Надёжность сети передачи данных очень важна в управлении движением, так как от этого зависит качество готового продукта: он будет пригоден к эксплуатации или забракован и отправится на переработку. Существует большое количество различных топологий и протоколов сетей, свойства которых могут устранять воздействие внешних факторов, таких как электромагнитные помехи, которые могут негативно влиять на технологический цикл. Другими словами, обеспечивается защита процесса передачи данных – в этом и есть главное достоинство оптимизированной промышленной сети.
На сегодняшний день наиболее распространенными являются сети на базе Ethernet. Именно этот интерфейс завоевал плацдарм технических средств в современном мире, неумолимо стремящемся к оптимизации. Повсеместное использование Ethernet в компьютерных сетях привело к увеличению скорости передачи данных и снижению стоимости за счет дешевых средств реализации, с которыми сложно конкурировать другим сетям. Но выбор аппаратной составляющей или физического интерфейса – это только первый шаг навстречу проектированию надежной сети. Другой не менее важной составляющей является правильный выбор протокола и топологии используемой сети.
Даже в тех случаях, когда скорость передачи данных важна, она не должна являться единственным критерием выбора того или иного протокола для вашей сети управления движением (motion control). Надежность сети может стать решающим фактором на конечном этапе производства, так как из-за помех в слабозащищённой сети может быть большое количество бракованного продукта. Некоторые протоколы позволяют свести к нулю воздействие электромагнитных помех на производственный процесс. Например, у протокола MECHATROLINK-III (который поддерживают контроллеры управления движением YASKAWA серий MP3300iec и MP3200iec) есть повторные попытки связи. Эта функция по умолчанию встроена в интегральную схему (аппаратно-реализована), она автоматически пересылает пакет данных, пока тот не достигнет своего адресата. Этот способ передачи данных доказал свою надежность при использовании в станкостроении и производстве полупроводников, где небольшой недочет на любой стадии производства может привести к значительным финансовым потерям.
Рисунок 1. Повторная попытка отправки сообщения.
Другим, часто упускаемым из виду, фактором надежности сети является ее топология. Топология сети заключается в том, как сеть подключена и структурирована. Это может относиться как к физической топологии, так и к логической. Логическая структура (топология) – это то, как контроллер видит сеть, мастер которой может не совпадать с физической структурой. Однако в большинстве сетей управления движением (motion control) мастер всё же совпадает.
Наиболее распространенной топологией является каскадное соединение. В таких сетях у вас есть Ethernet-кабель, который выходит из контроллера, подключается к первому устройству, в котором есть два разъема – вход и выход. К входу подключается кабель от контроллера, из выхода идет кабель на другие устройства и так далее. Такое соединение осуществляется до тех пор, пока все устройства не будут включены в сеть. Узлы (устройства) сети, как правило, бывают разных типов: в состав каскадных сетей входят контроллеры, сервоприводы, преобразователи частоты и удалённые блоки входов/выходов.
Рисунок 2. Топология MECHATROLINK-III
Популярность и распространение такой топологии объясняются её простотой и низкой стоимостью. Однако у неё есть и недостатки. Каскадное подключение — последовательное. Если повреждается кабель на одном участке сети, все последующие соединения выйдут из строя. Поэтому, если надежность важна, стоит рассматривать другие топологии.
Есть топология, которая значительно повышает надежность — это «звезда». Её стоимость выше, так как требуется дополнительные средства. Но она расширяет возможности. Каждый узел подключается к хабу (узловой станции) или коммутатору, который затем подключается к контроллеру.
Этот способ повышает надежность: неисправность в одном узле — например, преобразователе частоты — не нарушит работу всей сети. Можно даже менять узлы «на горячую». При этом, добавление хабов или коммутаторов позволяет снизить цикл времени сети (скан-цикл).
Другим преимуществом топологии «звезда» является её модульность. Хабы и коммутаторы позволяют добавлять или убирать узлы без остановки всей системы. В контроллерах управления движением YASKAWA с поддержкой Mechatrolink-III можно использовать такие хабы для создания гибкой топологии.
Рисунок 3. Смешанная топология MECHATROLINK-III.
Каждый хаб для MECHATROLINK III поддерживает до 8 узлов. Узлы можно объединять в каскады, а всего между любыми узлами и контроллером максимум два хаба. MECHATROLINK-III может поддерживать до 62 устройств. Эти особенности помогают создать оптимальную сеть по стоимости, скорости и надежности.
ПОВЫШЕНИЕ СКОРОСТИ ПОДАЧИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФУНКЦИИ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА И ВИРТУАЛЬНОЙ ОСИ КОНТРОЛЛЕРА