CNC Fórum

Založil jsem tohle vlákno, kam občas napíšu nějaké věci v souvislosti s EtherCATem. Pokud přispějí i ostatní fandové EtherCATu, budu moc rád.
Není tady žádná sekce průmyslových sběrnic, tak jsem to dal do "Ostatní elektronika". Ale je to asi jedno.

Tenhle post by se mohl jmenovat "Novinky v EtherCATu a výstava Amper".
Minulý týden proběhl v Brně Amper. Jako obvykle tam vystavovala firma Beckhoff, která je původní autorem a stále největším tahounem v inovacích EtherCATu.

Tady prezentovali EtherCAT G a EtherCAT G10.
Jak už napovídá název, tak je to rozšíření EtherCATu na přenosovou rychlost 1Gbps a 10Gbps., Zatím byl standardizován jen na sítích 100Mbps.
Napřed obrázky, pak trochu popisu: Jak je z obrázků vidět, tak rychlost 10 Gbps uvažují jen pro páteřní spoje. Na ně pak bude připojeno něco jako switch, který už bude obsluhovat jednotlivé klienty rychlostí 1Gbps nebo 100Mbps.
U toho 1Gbps pak předpokládají, že buď se budou dělat zařízení přímo s touto rychlostí, nebo tam opět bude vřazen nějaký switch, který z toho udělá zatím standardní 100Mbps.
Nic z toho zatím není na světě, k dispozici by to snad mělo být v Q3/2019, tedy reálně zřejmě až na konci roku.

Dále tam prezentovali EtherCAT P, ale to už není taková novinka. Už se to běžně používá. Jde tam o to, že do kabelu pustili kromě dat ještě napájeni 24V/3A. Místo konektorů RJ45 pak použili kvůli nezáměnnosti konektory M8. Nápad dobrý, realizace (podle mě) špatná. Viz dále.
Kromě tohoto pak ještě nadefinovali konektory pro 1-kabelové připojení serv, kde je současně tažen EtherCAT nebo EtherCAT P a výkonové napájení 24-690V a až snad 64A.

Měli tam takovouhle výstavku. Schválně, co vám na ní přijde divné: Tady je pak ten seshora ten server, který je v pravém horním roku výstavky: To divné je, jak to mají zapojené. U EtherCATu je zvykem, že se jednotlivá zařízení řetězí za sebe. Ale tady mají ke každému zařízení jen přívodní kabel. Trochu to vysvětluje ten obrázek serveru, kde mají 6 síťových rozhraní. A kromě toho musí být v té sestavě zapojených spousta tzv. junctions, tj. zařízení, které umí rozvětvit EtherCAT. Takže tím tak trochu popírají základní vlastnost EtherCATu.
Asi tím chtěli prezentovat, že mají 36-jádrový server, takže každé to zařízení má v serveru svůj vlastní procesor. Důležitě mi tam povídali, jak je to nezbytné, protože pak můžou rychle řídit nějaké vozíky, které tam měli. Byly to samozřejmě obchodnické kecy v kleci, uřídit takovou sestavu by zvládl i pomalý Intel Atom na jednom segmentu a to ještě s prstem v nose.

Ta firma Beckhoff mi přijde jako firma dvou tváří. Na jedné straně vymýšlí fakt dobré koncepty, ale jejich realizaci zprasí.
Mám na to takovou teorii, že tam mají dvě schodiště. Po jednom chodí koncepční projektanti a tam je dobrý povrch. Pak je tam druhé schodiště, po kterém chodí realizační kontruktéři, a to má kluzký povrch. Takže občas spadnou a mrdnou se do hlavy. Jinak by takové kraviny nemohli vymyslet.

Jedním z příkladů je třeba ten EtherCAT P. Myšlenka dobrá, táhnou po tom rovnou 24V, což je v automatizaci standardní napětí. Ale pak to chytil do ruky ten realizační konstruktér a vymyslel přiřazení napětí k signálům. A výsledkem je, že se musí používat speciální konektory, na rozdíl třeba od 802.3af/at PoE, které je kompatibilní s běžným Ethernetem. Přitom stačilo trochu použít hlavu a nemuselo to tak být.

Druhým příkladem je provedení jejich couplerů. Tady demoobrázek, aby bylo jasné, o čem je řeč: Já jsem zatím používal pro I/O linky couplery od Wago. Chtěl jsem přejít na Beckhoff, jenže ouha. Oni nacpali EtherCAT i tam, kam (podle mě) nepatří. Takže například Wago má EtherCAT jen v tom řídicím boxu, zbylé moduly s výstupy a vstupy už jsou připojené po nějaké lokální sběrnici. Kdežto Beckhoff to pojal tak, že EtherCATové zařízení je nejen ten řídicí box, ale i každý modul té svorkovnice. Když vezmu konkrétně ten demo-obrázek, tak u Waga je to jedno EtherCAT zařízení a tím i jedno zpoždění. U Beckhoffa je to 5 zařízení a 5 zpoždění.
Napadá mě několik nevýhod takové koncepce:
- zvyšuje to latenci na sběrnici, protože paket musí projít přes všechny moduly
- není to univerzální ale poplatné jen EtherCATU, kdežto Wago jenom vymění ten řídicí modul a může tem mít třeba Profinet, Modbus atd.
- je to drahé
Výhoda mě nenapadá asi žádná.

Mex..
Wago ide v pohode s beckhoffom? Resp s ich softom.
Ono to bude asi nahanacka, pretoze siemens visiel s niecim ako Opc Ua.
Cital som nejaky clanok a podla neho to bolo o dost rychlejsie. Ale je to nove, kym sa to uvedie trochu do provozu to potrva a je to siemens, tak lacne to nebude.
Ak mas prehlad mozes popisat periferie od beckhoffu, su KLckove a Elckove.
Kl bude pomalsie
El ide rychlejsie, myslim ze o dost.
Zaujimalo by sla napr taka dotykova sonda, ako by isla s opozdeniami na zbernici, alebo signaly typu Stop. Myslim ze pri Klcku je to 3ms.

Sakra, Ty tu začneš používat taková sprostá slova jako Siemens.

Kombinaci Wago HW/Beckhoff SW jsem nezkoušel. Ale podle mě není důvod, aby to nejelo. V LinuxCNC jede samozřejmě oboje.

U Beckhoffa vím o řade EL.... a ES....
Ta řada EL má na vstupech filtr cca 3ms, rychlejší řada ES má snad 100us. Ta filtrace je tam záměrně, aby to nechytalo kdejakou jehlu z okolního rušení.
Nejrychlejší jsou nějaké ty modely s oversamplingem, značí se snad XFC. Tam to funguje tak, že během jednoho servocyklu nasamplují několik (až 10) vzorků. Ale to je pro CNC celkem k prdu, tohle se spíš využije při nějakém snímání analogových veličin, řekl bych.
Každopádně na CNC máš rychlost detekce sondy omezenou servocyklem (ten si většinou nastavujeme na 1ms) a případně pak filtrem na vstupu toho I/O. Takže snímat to 10x rychleji oversamplingem když to pak stejně přečteš až v servocyklu je k ničemu.

K tomu OPC UA. Asi jsi myslel OPC UA TSN.
Není to vynález firmy Siemens, dokonce oni ani nejsou v tomhle nijak moc aktivní.

Celé to má postupný vývoj.
Napřed vzniklo OPC. To už je dost dávno. Je to standard pro získávání dat z různých PLC a jiných technologických zařízení, a jejich poskytování do různých managerských a dohledových nadstaveb (pěkně barevných, samozřejmě). Existuje například i klient pro Excel, takže přes OPC si můžeš zobrazit data z nějakého PLC v Excelu a spojit to třeba s daty z docházkového systému.

V tom původním OPC byl koncepční problém (asi se taky někdo mrdnul do hlavy). Používalo to proprietární technologie Microsoft Windows, takže se prezentační SW prakticky neděl udělat jinak než na Windows. A byly tam i další nedomyšlenosti, ale to by bylo moc psaní (např. aktuální data se získávala jinak než data z historie atd.).

Tak se několik firem domluvilo a udělalo novou verzi OPC UA. To UA je "Unified Architecture" a znamená to, že konečně začali používat otevřené standardy, takže to lze provozovat i na Linuxu a dalších zařízeních. A kromě toho do jediného standardu zahrnuli různé podstandardy původního OPC. Takže už je v tom celkem pořádek.
Je to otevřený standard. Mimochodem v OPC UA je poměrně dost aktivní i Beckhoff a hlavně BaR.

To OPC/OPC UA je ale pomalá sběrnice, určená k off-line sběru dat, nikoli k řízení technologií on-line.
Ale protože je to úspěšná značka, tak se několik firem domluvilo a udělali fungl nový standard OPC UA TSN. To TSN znamená "Time Sensitive Network" a je to už určeno pro rychlé on-line řízení.
Teoreticky je to dobře vymyšlené a (opět teoreticky) hodně rychlé. Jenže to je stále ve formě obchodnických informací. Nejenom že to ještě neběhá, ale zatím k tomu nejsou ani přesně technické specifikace.

Jinak nejaktivnější v tomhle je asi firma BaR, ta to prezentuje všude možně. I na Amperu byli. Ale na cílený dotaz samozřejmě uměli odpověděť jen obchodničtinou (bude to nejlepší, nejrychlejší, když si to pořídíte tak vaše firma bude úspěšná a podobné kecy).

Pisem len co si tak zhruba pamatam.. Cize len tak debatka.
Nj, to je pravda ze ked ide servo na 1ms, tak nejako nema zmysel tam poslat Stop skor po ethercate. jedine zase periferiou na nejake safeticko.
Rozmyslam ako to tam zmysluplne zapojit...
So siemensom trochu robim, je to krkolomna kravinka, ale funguje.
Nejaky beckhoff Cpu tiez ide na win Xp.. Realtime. Vlastne twincat.

Caute panove.
Tak co, kto bezi na tejto zbernici a ako mu to funguje?

Me celkem uspokojive, nevim o problemu.

Co se vlastne po te sbernici posila? Kdybych mel napriklad driver jako tento https://www.aliexpress.com/item/32947467862.html a chtel bych s tim zatocit pomoci vlastniho HW. Jdou tam data ve stylu step/dir, nebo spis neco na urovni G-kodu, nebo jak to vlastne s celou komunikaci je? Jde mi jen o takovy rychly vseobecny prehled, zatim s tim nic stavet nehodlam takze se mi to nechce hloubeji studovat.

posila se tam rychlost nebo pozice smerem k driveru
a ten vraci pozici, a spoustu stavu a hodnot
muzes tam posilat i parametry servopohonu a dynamicky tak rekonfigurovat nastaveni treba kvuli omezeni momentu, to se dela u soustruhu s protivretenem pri prebirani polotovaru

Dik za info. Jak je tam zajistena synchronnost celeho procesu? Spoleha se jen na vysokou prenosovou rychlost?

Ne
Je tam i sdileni hodin atd..

t256 píše: ↑13. 8. 2022, 9:12 Co se vlastne po te sbernici posila?

Servo i řídící systém se předem nastaví do vhodného režimu (polohové, rychlostní nebo momentové řízení) a nastaví se, jaké informace se budou periodicky předávat. Tedy např. u polohového řízení se každou milisekundu pošle požadovaná poloha, zpět se opět každou milisekundu vrátí třeba reálná poloha, teplota driveru, zatížení serva atd.

Předává se to jako syrová data. Tedy např. první 4 byte paketu znamenají polohu, další 2 byte teplotu atd.

Předání dat musí proběhnout každou servoperiodu, i když se nic nemění. Pokud to třeba na 3 periody vypadne, stroj spadne do chyby.
Většinou se v CNC dělá to předávání každou milisekundu, tj. 1 kHz. Pomaleji to samozřejmě jde, rychleji většinou ne moc. Některé drivery mají ten 1 kHz jako maximálku, některé umí třeba 2 kHz a ještě méně je takových, co umí 4 kHz.

Synchronizace je velké téma. Různé drivery a taky různé protokoly (po fyzickém EtherCATu můžou běhat různé protokoly, např. CoE, SoE) to můžou dělat různě. Časování realizace příkazu se dá nastavit například od přijetí příkazu nebo od časové značky. Ale existují i různé speciální možnosti, jako je oversampling (to je ale spíš u vstupů a výstupů). Pak se v jedné periodě 1 kHz pošlou data, která se zapisují nebo čtou třeba 10x rychleji, tj. s periodou 10 kHz.

Běhá to většinou na 100 Mbit/s. Existuje už (ne moc dlouho) i verze pro Gbit, a dokonce teoreticky i pro 10 GBit. Ale používá se to zatím minimálně.
Není pro to u běžné instalace asi ani žádný extra důvod. Perioda předávaných dat (třeba ta 1ms) je omezena rychlosti řídicího systému a serva. Přenosová rychlost sítě v tomto případě není omezující. Zatížení Ethernetu je u běžného počtu zařízení (třeba u nějaké frézky) celkem minimální.

t256 píše: ↑13. 8. 2022, 9:12 ... Kdybych mel napriklad driver jako tento https://www.aliexpress.com/item/32947467862.html a chtel bych s tim zatocit pomoci vlastniho HW. ...

Tady je něco špatně.
Sice tam píšou EtherCAT, ale podle fotky i podle popisu je to driver s řízením po CANbusu.