Beckhoff XFC – ekstremno hitra tehnologija za avtomatizacijo

26.03.2018

Beckhoff XFC (eXtreme Fast Control) – ekstremno hitro tehnologijo za avtomatizacijo sestavljajo zmogljivi in zanesljivi industrijski računalniki, zelo hitri V/I moduli, EtherCAT-vodilo in programska oprema TwinCAT. Z XFC-tehnologijo je mogoče doseči odzivni čas krmilnega sistema pod 100 µs. Tehnologija XFC odpravlja nekatere tehnične omejitve in tako ponuja boljše rešitve ter lažjo optimizacijo procesov.

Tehnologija XFC omogoča hitre in zelo deterministične odzive. Vsebuje tako strojno kot programsko opremo: hitre vhodne in izhodne module, EtherCAT kot hitro komunikacijsko vodilo, zmogljive industrijske računalnike in programsko opremo za avtomatizacijo TwinCAT.

Še pred nedavnim je bil normalen čas cikla sistema 10 do 20 ms. Relativno počasni procesorji in nesinhronizirani cikli PLC procesorja, internih vodil, področnih vodil in I/O sistemov niso dopuščali krajših časov. S povečano zmogljivostjo industrijskih računalnikov/krmilnikov je bilo mogoče doseči čase cikla do ranga 1–2 ms. XFC pa omogoča dodatno 10-kratno zmanjšanje časa cikla sistema do 100 µs, bistveno se izboljša tudi determinizem.

Distribuirana EtherCAT-ura (Distributed Clocks) predstavlja osnovo tehnologiji XFC. Vse EtherCAT-naprave imajo svojo uro, ki se stalno sinhronizira preko EtherCAT-komunikacije, tako da je največje odstopanje med urami manj kot 1 µs.

S posebnimi moduli, ki jih bomo predstavili v nadaljevanju, tehnologija XFC omogoča časovno zelo točno in natančno branje in zapis signalov, hitro vzorčenje signalov (tudi znotraj cikla vodila) ter hitre vhode in izhode.

XFC EtherCAT moduli

V nadaljevanju bomo predstavili Beckhoff XFC EtherCAT module, ki podpirajo tehnologijo XFC in so še posebej primerni za hitre in časovno točne aplikacije.

Moduli s časovno značko ('time stamp')

Moduli s časovno značko, poleg digitalne informacije o stanju vhoda, ponujajo tudi informacijo o tem, kdaj se je digitalni signal spremenil znotraj cikla sistema. Modul shrani ta podatek z ločljivostjo 10 ns in točnostjo manj kot 1 µs. Podobno lahko pri izhodnih modulih s časovno značko določimo, kdaj znotraj cikla naj se spremeni stanje, tudi tu s časovno točnostjo boljšo kot 1 µs in ločljivostjo 10 ns. Uporaba teh dveh modulov je odlična rešitev tam, kjer poleg hitrega odziva potrebujemo tudi časovno ponovljivost in predvidljivost.

Moduli za hitro vzorčenje ('oversampling')

Procesni podatki se po navadi osvežujejo enkrat na cikel. Če to ni dovolj, lahko posebni 'oversampling' moduli vzorčijo vrednosti tudi večkrat znotraj enega cikla ter jih shranjujejo v interni pomnilnik in jih vsak cikel pošiljajo na centralni krmilnik. Podobno lahko tudi izhodni moduli zapisujejo izhodne vrednosti večkrat znotraj cikla. Analogni 'oversampling' moduli imajo največjo frekvenco vzorčenja 100 kHz, digitalni pa 1 MHz.

Hitri vhodno-izhodni moduli

V napravah, ki delujejo zelo hitro, lahko zakasnitve na V/I modulih zmanjšajo zmogljivost oziroma hitrost naprave. Posebnost XFC EtherCAT hitrih V/I modulov je, da imajo izredno majhno zakasnitev (Ton/Toff), največ 1 µs.

S ciljem zadostiti novim potrebam kupcev je podjetje Beckhoff v preteklih letih razvilo številne nove produkte, kamor sodi tudi tehnologija XFC, ki za zmerno ceno ponuja visoke zmogljivosti.