XFC - ultraszybkie systemy sterowania z Ethernetem czasu rzeczywistego

Technologia XFC (eXtreme Fast Control) firmy Beckhoff łączy kilka metod podwyższenia prędkości odczytu i zapisu danych, przesyłania danych oraz realizacji algorytmów sterowania tak, aby skrócić czas cyklu pracy poniżej 100 μs, co jest wartością około sto razy mniejszą niż w znanych rozproszonych systemach automatyki. Podstawą jest wykorzystanie tzw. rozproszonych zegarów standardu EtherCAT, co pozwala osiągnąć czas cyklu pracy ok. 100 μs, przy zachowaniu cechy determinizmu czasowego.

Posłuchaj
00:00

Wszystkie urządzenia EtherCAT (CPU, I/O, napędy) mają swoje własne lokalne zegary, które są automatycznie zsynchronizowane ze sobą za pośrednictwem protokołu EtherCAT. Rozdzielczość każdego z zegarów wynosi 10 ns, a maksymalne rozstrojenie względem czasu systemowego jest na ogół mniejsze niż 100 ns. W XFC wykorzystywane są tzw. stemple czasowe - zmienne o rozdzielczości 10 ns, zintegrowane z aktualizowanymi sygnałami.

Pozwala to na precyzyjny pomiar rozproszonych sygnałów we/wy niezależnie od czasu cyklu pracy. W terminalach I/O EtherCAT firmy Beckhoff możliwe jest wielokrotne próbkowanie obrazu procesu w jednym cyklu pracy. Jest to tzw. nadpróbkowanie (oversampling) sygnału. Terminale we/wy analogowych powalają na aktualizację sygnałów o częstotliwościach do 100 kHz z rozdzielczością do 10 μs, natomiast terminale we/wy cyfrowych powalają na aktualizację sygnałów o częstotliwościach do 1 MHz z rozdzielczością do 1 μs.

Oversampling w XFC umożliwia ocenę sygnałów z wysoką rozdzielczością oraz równoczesne przetwarzanie wielu sygnałów. XFC obejmuje wszystkie elementy sprzętowe i oprogramowanie stosowane w aplikacjach sterujących: Ether- CAT - ultraszybki protokół komunikacyjny, terminale we/wy EtherCAT, komputery przemysłowe IPC oraz oprogramowanie TwinCAT, sprzęgające wszystkie elementy systemu.

EtherCAT to szybki protokół typu Industrial Ethernet. Kluczową własnością jest brak konwersji pomiędzy Ethernetem a dodatkowymi magistralami wewnętrznymi w terminalach we/wy. Centralny system sterowania jest zwolniony z czasochłonnego mapowania stanu procesu i może wykorzystać dostępną moc obliczeniową do realizacji algorytmów sterowania.

Ultraszybkie terminale I/O Ether- CAT, pozwalają aktualizować sygnały w czasie około 10 ns, korzystając z techniki stempli czasowych i nadpróbkowania. Deterministycznie zsynchronizowane wejścia i wyjścia minimalizują zjawisko jitteru. Terminale I/O XFC pozwalają na uzyskanie bardzo krótkiego czasu cyklu w pętli regulacji - 100 μs (min. 50 μs).

W nowych terminalach XFC zintegrowano przetworniki A/D i D/A aby uniknąć dodatkowych opóźnień. Komputery przemysłowe IPC charakteryzują się możliwością pracy w czasie rzeczywistym. Pozwalają na szybkie wykonywanie algorytmów w pojemnej pamięci podręcznej.

Czynnikiem wpływającym na skrócenie czasu cyklu pracy jest także odciążenie procesora od kopiowania obrazu procesu - dane procesowe przesyłane przez sieć są obsługiwane przez zintegrowany w terminalach I/O kontroler EtherCAT. Ostatni element XFC to oprogramowanie sterujące w czasie rzeczywistym - TwinCAT. Integracja EtherCAT z TwinCAT umożliwia pełne wykorzystanie systemu łączności i stosowanie kilku niezależnych poziomów czasowych.

Może ono obsłużyć różne zadania o różnych okresach cyklu. To pozwala na bezkonfl iktową realizację szybkiego systemu sterowania i obsługę normalnych zadań kontrolnych w ramach jednego układu. Specjalne rozszerzenia TwinCAT ułatwiają obsługę nowych typów danych - stempli czasowych i nadpróbkowania. Technologia XFC jest w pełni kompatybilna z istniejącymi standardami komunikacyjnymi, korzystając jednocześnie z tego samego sprzętu i oprogramowania.

Beckhoff Automation
www.beckhoff.pl

Powiązane treści
System czasu rzeczywistego do sterowania maszyną wytrzymałościową
Codzienne relacje z targów Automaticon 2012
Automaticon 2012. Przewodnik targowy
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Silniki i napędy
Serwohydrauliczny napęd Bosch Rexroth zwiększa sprawność energetyczną pras do głębokiego tłoczenia
Obudowy, złącza, komponenty
277 powodów, by wybrać przyszłość bez smarowania. NOWOŚCI igus na 2025 rok
PLC, HMI, Oprogramowanie
Bosch Rexroth oferuje usługę FOTA - aktualizowanie sterowników – także pochodzących od innych producentów
Pomiary
PL Flush – precyzyjny czujnik ciśnienia do aplikacji z ograniczoną przestrzenią montażową
Pomiary
Ekran dotykowy, wyjście HDMI, mała masa, kompaktowe wymiary - nowe oscyloskopy Voltcraft z serii DOV
Bezpieczeństwo
Obniżenie kosztów suwnic wewnętrznych nawet o 40% dzięki nowemu prowadnikowi ślizgowemu firmy igus
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Czerwiec 2025
Temat miesiąca
Wod-kan, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków
Technika
Ochrona przed korozją

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów