Febbraio XFC extreme Fast Control Technology Come migliorare l efficienza delle macchine

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1 XFC extreme Fast Control Technology Come migliorare l efficienza delle macchine

2 Terminali XFC Componenti standard con prestazioni speciali! Time Stamp, Oversampling, High Speed I/O,

3 Terminali XFC Componenti standard con prestazioni speciali! Bus Terminals: The extreme Fast I/O Technology Terminali I/O digitali ad alta velocità Terminali I/O digitali con time stamp Terminali I/O digitali e analogici con oversampling Interfaccia encoder incrementale con time stamp

4 Terminali XFC Componenti standard con prestazioni speciali! TwinCAT: The extreme Fast Control Software Real-Time con Windows tempi ciclo a partire da 50µs Programmazione tramite standard IEC61131 Le caratteristiche standard di Windows e TwinCAT sono pienamente compatibili con la tecnologia XFC

5 Richiesti tempi di reazione rapidissimi? Fast I/O con 1µs Ton / Toff EL1202 / EL2202 Segnale Input: EL1202 Output: EL2202 Tempo di reazione minimo t

6 Richiesti tempi di reazione equidistanti / reazione entro nanosecondi? Time Stamp EL1252 / EL2252 Segnale Input: EL1252 Output: EL2252 Tempo di reazione esatto t

7 Scansione di segnali veloci / generazione di brevi impulsi? Oversampling EL1262 / EL2262 Oversampling-Factor = µs (MACROCYCLE) ciclo del bus 10µs (MICROCYCLE) campioni DI DO 50µs

8 Maggiore risoluzione sui segnali analogici di ingresso/uscita? Oversampling EL37x2 / EL47x2 Oversampling extreme measurements Ciclo di misura Ciclo PLC

9 Tecnologia XFC Prestazioni Prestazioni di un sistema con tempo ciclo di 100 s - tempo ciclo: 100 µs (min. 50 µs con TwinCAT) - tempo di reazione I/O: 85 µs (totale max: 185 µs) Clock distribuiti - risoluzione: 10 ns - accuratezza: < 100 ns Oversampling dei segnali - sampling rate: 100 khz / 1 MHz (analog / digital) - risoluzione: 10 µs / 1 µs - accuratezza: < 100 ns Time Stamping - risoluzione: 1 ns - accuratezza: < 100 ns

10 Il risultato Sistema di controllo superiore!

11 Tecnologia XFC Vantaggi Clock distribuiti (accuratezza nell ordine dei nanosecondi) Encoder macchina Materiale in movimento EtherCAT

12 Tecnologia XFC Vantaggi IN XFC Costante OUT XFC? OUT std Costante

13 Distributed clocks Sincronizzazione garantita Nella terminologia EtherCAT, con "distributed clocks" si intende una rete logica di orologi distribuiti. Tramite i DC, il protocollo EtherCAT è in grado di sincronizzare tutti i dispositivi locali in un range di tempi molto stretto (O[ns]). Uno slave selezionato avrà la funzione di reference clock per sincronizzare gli ororlogi di tutti gli slaves e del sistema di controllo, costituendo quindi il system time. Il master EtherCAT Beckhoff supporta la funzionalità di DC, quindi garantisce la sincronizzazione tramite l invia di uno speciale dato (EtherCAT datagram) a brevi intervalli (con una frequenza sufficiente a garantire che i vari clock rimangano sincronizzati), in cui lo slave che costituisce il reference clock introduce il suo tempo corrente. Questa informazione è letta da tutti gli salve che integrano i DC. Una configurazione EtherCAT pertanto prevede un master che gestisce lo scambio di informazioni con tutti gli slave. Uno di questi costituirà il reference clock, tutti gli altri device (incluso l EtherCAT master) sono slave per quanto riguarda i DC. Questo compito all interno dello slave è gestito dall EtherCAT slave controller (ESC).

14 Distributed clocks Sincronizzazione garantita Sincronizzazione << 1 µs! IPC M t S S S.. DVI S S S S S

15 XFC in pratica Applicazioni nel Motion Control Ad ogni ciclo, il PLC rinfresca le informazioni relative agli assi leggendole dalle strutture di scambio dati con la task NC (AXIS_REF). I dati contenuti in queste strutture non tengono conto in di correzioni legate alla compensazione. Nella libreria TcEtherCAT.lib sono però disponibili delle funzioni che consento di ricostruire la quota di un asse al tempo desiderato (ad es. quello di un evento di latch o quello di inizio del ciclo PLC attualmente in corso). F_GetCurDcTaskTime Ritorna il valore di DC_Time all inizio della task PLC attuale. La funzione consuma molte risorse, è bene richiamarla una sola volta all interno del ciclo (chiamate successive ritornerebbero lo stesso risutlato) CONVERTPOSTODCTIME Ritorna il valore di tempo (riferito al DC_Time) in cui un asse si troverà in una data posizione CONVERTTIMETOPOS Ritorna la posizione di un asse in corrispondenza di un certo valore di tempo (riferito al DC_Time)

16 XFC in pratica Applicazioni nel Motion Control Obiettivo: Camma digitale sincrona con la posizione di un asse Asse rotativo, velocità ~ 5000 rpm ciclo del bus t [ms] Profilo camma

17 XFC in pratica Applicazioni nel Motion Control Tecnologia tradizionale ciclo del bus t [ms] DO (trad.) L obiettivo è TEORICAMENTE raggiungibile riducendo il tempo ciclo della task, con conseguente incremento del carico della CPU.

18 Tecnologia XFC XFC in pratica Applicazioni nel Motion Control ciclo del bus t [ms] DO (XFC) L obiettivo è raggiungibile lasciando invariato il tempo di ciclo della task, in quanto il modulo attiverà lo stato in funzione del valore di TimeStamp che gli viene passato.

19 XFC in pratica Controllo processi di stampa Segnali di marcatura registrati con time stamp. Il Time stamp è riferito al sistema di clock distribuito ad alta precisone (DC) In combinazione con un terminale encoder con DC, la posizione esatta al passaggio della marcatura può essere determinato. Non sono necessari ulteriori cablaggi, ad es. sul segnale di latch dell encoder. Tutte le informazioni sono disponibili nel controllore.

20 XFC in pratica Applicatori di colla Posizionamento preciso + volume esatto drop by drop Ugello della colla temporizzato con risoluzione sotto al µs Overshoot di tensione per apertura veloce e sicura dell ugello Chiusura accelerata tramite controtensione a 24 V

21 XFC in pratica Tracciabilità parti in movimento Aumento delle prestazioni grazie a tempi di risposta più brevi Con XFC: distanze più corte tra i pacchetti incremento di produttività riduzione di costi La topologia flessibile di EtherCAT è ideale per un sistema distribuito così esteso Ridondanza del cablaggio, possibilità di connessioni a caldo

22 In conclusione: La tecnologia XFC offre: Tempi di reazione estremamente veloci Reazioni sincronizzate precisamente con ogni evento Dati in ingresso ad alta risoluzione In più, la tecnologia XFC permette di avere: Maggiore accuratezza Risparmio di materiale Sostituzione di controllori speciali con terminali I/O standard anche per task ad alta velocità XFC è la soluzione per essere più competitivi!