Xây dựng mạng lưới EtherCAT để đạt độ tin cậy tối đa
Trong cuộc đua hướng tới các hoạt động công nghiệp thông minh hơn, tự động hóa hơn, mỗi micro giây đều có giá trị. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về độ chính xác, tốc độ và đồng bộ hóa cao hơn trong các ngành công nghiệp như robot, đóng gói và bán dẫn, EtherCAT đã trở thành tiêu chuẩn cho điều khiển chuyển động hiệu suất cao. Nguyên lý xử lý "ngay lập tức" độc đáo của nó mang lại khả năng giao tiếp xác định, tốc độ cao mà các giao thức Ethernet công nghiệp truyền thống không thể đáp ứng. Hôm nay cùng Diencn247 tìm hiểu chi tiết nhé!
Nhưng có lẽ bạn đã biết tất cả những điều này rồi. Những lợi ích này có thể là lý do bạn đã sử dụng EtherCAT cho các ứng dụng quan trọng của mình ngay từ đầu. Nhưng khi các hệ thống công nghiệp trở nên phức tạp hơn, một lỗ hổng tiềm ẩn trong cấu trúc mạng phổ biến nhất có thể đe dọa hoạt động của bạn.
Mắt xích yếu trong chuỗi
Để đơn giản và tiết kiệm chi phí, nhiều mạng EtherCAT được triển khai theo cấu trúc chuỗi (hoặc chuỗi thẳng). Trong thiết lập này, một số thiết bị được kết nối với nhau theo một chuỗi tuyến tính đơn giản. Mặc dù có nhiều lợi ích, thiết kế này có một điểm lỗi duy nhất quan trọng.
Hãy hình dung nó giống như một chuỗi dây nối dài được kết nối: nếu bạn rút một dây, những dây còn lại phía sau cũng sẽ mất điện. Trong môi trường công nghiệp, nhiều điều có thể xảy ra. Một nút trong chuỗi bị hỏng, cáp bị hỏng hoặc mất kết nối ở đâu đó trong chuỗi. Nếu điều đó xảy ra, mọi thiết bị hạ nguồn trong chuỗi sẽ ngay lập tức mất kết nối với thiết bị chủ. Điều này có thể làm gián đoạn toàn bộ một phần dây chuyền sản xuất của bạn, gây mất năng suất, thời gian ngừng hoạt động tốn kém và việc khắc phục sự cố phức tạp. Càng thêm nhiều thiết bị vào chuỗi, nguy cơ xảy ra sự cố tương tự càng cao.
Từ Chuỗi Dễ Vỡ đến Kiến Trúc Mạng Linh Hoạt
Vậy, làm thế nào bạn vẫn có thể tận dụng tối đa công nghệ EtherCAT mà không bị ràng buộc vào cấu trúc mạng đơn giản nhất và dễ bị tổn thương nhất của nó? Câu trả lời nằm ở việc xây dựng các cấu trúc mạng linh hoạt hơn bằng cách sử dụng các cấu trúc mạng khác nhau. EtherCAT hỗ trợ một số cấu trúc mạng, bao gồm cả cấu trúc cây và cấu trúc sao. Hãy cùng xem xét cách các cấu trúc mạng này giúp xây dựng mạng EtherCAT mạnh mẽ hơn.
Thay vì một đường thẳng duy nhất, cấu trúc cây sử dụng các điểm nối EtherCAT làm điểm phân nhánh. Thiết bị chủ kết nối với một điểm nối, sau đó cung cấp nhiều cổng phân nhánh. Mỗi cổng này có thể kết nối với một thiết bị phụ riêng lẻ hoặc phổ biến hơn là với một phân đoạn chuỗi nhỏ hơn của chính nó (một nhánh). Điều này tạo ra một cấu trúc dạng cây, với thiết bị chính là gốc, các nút giao là các nhánh chính và các phân đoạn thiết bị là các nhánh nhỏ hơn. Để so sánh, cấu trúc hình sao là phiên bản đơn giản hơn của cấu trúc hình cây—nó là một cây chỉ có một cấp nhánh. Nếu thiết bị hoặc cáp bị lỗi ở một nhánh, các nhánh khác sẽ không bị ảnh hưởng. Thiết kế cấu trúc linh hoạt này mang lại ba lợi thế tức thì:
Cách ly lỗi:
Lỗi được chứa trong một phân đoạn duy nhất, ngăn ngừa sự cố ngừng hoạt động thảm khốc trên toàn bộ cấu trúc.
Khắc phục sự cố đơn giản:
Kỹ thuật viên có thể nhanh chóng xác định chính xác phân đoạn xảy ra lỗi, giảm đáng kể thời gian trung bình để sửa chữa (MTTR).
Mở rộng linh hoạt:
Cấu trúc có thể được mở rộng thêm với các thiết bị mới hoặc toàn bộ mô-đun máy mà không làm gián đoạn mạng hiện có.
Thách thức trong ngành
Hãy cùng xem xét hai ứng dụng thực tế: sản xuất chất bán dẫn và pin lithium-ion. Cả hai ứng dụng đều sử dụng EtherCAT để đạt được khả năng điều khiển chuyển động theo thời gian thực và sản xuất chính xác. Các ứng dụng nhạy cảm như thế này không cho phép hệ thống ngừng hoạt động và yêu cầu kết nối đáng tin cậy để duy trì giao tiếp EtherCAT liền mạch.
Sản xuất Thiết bị Bán dẫn
Trong sản xuất bán dẫn, giao thức EtherCAT đang trở thành công nghệ chủ đạo. Lấy thiết bị PECVD làm ví dụ, việc bổ sung thiết bị mới trong môi trường hạn chế về không gian và nhiễu thường rất khó khăn. Thiết bị cần kết nối nhiều cảm biến, đồng hồ đo áp suất và bộ điều khiển công suất. Để làm được điều đó, các nhà chế tạo máy cần các sản phẩm EtherCAT nhỏ gọn với nhiều cổng, có khả năng chống nhiễu đồng thời tính đến khả năng mở rộng trong tương lai.
Sản xuất Pin Lithium-ion
Việc các thiết bị sản xuất pin lithium-ion chia hàng trăm thiết bị phụ EtherCAT thành nhiều phân đoạn mạng là điều không hiếm gặp. Đồng thời, nhà sản xuất cần đảm bảo hoạt động bình thường ngay cả khi mất điện hoặc hệ thống không ổn định. Vì các nhà sản xuất thường sử dụng thiết bị EtherCAT từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, khả năng tương tác cũng là một mối quan tâm lớn. Do đó, điều quan trọng là phải đánh giá và lựa chọn các thiết bị EtherCAT đã được kiểm tra khả năng tương thích với các thiết bị EtherCAT từ các nhà sản xuất khác nhau. Điều này đảm bảo tích hợp trơn tru khi triển khai các thiết bị này vào cấu trúc mạng hiện có.
Được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy
Việc triển khai một cấu trúc mạng mạnh mẽ và linh hoạt đòi hỏi phần cứng được thiết kế riêng cho lĩnh vực công nghiệp. Các đầu nối EtherCAT công nghiệp dòng EJS của Moxa được thiết kế để trở thành trung tâm của hệ thống mạng của bạn.
