Многоосевое управление движением обычно использует синхронизацию на основе событий. Этот уровень синхронизации определяется как запланированная, абсолютно жесткая доставка критичных по времени циклических данных по сети. Изменчивость доставки должна составлять менее 1 мкс, что также известно как дрожание.

Хотя существует ряд сетей для “управления движением”, важно определить потребности в доставке по времени для данного приложения. Синхронизированное многоосевое движение требует иной синхронизации, чем привод отвода в конвейерной системе.

Требование к движению без дрожания может сузить выбор сети. Вот краткий обзор нескольких распространенных сетей, используемых в приложениях управления движением.

EtherCAT®
Технология Ethernet для автоматизации управления (EtherCAT) была разработана компанией Beckhoff. Он быстр и детерминирован и обрабатывает данные с использованием специального оборудования и программного обеспечения

Он использует полнодуплексную конфигурацию master-slave и подходит для любой топологии. Он может обрабатывать 1000 точек ввода-вывода за 30 мкс и взаимодействовать со 100 сервоосями за 100 мкс. Оси получают установленные значения и управляющие данные и сообщают о фактическом положении и статусе. Технология распределенной синхронизации, представляющая собой простую версию стандарта IEEE 1588, синхронизирует оси с дрожанием менее 1 мкс.

Этот протокол может обеспечить высокую пропускную способность, поскольку сообщения обрабатываются аппаратно, прежде чем они будут перенаправлены на следующее ведомое устройство. Подчиненные устройства считывают относящиеся к ним данные по мере прохождения фрейма данных и вставляют новые данные в тот же поток данных «на лету». Эта процедура не зависит от времени выполнения стека протоколов, поэтому задержки обработки обычно составляют всего несколько наносекунд.

EtherNet/IP (EIP)
Стандартный Ethernet не может гарантировать дрожание менее 1 мкс из-за использования на уровне данных методов множественного доступа/обнаружения столкновений Carrier Sense (CSMA/CD) для управления передачей пакетов. Чтобы преодолеть эту проблему, ODVA разработала EtherNet / IP, и это было сделано без изменения какого-либо из четырех нижних уровней Ethernet.

EtherNet/IP — это протокол промышленного прикладного уровня, работающий через среду Ethernet и используемый для связи между промышленными системами управления и их компонентами, такими как программируемые контроллеры автоматизации, программируемые логические контроллеры или системы ввода-вывода. “IP” означает “Промышленный протокол”, ссылаясь на принятие Rockwell Automation стандартов Common Industrial Protocol (CIP™) при разработке EtherNet/IP.

EtherNet/IP с CIP Motion в качестве прикладного уровня устраняет требование строгого детерминизма из сетевой инфраструктуры и предоставляет конечным устройствам информацию о времени, необходимую для удовлетворения потребностей приложения в управлении в реальном времени. Таким образом, эта сеть может обеспечить высокопроизводительное детерминированное управление, необходимое для работы привода с замкнутым контуром, используя стандартный немодифицированный Ethernet (соответствующий стандартам Ethernet, включая IEEE 802.3 и TCP/IP). CIP также используется DeviceNet и ControlNet, поэтому эти сети совместимы.

CIP Motion обеспечивает передачу данных в режиме реального времени через профили приложений, которые определяют технологию. Эти профили позволяют устанавливать положение, скорость и крутящий момент в приводе. Этот протокол использует технологию CIP Sync, совместимую с IEEE-1588 прецизионную синхронизацию часов, которая также отображается в объектной модели CIP, для координации точного синхронизированного управления движением.

Синхронизация CIP состоит из объекта синхронизации по времени и связанных с ним служб для синхронизации узлов с точностью до ± 100 нс друг от друга. EtherNet/IP с CIP Motion позволяет координировать 100 осей с обновлением сети для всех осей за 1 мс.

Серкос
Sercos — это цифровая шина, которая соединяет контроллеры движения, приводы, ввод-вывод, датчики и исполнительные механизмы для машин и систем с числовым программным управлением. Он предназначен для высокоскоростной последовательной передачи стандартных данных с замкнутым контуром в режиме реального времени по помехозащищенному волоконно-оптическому кольцу (Sercos I & II) или промышленному кабелю Ethernet (Sercos III).

В интерфейсной системе Sercos все контуры сервопривода обычно замкнуты в приводе, чтобы уменьшить вычислительную нагрузку на контроллер движения и синхронизировать больше осей движения, чем это было бы возможно в противном случае. Кроме того, замыкание всех контуров сервопривода в приводе уменьшает эффект задержки передачи между системой управления движением и приводом.

Sercos III — это открытая версия третьего поколения, соответствующая стандарту IEC, которая передает данные по промышленным кабелям Ethernet и протоколу для управления в режиме реального времени. Он сочетает в себе лучшее как из Ethernet, так и из предыдущих разработок Sercos для детерминированного двунаправленного управления движением в реальном времени и вводом-выводом. Он обеспечивает широкие коммуникационные возможности ввода-вывода, позволяя эффективно передавать все обычные протоколы по одной и той же сети Ethernet параллельно с Sercos в режиме реального времени.

Sercos III обеспечивает время цикла всего 31,25 мкс. Он поддерживает до 511 подчиненных устройств в одной сети, при этом в системе возможно несколько сетей.