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昭營「QEC」EtherCAT 解決方案,利用圖形化軟體工具及 SQL 函式庫,讓Real-time 工業4.0的升級,輕鬆到位

2022-12-01

智能制造已成为全球趋势,而劳动力短缺已成为常态。由于工程师的缺乏,迫切需要非传统的工程师来编写简单的自动化程序,以升级到工业 4.0,这一点已变得更加流行。

为了满足这些需求,ICOP 开发了一个完整的 EtherCAT 解决方案,通过"基于工业 Arduino 的图形软件工具和 SQL 函式库",可以快速推广到实时工业 4.0。

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EtherCAT 是一种实时工业以太网技术,最初由 Beckhoff 自动化公司开发,由 ETG(EtherCAT 技术组)维护。在 IEC 标准 IEC61158 中披露的 EtherCAT 协议适用于自动化技术、测试和测量以及许多其他应用中的硬性和软性实时要求。

在 EtherCAT 的开发过程中,主要关注的是较短的週期时间(≤100 µs)、用于精确同步的低抖动(≤1 µs)和低硬件成本。

EtherCAT 具有以下特点:

  • 灵活的拓扑结构
  • 高速性能
  • 用于高精度同步的分布式时钟

通过 EtherCAT 的寻找网址模式和 EC-slaves 硬件执行的内存控制技术 "现场总线内存管理单元(FMMU)",我们只需通过一个互联网数据包就可以同步交换总线上所有 ECAT-slaves 的所有数据。

EtherCAT 从站通常配备有 EtherCAT 从站 IC(所谓的 ESC)。利用 FMMU 技术,1000 个单元的 I/O 数据的交换只需 30us 就可以完成。100 轴伺服电机的数据只能在 100us 内完成交换。请参考下面的表格。(根据 ETG 数据,EtherCAT 性能概述。信息来源: http://www.ethercat.org/)

流程数据 更新时间
256 个分布式数位 I/O 11μs
1000 个分布式数位 I/O 30μs
200 个通道的 analog I/O(16 Bits) 50μs ( =20kHz )
100 个伺服轴(每轴 8 Bytes 输入和输出) 100μs
1 个现场总线主站-网关(1486 Bytes 的输入和 1486 Bytes 的输出数据) 150μs

阅读更多: 使用 EtherCAT 传输标准的好处


QEC 为 EtherCAT 提供全面的解决方案,并监控实时 IIOT 系统中的碳足迹(输出)。

QEC 为 EtherCAT 提供完整的解决方案,包括 EtherCAT 主站和常见的 EtherCAT 从站模块(如数位 I/O、analog I/O、RS232/485、转换器、运动控制器/驱动器等);为广泛的工业自动化应用提供高度集成的硬件和软件,创造一个更经济的工业物联网智能技术。

QEC 产品:

QEC 的硬件特点:

  1. 所有 QEC 系列都采用可回收的金属外壳
  2. 支持两个相互隔离的电源输入,Vs 和 Vp(5V-56Vdc)
  3. RJ-45 网络支持 24V/3A 电源,自动切换 ORing 电源系统
  4. 硬件内部状态电压、电流和内部工作温度监测,为工业制造产品提供碳排放计算,进一步协助产品碳足迹跟踪
  5. 支持 EtherCAT 电缆冗余,即使一个网络发生故障,系统也不会崩溃
  6. 当 EtherCAT 网络断开,或发生错误时,LED 会闪烁或保持亮光,并在编程层显示错误代码
  7. 多色端子台使用彩色编码的区分方法,易于识别,节省了安装过程中的时间,同时大大减少了人为错误的发生。进一步节省了企业部署 EtherCAT 设备的人力和时间成本

阅读更多: 使用 QEC 系列 EtherCAT 产品的优势


QEC 支持实时操作:

QEC-M 系列是一个 EtherCAT 主站,它使用一个双核、独立运行的 DM&P Vortex86EX2 处理器来实现实时、可靠的同步 EtherCAT 控制。该处理器的主核作为 Arduino 开发环境;该处理器的从核作为实时 EtherCAT 主站。这两个内核通过处理器间通信(IPC)交换数据。

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  • CPU 主核:
    主核作为 86Duino(Arduino)应用程序的开发环境;IDE 中的所有开发程序都将在主核中处理。主核将收集/交换从核的数据,如通过以太网连接到外部网络,将从核收集的数据上传到远程服务器或数据库(如 Apache、MySQL、MariaDB)。
  • CPU 从站:
    从站核心是 QEC-M 的 EtherCAT 主站驱动核心,具有实时和精确同步功能;它可以从 EtherCAT 从站收集/交换实时数据,数据将通过 IPC 与处理器的主站核心进行交换。

阅读更多: QEC—EtherCAT 主站的标杆


QEC 通过工业 Arduino 支持完整的实时工业 4.0

QEC 使用了著名的工业以太网技术--EtherCAT 的硬件基础。除了为 EtherCAT 提供完整的解决方案外,而且还支持工业 Arduino 的开发环境。

用户可以通过 86Duino IDE 丰富的内置实例函式库、函数和图形化编程工具来减少开发时间和工程人员门槛。此外,用户还可以使用 MySQL 函式库建立大数据数据库,快速升级到实时 IIoT。

易于开发 EtherCAT

大多数工业应用都要求高精度和同步运行速度,这是很复杂的,而且开发周期长。然而,通过使用 QEC 支持的 86Duino IDE(Industrial-Arduino),一个专门的 EtherCAT 库将为编程和 EtherCAT 系统操作提供丰富的 Arduino APIs。

除了常见的基本功能,如数字位控制、analog 控制等,还有大量的开源功能库和实例供开发人员使用,如以太网、SPI、串行或 Modbus,包括用于创建用户界面的 LVGL 轻型图形库和 MySQL 功能。

用户还可以通过图形化的 EtherCAT 配置工具 86EVA(基于 EtherCAT 的虚拟 Arduino)来开发他们的系统,该工具可用于快速配置 EtherCAT 主站和从站。

最后,用户将能够通过使用理想的 QEC 低代码开发平台来开发一个完整的系统,该平台由 GUI 设计辅助工具, HMI 编辑器,和拖放式程序生成器 ArduBlock 组成。

86duino_qec_developmentSteps

QEC 低代码开发工具包用户操作步骤视频


Quick-EtherCAT 在线资源

ICOP 的 QEC EtherCAT 解決方案为开发者提供了一套完整的开放软件资源。

86Duino 环境可以通过使用函式库来扩展,就像大多数编程平台一样。函式库为草图提供了额外的功能,例如,与硬件一起工作或操作数据。集成开发环境安装了许多函式库,86Duino 支持大多数 Arduino 标准库,并提供专门的函式库来利用 86Duino 的特定硬件功能。

你也可以下载或创建你自己的函式库。关于 安装函式库的细节,请看这些说明还有一个关于编写你自己的 函式庫 ;更进一步,你可以参考 Arduino 的 API 样式指南 关于为你的函式库制作一个好的 Arduino 风格的 API 样式指南 。

支持的 Arduino 标准函式库

  • EEPROM – 读取和写入 "常驻性" 存储设备
  • Ethernet – 连接器连接互联网
  • Firmata – 用于使用标准串行协议与计算机上的应用程序进行通信
  • LiquidCrystal – 用于控制液晶显示器(LCD)
  • SD – 用于读取和写入 SD 卡
  • Servo – 用于控制伺服电机
  • SPI – 用于使用串行外设接口(SPI)总线的设备进行通信
  • SoftwareSerial – 用于在数字引脚上进行软件实现的串行通信
  • Stepper – 用于控制步进电机
  • Wire – 两线接口(TWI/I2C),用于通过设备或传感器网络发送和接收数据

只有 86Duino 函式庫

  • Motion86 – 提供多轴运动控制器的各种功能
  • Modbus – 存取连接在 Modbus 上的置,支援 ASCII/RTU/TCP 通讯協定
  • CANBus – 存取连接在 CAN Bus 上的设备
  • FirmataPlus86 – 允许 86Duino 與 Scratch 的连接
  • Servo86 – 进阶 RC 伺服和机器人运动控制函式库
  • AIServo86 – 串行传输伺服和机器人运动控制函式库

EtherCAT 专用函式库

  • ECAT Lib – 将 QEC 作为一个 EtherCAT 系统

支持(非标准的)Arduino 函式库

  • Audio – 通过 Arduino Due 的音频函式库 API 访问板载的高清音频接口
  • TimerOne – 通过 Arduino TimerOne 函式库的 API 访问 86Duino 的 32 位硬件定时器
  • MsTimer2 – 通过 Arduino MsTimer2 函式库的 API 访问 86Duino 的第二个硬件定时器
  • Time86 – 通过 Arduino Time 函式库的 API 读取板载的 RTC 定时器

请看参阅與 86Duino 兼容的其他 Arduino 第三方函式库列表

阅读更多: QEC 86Duino 函式庫参考


欲了解更多信息和样品请求,请写信至 info@icop.com.tw,致电最近的 ICOP分公司,或联系我们的全球官方分销商。