EtherCAT với những thách thức cho việc đặt địa chỉ cho những ứng dụng di động

Máy kéo, máy gặt đập tự hành, máy xúc, cần cẩu, máy xúc bánh lốp và xe ben trở thành nhiều, nhiều những liên hợp. Và sử dụng tự động hóa và công nghệ thông tin để tăng cường tỷ lệ liên kết giữa chúng, tiết kệm năng lượng và ứng dụng các chức năng mới. Song song với việc đó là khả năng hoạt động và sự linh hoạt, EtherCAT cung cấp các cơ hội mới để liên kết các cấu trúc hệ thống sử dụng cho các loại xe tải lớn và những ứng dụng di động.

EtherCAT mang laij hiệu quả cho hệ thống tự động với khả năng tương thích với các mô hình hệ thống mạng. Những loại xe tải trọng lớn được kết hợp với nhau như các loại xe gặt hoặc máy kéo thông qua truyền dẫn radio.

TĂNG CƯỜNG CHO NHU CẦU TRÊN THỊ TRƯỜNG cho các chức năng, hiệu xuất và giá thành trong các ứng dụng di động. Trong đó mức liên hệ cao cho các cấu trúc hệ thống điện. Ví dụ: khiểu khiển tốc độ tăng tốc chức năng tách hạt chấu trong máy gặp đập liên hợp có thể điều chỉnh thông qua hệ thống điện, tạo ra khả năng tối ưu hóa và sử lý những vấn đề phát sinh.

Các điều kiện cho phép khi tách hạt phụ thuộc và độ ẩm cho phép của hạt, để điều chỉnh tốc độ thiết bị. Hình dạng hạt và chấu được xác đinh để thực hiện. Để tạo ra các điểm hoạt động khác nhau cho máy hút khí. Giải pháp phần mềm được tăng cường và phát huy tính năng của phần cứng và phần điều kiển. Với mục đích các thông tin từ các cảm biển được sử lý trong bộ điều khiển gọi là ( (Electronic Control Unit hoặc ECU) được kích hoạt điều chỉnh cho các ứng dụng khác nhau.

Tuy nhiên, kết nối hệ thống có thể gặp giới hạn. Yêu cầu băng thông đủ và truyền song song đáp ứng thời gian thực (quản lý máy, điều khiển quá trình..) sử lý thông tin, hính ảnh hoặc yêu cầu thời gian dữ liệu thực, mà nó yêu cầu truyền dẫn cho tổng thể một hệ thống.

Hơn nữa nhu cầu những công nghệ tương đương từ những hạng mục khác nhau trong sản xuất công nghiệp, công nghệ máy tính. Những ứng dụng tự động hóa đầu tiên sẵn sàng cho những dòng sản phẩm ngày nay . "C" là tên nó sử lý liên kết thiết bị thông qua Ethernet , ví dụ sử dụng Ethernet trong xe tải để hỗ trợ hệ thống điều khiển.

Nền tảng kết nối hệ thống sử dụng Ethernet với giao thức sử dụng cho công nghiệp đảm bảo yêu cầu truyền thông tin chính xác đảm bảo có thể thay thế những trường kết nối truyền thống. EtherCAT là chuẩn mở, bao gồm kết nối thời gian thực mà nó được tăng cường mở rộng sử dụng. Nó là ý tưởng tương đương cho sử dụng với các ứng dụng di động như các xe trọng tải lớn.

Chuẩn hóa cho hệ thống mạng

Ngày nay có nhiều thiết bị mặng bao gồm một vài thiết bị gắn kết, thường là đa dạng trong hệ thống kết nối. Các xe tải hiện tại điều khiển các đơn vị và được kết nối với hệ thống theo các dạng bus khác nhau (CAN, LIN, MOST, FlexRay). Những mạng khác nhau yêu cầu giá trị thực tế cho lắp đặt và bảo dưỡng và phải được kết hợp theo các cổng truyền dẫn. Theo cấu trúc của một xe tải hoặc kết hợp lại, các loại xe tải hiện giờ đã được tích hợp hơn 30 module điện tử kết nối trên trên nó.

EtherCAT có thể đơn giản liên kết các cấu trúc điện tử vào trong một tiêu chuẩn và một nền tảng mới cho phát triển sau này. với EtherCAT băng thông của nó là 100 Mbit/s full duplex truyền dẫn có thể sử dụng tới 97%. Một chu kỳ là <50 ms cung cấp khả năng điều khiển vòng lặp cao trên một dường bus truyền. Từ việc tối ưu các giao thức truyền, cho việc lặp đi lặp lại việc sử lý dữ liệu mà nó không cần một giao thức kết nối trung gian TCP/IP hoặc UDP/IP để xắp sếp.

Thiết bị điều khiển yêu cầu vòng đời hoạt động và xác định dữ liệu chuyển đổi có thể hoạt động cùng nhau mà không ảnh hưởng tới thiết bị khác trên cùng một hệ thống mạng.

Đường truyền tổng của hệ thống được xác định và kết nối tổng thể và có thể thực hiện: Điều khiển bằng joysticks, panel điều khiển, cảm biến giám sát và điều khiển hoặc "infotainment" và hình ảnh truyền dẫn từ camera . "C" quá trình sử lý dữ liệu và thông tin có thể được truyền trên cùng một đường đây (One Wire Solution).

EtherCAT hỗ trợ đồng bộ thiết bị chính xác tới milisecond trên đường truyền. Kích hoạt nó ví dụ: Sử dụng Bộ điều khiển điện trung tâm trong xe tải cung cấp năng lượng cho hoạt động chuyển động của động cơ theo các cách khác nhau. Năng lượng sử dụng để thực hiện cho các hoạt động chính xác. Đưa vào các thuật toán làm tối ưu hóa và tăng cường khả năng thay đổi một cách linh hoạt và chỉ cần tải lại nếu cần. Đưa vào hệ thống nhũng thông tin và thuật toán tăng chất lượng điều khiển ở mức tốt nhất.

Sử dụng hệ thống điều khiển cao cấp từ bên trong động cơ nén và thiết bị điện/máy phát cung cấp các phần năng lượng phục hồi và sử dụng nhiên liệu mức thấp nhất. EtherCAT có thể quản lý truyền năng lượng, dữ liệu trong thời gian thực làm tăng hiệu quả sử dụng và giảm ô nhiễm.

Cấu trúc mạng hiện tại gặp nhiều vấn đề giới hạn hiện tại được kết hợp các cấu trúc mạng sử dụng cổng dữ liệu.

Tăng hiệu xuất vòng đời sử dụng

Với EtherCAT xác định cáu trúc máy theo sơ đồ mạng, không bỉ hệ thống truyền dẫn . Switches và hub có thẻ sử dụng, nhưng không yêu cầu và không giới hạn các tầng như tốt nhát vơi. với EtherCAT nó là giới hạn ảo cho sơ đồ truyền dẫn dạng line, cây, hình sao hay bất cứ hình thức kế nối nào có thể cho các node mạng.

Sự linh hoạt khi sử dụng EtherCAT mang lại hiệu quả về kinh tế làm tăng giá trị của các loại xe vận tải. Trên hình thức một cấu trúc thống nhất(dây chuyền sản xuất). Trên từng gian đoạn , kiểm tra, và sản xuất các dòng sản phẩm. Sơ đồ cấu trúc có thể mở rộng dễ dàng.

Tự động quyét lặp lại với EtherCAT điều chỉnh thiết kế điện trong mạng thiết bị. Thiết bị được nhận diện và khởi tạo trong suốt quá trình chạy. Do các liên kết được tự động nhận diện, các node và các phần của mạng có thể liên kết với bên ngoài và bên trong trong suốt quá trình hoạt động. Chức năng cao hơn như " Hot connect" chức năng này giúp người sử dụng có thể sử dụng những chọn lựa hoặc thay đổi cho nhau trên xe máy kéo hoặc dụng cụ cho máy xúc.

Tăng cường khả năng của hệ thống và mở rộng đường line với việc đưa vào các vòng ring và kích hoạt hệ thống back up. Bên cạnh phần mềm thì sử dung hai cổng mạng Ethernet cho thiết bị chính. Thiết bị phụ hỗ trợ phương án và lưu lại những gì chưa thay đổi. Không có giao thức nào hoặc giá trị phần cứng nào gặp phải sự không phù hợp trong những yêu cầu cho những ứng dụng di động. Kết hợp vào đó là chức năng thay thế tức thì hay "hot connect" thay thế thiết bị EtherCAT trong quá trình máy đang hoạt động.

Thêm nữa, dự phòng cho thết bị chính với chức năng "Hot Standby" có thể nhận ra với EtherCAT. Các thành phần quan trọng và nhậy cảm có thể kết nối với các nhánh bởi vậy những phần khác của mạng không bị ảnh hưởng khi nó bị ngắt mạng hay sự cố.

Do băng thông rộng có thể sử dụng các giao thức (CAN, LIN, FlexRay, ISOBUS) như các hệ thống đưới trong EtherCAT gateway. Rất hữu ích ví dụ, khi kết hợp bus truyền thống khác với EtherCAT. Có thể thực hiện với các máy sử dụng EtherCATđể kết nối các thành phần trong nó, mà nó hỗ được hỗ trợ EtherCAT hoặc không được hỗ trợ.

Chuẩn đoán và theo dõi giám sát

Khả năng quét và so sánh trong cấu trúc mạng trong quá trình khởi động, EtherCAT được hỗ trợ nhiều tính năng chuẩn đoán và phát hiện lỗi.

Kiểm tra đồ thị các phần phụ và kiểm tra lỗi bởi bộ EtherCAT Slave Controller. Đọc đếm các lỗi của thiết bị chính và đưa ra vị trí lỗi chính xác. Chú ý dánh dấu khoanh vùng trên đường kết nối của hệ thống mà trong đó sảy ra các nhiễu lan truyền trên hệ thống và nguồn gốc của lỗi khó có thể phát hiện ra . Với EtherCAT các lỗi, nhiễu phát hiện tại vị trí sảy ra và kiểm soát trên khu vực sảy ra, nó sẽ không bị ảnh hưởng đến các chức năng khác của máy.

Thiết bị chủ có thể đồng độ tất cả cấu hình thiết bị để thực hiện việc sử lý dữ liệu. Sử dụng hiển thị và thông tin lỗi của thiết bị và nếu cần. Trạnh thái liên kết thiết bị chính có thể được kiểm soát để tránh những điều không mong muốn.

Những trạng thái tắc nghẽn đường truyền qua mạng có thể được ghi lại vơi phần mềm miễn phí. Những công cụ có thể sử dụng cho EtherCAT là tốt nhất bưởi vì công nghệ sử dụng theo chuẩn Ethernet. Được biết đến với cái tên "Wireshark,".

Ở các cấp ứng dụng khác nhau thông tin từ các cảm biến có thể được sử dụng để bảo dưỡng và kiểm soát. Như cảm biến đo độ rung của xe, động cơ, vòng bị kiểm tra phân tích giá trị trước khi dùng lại và bởi vậy nó giúp loại bỏ những lỗi phát sinh và có thể cần bảo dưỡng bên trong hay không. Hoạt động của EtherCAT mang lại hiệu quả đặc biệt khi các phần dữ liệu khác nhau của thiết bị được phân tích hoặc khi bị phá hủy phải được đo lại khi thiết bị đang chạy. Điều kiện giám sát hệ thống là trong phần cứng phải được kết hợp với hệ thống thành một thể với EtherCAT đặc biệt là phần cứng. Với phần mềm và bộ điều khiển có thể thay thế với giá cạnh tranh hơn.

Công nghệ này là chuyển đổi dần dần thông qua hết nối hệ thống mạng trên nền tảng EtherCAT.

Bao gồm tính năng an toàn

Safety over EtherCAT (FSoE), chức năng an toàn được đưa vào trong cấu trúc của hệ thống mạng. giao thức FSoE là một trong những tiêu chuẩn quốc tế (IEC 61784-3) và nhận các chứng nhận ISO 26262 ASIL 3, IEC 61508 SIL 3 và ISO 13849 PLe đã sẵn sàng

Truyền tải thông thường của giao thức chuẩn Safety over EtherCAT là "Black Channel" và hơn nữa nó chưa bao gồm các phân tích an toàn. Tiêu chuẩn kết nối của hệ thống của EtherCAT còn có các kênh đơn và tỷ lệ truyền dẫn an toàn theo tiêu chuẩn thông tin theo đường truyền song song. Kết nối tùy ý không giới hạn cho EtherCAT: Fieldbus systems, Ethernet hoặc theo một đường truyền dẫn hoặc dây điện, cable quang, hoặc đường truyền radio.

Kết nối

Trường dữ liệu, bảo dưỡng bên trong, đồng hồ do giờ hay thu thập dữ liệu "C người sử dụng hướng tới khả năng truy cập thông tin từ các xe tải ở điều kiện cơ bản mọi lúc và online.

EtherCAT cung cấp các thành phẩm thiết kế, kiểm tra hệ thống và truy cập dữ liệu trên một giao thức nhất định. Hệ thống kiểm tra , kiểm tra trong phòng thí nghiệm. Sản phẩm và thường sẵn sàng kết nối với EtherCAT, bởi vậy việc gắn kết đơn giản khi sử dụng cùng 1 kết nối trên hệ thống. Với EtherCAT các thành phần trong hệ thống mạng có thể sử dụng giao thức như CAN trên EtherCAT (CoE).

Với giao thức Ethernet over EtherCAT (EoE) một vài sự tắn nghẽn trên Ethernet vẫn có thể được truyền tải tốt trong hệ thống Thiết bị Ethernet tiêu chuản với các thành phần bên trong là EtherCAT trực tiếp chuyển cổng và Ethernet Frames là "tunneled" theo EoE. Nó được sử dụng để điều khiển và bảo dưỡng và chuẩn đoán theo TCP/IP và web servers.

Kết nối với những xe tải khác, như cùng làm việc song song của các máy, vấn đề gặp phải là yêu cầu kết nối và thêm yêu cầu về thời gian thực . Giao thức EtherCAT Automation Protocol (EAP) bắt gặp nhu cầu đó và định nghĩa giao thức và chuyển đổi dữ liệu giữa EtherCAT và thiết bị chính (master-master- communication) tốt nhất là kết nối theo cấu hình và công cụ chuẩn đoán dành cho máy EAP và nó có thể truyền tải theo chuẩn Ethernet bao gồm cả trền dẫn radio.

Kết luận

Tăng số lượng thiết bị điều khển và cảm biến, thay thế các chức năng của máy với các chức năng phần mềm tăng cường các thành phần tỷ lệ chọn lựa ở mức tốt và dễ dàng đưa vào các chức năng điều khiển sau những yêu cầu về thời gian thực. Là việc chọn lựa khả năng kết nối trong tương lai cho các ứng dụng di động. Thực hiện trên hệ thống mạng, tăng cường băng thông mở rộng giới hạn và tăng khả năng liên kết cho hệ thống.

Copyright from EtherCAT Technology Group

www.techpro.vn