CTIMES- 採用乙太網路進行運動控制的三個理由

因此，包括現場匯流排以及PC導向控制架構搭配ASIC晶片建構的PCI介面卡，就成為運動控制的熱門解決方案。

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運動控制應用要求確定性（網路須保證能將作業負載即時傳至指定的節點），因此需要確保位置保持（positionretention）的表現，停位必須精準，驅動器必須適切加速/減速，其他作業也須精確配合。

IEEE802.3Ethernet一直無法迎合這方面的要求。

即使到了CSMA/CD資料鏈結層，由於全雙工切換與隔離碰撞網域的緣故逐漸遭到淘汰，仍然缺少可預測性。

另外由於TCP/IP在執行典型堆疊時的複雜性，無法進行最佳化來為即時傳輸作業提供可靠的傳送機制。

因此，包括現場匯流排以及PC導向控制架構搭配ASIC晶片建構的PCI介面卡，就成為運動控制的熱門解決方案。

從EtherNet/IP到EtherCAT，這些乙太網路解決方案各自透過自己的方式克服著上述的缺點。

但到目前為止，工業乙太網路儘管有著領先其他替代方案的優勢，不過在運動控制領域上，離主導地位還有很遙遠的距離。

以下我們將分別檢討三項理由，以分析為何其於未來幾年的競爭優勢將會漸趨鞏固。

一、統合而不複雜 企業IT與工廠之間的互連隨著時間推進不斷增加，導致系統複雜化，經常混用標準/工業乙太網路以及現場匯流排。

舉例來說，機具可能會使用: ‧SERCOS和伺服系統通訊[1] ‧PROFIBUS為可變頻率驅動器建構網路 ‧SafetyBUS進行故障自動防護的現場匯流排通訊 ‧DeviceNet用來連結感測器 ‧Ethernet透過閘道器存取，將資料傳給終端使用者 然而這類網路在安裝與維護上既複雜又昂貴。

每種通訊協定都必須用自己專屬的排程器、安裝人員、以及訓練。

反觀乙太網路則提供統合不同網路的可能性，將運算、安全等元素整合到具成本效益的基礎設施，而且相對而言具有容易佈線、各家廠商廣泛支援、以及符合未來需求等優點。

乙太網路提供統合各網路的可能性 EtherNet/IP協定就是實務面上統合的例證。

一個整合式交換系統能容納商務與工業領域的應用，運用諸如TCP/IP與UDP/IP這類標準式乙太網路技術，以及像CIPSync等功能，可建置IEEE1588精準時間協定的分散時脈同步化。

二、運動控制應用的確定性 運動控制依賴精準的通訊。

過去這類的精準度都是透過時槽式排程機制實現，每個裝置分配到一個時段來和其他元件進行通訊。

透過控制函式計算出delta-T值，讓這些伺服驅動與控制器能了解自己的時序。

但如果資料供應變得無法預測，這種機制也將無法發揮作用－因此需要維持確定性（determinism）以確保迴路的穩定度。

乙太網路能支援工廠環境中要求嚴苛的運動控制應用 以EtherNet/IP建置IEEE1588，在某些情況中將加速器電路直接安裝在英特爾晶片上，許多乙太網路解決方案藉由這種常用的機制來達到確定性。

另一個例子是EtherCAT的傳輸過程即時處理，讓運動控制應用達到持續可預測的效能。

EtherCAT超越集中式PCI通訊的許多嚴苛物理限制，這些通訊雖然快速，但仍要求機器處理單元與伺服處理器之間的距離必須夠近。

JasonGoerges在2010年為《MachineDesign》雜誌撰寫專文中提到，EtherCAT的分散式處理器架構擁有頻寬、同步、以及物理方面的彈性，配合集中控制以及分散式網路的各項優點。

事實上，某些採用這種技術的處理器能以20kHz的取樣與更新率，同時控制多達64個高度協調的運動軸－包括位置、速度、電流迴路，以及通訊作業。

三、工業物聯網的長期可行性 從最初作為一種區域網路技術以來，乙太網路已經度過未成熟階段的歷練。

舊型現場匯流排元件至今仍有小規模生產，PCI的風險則是重蹈工業標準架構（ISA）被淘汰的路徑，反觀乙太網路，仍持續演進著，並做好準備推動以IP為中心的工業物聯網。

包括時效性網路方面的改進，除了將重新定義IEEE1588，還將促進網路統合的可能性，並使乙太網路成為當前與未來運動控制的理想選擇。

但這並不是說現場匯流排與PCI將被摒棄－隨著自動化產業朝工業物聯網邁進，只有乙太網路的各項優勢會持續累積，且更為彰顯。

參考資料 [1]PaulBrooks.“UsingEtherNet/IPforMotionControl.”IndustrialIPAdvantage,October2015. [2]“WorkingSuccessfulMotionControlviaStandardEthernet.”IndustrialEthernetBook,Vol.48,No.71. [3]JasonGoerges.“EtherCATEnablesHighPerformanceMotionControl.”MachineDesign,November2010. 刊頭圖(source:Linksys) 相關文章 ‧ 運用1-Wire技術簡化TWS耳機解決方案 ‧ 適合工業應用穩固的SPI/I2C通訊 ‧ 利用PMBus數位電源系統管理器進行電流感測 ‧ 透過新方法為訊號鏈系統建立電源解決方案 ‧ 利用軟體驅動、安全的預測性馬達維護提升生產力 commentspoweredbyDisqus 相關討論   相關新品 BlackfinDevelopmentToolsBundle 原廠/品牌：ADI 供應商：安馳科技 產品類別：DSP BLACKFINUSB-LANEZ-EXTENDER 原廠/品牌：ADI 供應商：安馳科技 產品類別：DSP BLACKFINEZ-EXTENDER 原廠/品牌：ADI 供應商：安馳科技 產品類別：DSP   相關新聞 » 博弘雲端數據精準獲AWS資料和分析能力合作夥伴認證 » 中華電信運用5GAIoT助力港灣城市前瞻躍進 » 和碩於2022O-RANAlliance春季插拔大會展示5G專網成果 » Netcetera將3DS服務遷移至雲端運算平台提供可持續解決方案 » 翱騰ORION企業協作服務平台獲金漾獎   相關產品 » 衡崴科技正式代理TeamT5助企業資安對抗勒索加密攻擊 » RTS安全管理程序設計提供混合關鍵應用 » ADI推出首款高解析度3D景深測量和視覺系統模組 » ADI推出低抖動ADF4377頻率合成器實現卓越雜訊比性能 » IARSystems最新版完整開發工具鏈延伸支援Arm核心加速創新   相關資源 » PowerManagementSolutionsforAlteraFPGAs » MicroModulePowerProducts » Wireless&RFSolutions » Telecom,DatacomandIndustrialPowerProducts » PowerManagementforLEDs  刊登廣告 ｜ 新聞信箱 ｜ 讀者信箱 ｜ 著作權聲明 ｜ 隱私權聲明 ｜ 本站介紹 ︱ Copyright©1999-2022遠播資訊股份有限公司版權所有PoweredbyO3 地址:台北市中山北路三段29號11樓/電話(02)2585-5526/E-Mail:[email protected] 相關作者 Adi 相關產業類別 網際產業 相關關鍵字 乙太網路 運動控制 相關組織 Adi 相關網站單元 工控自動化 網通技術 半導體