Xu hướng phát triển của EtherCAT cho các ứng dụng điều khiển chuyển động (Motion Control)

Đối với điều khiển chuyển động và tự động hóa máy móc, giao thức mạng EtherCAT đã dần được chấp nhận và ngày càng thu hút nhiều sự quan tâm hơn từ cả người dùng cuối cũng như nhà phát triển hệ thống điều khiển chuyển động. Là một trong một số giao thức chuyển động dựa trên Ethernet, nó mang lại một số lợi thế khiến nó trở thành lựa chọn ngày càng phổ biến đối với nhiều nhà thiết kế hệ thống.

EtherCAT ban đầu được phát triển bởi Beckhoff Automation và được giới thiệu lần đầu tiên vào đầu năm 2003. Nó nhằm mục đích sử dụng Ethernet cho các ứng dụng tự động hóa yêu cầu thời gian chu kỳ tương đối ngắn dưới 100 micro giây.

EtherCAT Master sẽ gửi tin nhắn đi qua từng nút trên mạng. Sau đó, mỗi thiết bị EtherCAT sẽ đọc dữ liệu trong tin nhắn được gửi đến nó một cách cụ thể, thực hiện việc này “nhanh chóng”. Sau đó, nó chèn dữ liệu của mình vào khung khi di chuyển xuống dòng. Vì vậy, trên thực tế, khung chỉ bị trễ do thời gian trễ truyền của phần cứng. Và bởi vì EtherCAT Master là nút duy nhất được phép chủ động gửi khung EtherCAT (với các nút khác chỉ được phép chuyển tiếp khung), điều này ngăn chặn sự chậm trễ không thể đoán trước, đảm bảo hiệu suất thời gian thực. Nó cũng loại bỏ các ngăn xếp giao thức như TCP/IP, giúp tăng tốc độ truyền và làm cho nó hoạt động theo thời gian thực hơn. Về mặt số thực, mạng EtherCAT có thể xử lý khoảng 1.000 I/O trong khoảng 30 µsec hoặc khoảng 100 trục trong 125 µsec.

Một lý do khiến việc áp dụng EtherCAT ngày càng tăng là xu hướng lớn hơn của IoT và IoT công nghiệp (IIoT). Việc triển khai IIoT (hay Công nghiệp 4.0) là bước tiếp theo của tự động hóa công nghiệp đòi hỏi phải truyền và xử lý dữ liệu nhiều hơn với tốc độ nhanh hơn, điều mà EtherCAT được thiết lập để thực hiện. Trên thực tế, dựa trên thử nghiệm, người ta nói rằng EtherCAT tự hào có hiệu suất tốt hơn rõ ràng nhất so với bất kỳ mạng Ethernet công nghiệp thời gian thực nào. Với tốc độ truyền nhanh và khả năng I/O thời gian thực, nó rất phù hợp cho các ứng dụng điều khiển chuyển động và công nghiệp mới và đầy thách thức.

EtherCAT có cấu trúc liên kết vòng full duplex, nghĩa là một số lượng lớn thiết bị có thể được cung cấp trên mạng. Tuy nhiên, nó cũng có thể được sử dụng trong cấu trúc liên kết đường dây, bus hoặc hình sao, vì vậy nó cũng mang lại một số mức độ linh hoạt trong thiết kế. Ngoài ra, công nghệ cáp quang cũng có sẵn ở những nơi có khoảng cách xa hơn.

Tốc độ dữ liệu 100 Mbit/giây giúp EtherCAT đủ nhanh để hoạt động theo thời gian thực. Tuy nhiên, những cải tiến gần đây thậm chí còn đưa tốc độ dữ liệu lên cao hơn. Tiêu chuẩn EtherCAT-G mới tự hào có tốc độ lên tới 1 Gbit/giây, với tùy chọn 10 Gbit/giây cũng đang được triển khai. Tiêu chuẩn EtherCAT-G mới này được phát triển để đáp ứng các ứng dụng mới đang được phát triển cho IIoT. Chúng bao gồm các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu như điều khiển chuyển động đa trục đồng bộ phức tạp, hệ thống thị giác máy mới cũng như thiết bị đo lường có tốc độ lấy mẫu cao. Những lợi ích này đang khiến EtherCAT trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều công ty điều khiển chuyển động, đặc biệt là để tích hợp vào các sản phẩm của họ.

Advantech hiện đã và đang cung cấp các sản phẩm hỗ trợ công nghệ EtherCAT cho các ứng dụng điều khiển chuyển động, có thể kể đến sản phẩm máy tính chuyển dụng cho điều khiển chuyển động và hỗ trợ EtherCAT là AMAX-5580. Xin mời xem video webinar giới thiệu bên dưới để biết thêm chi tiết. Nếu quý vị cần được tư vấn về giải pháp/sản phẩm, vui lòng liên hệ với Advantech Việt Nam để được hỗ trợ.