului, sunt posibile până la 24 de poziții ale comutatorului. Cu configurația actuală, Kraus & Naimer poate testa până la 48 de contacte (24 de perechi de contacte).
Provocarea în timpul testului a fost înregistrarea rapidă și precisă a modelului de comutare în timpul acționării. „Am stabilit intervale de toleranță foarte stricte în care un contact trebuie să se deschidă sau să se închidă”, explică Gerald Platzkammer, Electrical Design and Software Development la Kraus & Naimer. Pentru a obține rezoluția temporală ridicată necesară, echipa a colaborat cu specialiștii de la Beckhoff în vederea găsirii unor soluții.
eXtreme Fast Control sau ciclu de bus mai rapid?
La începutul proiectului, echipa a luat în considerare implementarea cerințelor de rezoluție temporală ridicată cu ajutorul tehnologiei eXtreme Fast Control Technology (XFC). Deși alocarea intrărilor și ieșirilor prin intermediul unor timestamp-uri precise era fezabilă din punct de vedere tehnic, aceasta ar fi complicat procesul de evaluare în acest caz. „A fost mult mai eficient să reducem timpul de ciclu EtherCAT la 20 µs”, explică David Kittl, reprezentant de vânzări, Beckhoff Austria. Au fost utilizate două cicluri de bus pentru a seta ieșirile și a citi intrările. „Reducerea în continuare a timpului de ciclu ar fi făcut imposibilă alocarea clară a intrărilor și ieșirilor”, adaugă Gerald Platzkammer.
În configurația sa actuală, PC-ul încorporat, CX2043, înregistrează aproximativ 830.000 de biți pentru 48 de contacte prin EtherCAT în timpul fiecărui test. În configurația complet extinsă pentru 92 de contacte, această cifră crește la aproximativ 3.000.000 de biți. Datele sunt transferate sub formă de matrice către programul de evaluare, unde sunt comparate cu programul de comutare țintă și secvența de comutare. Programul de evaluare bazat pe C# preia date din programul de control prin ADS și accesează programe de comutare specifice comenzii din sistemul ERP și diverse baze de date prin servicii web. „Un avantaj major al controlului bazat pe PC este că putem continua să rulăm software-ul nostru pe sistemul de control Beckhoff cu un efort minim de adaptare”, spune Rainer Fraunschiel, un dezvoltator specializat în implementări software pentru soluții de automatizare. Acest lucru a permis companiei Kraus & Naimer să elimine necesitatea unui PC suplimentar ca interfață între sistemul ERP și controler. „Datorită ciclurilor rapide ale magistralei și controlului bazat pe PC, întregul test electric nu durează mai mult de 2 secunde”, adaugă Ibrahim Podrimja. La sfârșitul procesului, un raport de testare este stocat într-o bază de date împreună cu comparația țintă/reală a modelelor de comutare pentru fiecare comutator individual.
Controlul bazat pe PC înlocuiește tehnologia de măsurare separată
Înainte de a trece la Beckhoff ca furnizor de automatizări, Kraus & Naimer folosea un computer separat pentru tehnologia de măsurare, cu plăci plug-in personalizate. Trecerea la tehnologia de control bazată pe PC a permis companiei să reducă semnificativ echipamentele. „Eliminarea necesității unui PC suplimentar ne-a permis să economisim atât spațiu, cât și costuri”, explică Ibrahim Podrimja. „De asemenea, am devenit mai independenți prin utilizarea componentelor standard Beckhoff.” El continuă să sublinieze portofoliul cuprinzător de produse, asistența puternică și abordarea orientată spre soluții a echipei de vânzări, care continuă să ofere asistență valoroasă pentru proiectele viitoare.
Trecerea la TwinCAT 3 și Structured Text ca limbaj de programare a oferit avantaje suplimentare. „Am reușit să facem programul de control mai inteligent și să adăugăm funcții care ar fi fost foarte dificil de implementat înainte”, menționează Gerald Platzkammer. Arhitectura deschisă a controlului bazat pe PC permite utilizarea oricărei soluții de vizualizare atunci când este necesar, alături de TwinCAT HMI. Un alt avantaj major al TwinCAT, potrivit lui Ibrahim Podrimja, este utilizarea pe scară largă a TwinCAT 3: „Mulți studenți din învățământul profesional învață să programeze cu TwinCAT 3 în timpul formării și sunt deja familiarizați cu controlul bazat pe PC atunci când îi angajăm ca ingineri de control.”
El subliniază, de asemenea, că disponibilitatea documentației software și a descrierilor funcționale în limba germană este un alt avantaj semnificativ.
Mai multe proiecte în curs de dezvoltare
Paralel cu proiectele în curs de desfășurare în domeniul automatizării asamblării, cooperarea în sectorul tehnologiei de testare începe cu banca de testare manuală de înaltă performanță. Există planuri pentru utilizarea unor stații de testare suplimentare în unitățile de producție Kraus & Naimer din întreaga lume, în timp ce băncile de testare complet automatizate existente vor beneficia de upgrade-uri ale sistemului de control Beckhoff. De la începutul colaborării, în toamna anului 2023, au fost implementate alte patru proiecte în paralel cu stațiile de testare, un nou sistem de automatizare a asamblării fiind în prezent în faza de planificare. „Abordarea și dimensiunea companiei Beckhoff o fac perfect potrivită pentru noi”, concluzionează Ibrahim Podrimja.
Articol original: https://www.beckhoff.com/en-en/company/news/ethercat-in-boost-mode.html
KREATRON AUTOMATION SRL