如何优化工业电机通信，第2部分，策略

运动交流见解

• ODVA、PI北美和EtherCAT技术集团开发了在使用工业以太网协议Ethernet /IP、Profinet和EtherCAT时帮助电机驱动通信的策略。
• 查看存档控制工程关于在2023年8月4日之前优化电机驱动通信的网络广播。

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第2部分(4部分的网络直播记录)讨论电机驱动通信，着眼于Profinet简化电机驱动通信的策略，一个网络中的闭环通信，包括设置。EtherCAT结构，因为它适用于电机驱动通信，也包括在内。

PI北美执行董事Michael Bowne, EtherCAT技术集团北美代表Bob Trask和ODVA分布式运动和时间同步SIG成员Paul Brooks解释了工程师如何优化工业电机通信，以及工程师如何在安全的情况下提高操作。为清晰起见，本文经过了编辑。

Profinet:电机驱动通信

Michael Bowne:通常，驱动器有许多参数要配置和参数化。你从控制器发送设定值到你的驱动器。您的控制器可以是可编程逻辑控制器(PLC)，也可以是工业PC (IPC)，还可以是驱动器的专用控制器。

然后驱动器返回实际值，如扭矩，电流，速度，位置，设置斜率和单位和更多的参数。在Profinet世界中，我们通过应用程序类定义这些接口。

基本上，实际值和设定值，特别是实际值，可以从驱动器设备发送回中央控制器，或者你可以进行驱动器到驱动器的通信。驱动器到驱动器的通信通常是在Profibus时代完成的，基于RS-485串行通信。

现在使用基于以太网的Profinet，我们真的有很多能力进行集中控制。之所以使用应用程序类，是因为驱动器控制的东西不止一个。它可以是用于过程控制应用的简单的泵或风扇，具有简单的驱动器，通常是开环。

没有反馈，即使有，也来自编码器或伺服或类似的东西。不需要时钟同步应用程序操作，因为这是一个非常简单的应用程序。循环时间，粗略地说，是几十毫秒。这可能适用于许多应用程序，但可能您需要更复杂的东西，例如单轴定位，您将定位从PLC发送到驱动器。

Profinet:闭环，电机驱动通信

伺服或编码器为从驱动器到控制器的闭环控制提供反馈。这也不是通过时钟同步的，因为它是单轴的，可能不是必需的，但循环时间更严格一些。我们说的大概是1到10毫秒。在高性能领域，通过多址定位，一个时钟同步多个轴。

当然，这需要反馈，我们说的是亚毫秒周期时间。这是通过时间同步交换设定值和实际值。不同的应用程序需要不同级别的功能。在一个应用程序中有效的功能在另一个高性能应用程序中可能不需要，反之亦然。

Profinet:一个网络中性能从低到高的通信

下一个问题是:什么通信协议可以用于工业电机和驱动器，为什么?

答案可以追溯到不同应用程序的不同性能级别。

从Profinet的角度来看，我们说鱼与熊掌兼得，这意味着拥有一个网络，并根据需要实时混合和匹配标准通信。这可能将I/O通信与高性能和最高要求的通信混合在一个网络中。你不需要分离或微分这些东西。

对于标准的非实时通信，我们说的是几百毫秒。这些通常是基于TCP/IP或UDP/IP的通信，实时或我们所说的Profinet rt。这是我们有1到10毫秒的周期时间，可能是驱动器，但不是超高性能。在Profinet中，我们跳过TCP/IP, UDP/IP层，直接从ISO/OSI模型的第二层到第七层。

Profinet也处理时间关键的通信与时钟同步和确定性，但我们保持开放的同时TCP/IP, UDP/IP流量。这是Profinet的IRT或等时实时，等时来源于希腊语，意思是相同或时间。

不同的通信协议有迁移路径时间敏感网络或TSN．

PI应用程序配置文件设置驱动器

我要强调的第二件事是驱动器配置和许多可能的参数，这取决于应用程序。为了简化驱动器的设置，PI有一个应用程序配置文件。您仍然可以根据供应商的不同使用不同的速度、扭矩、设定值和斜率时间进行配置，这为每个供应商提供了独特的销售主张，以将自己与竞争对手区分开来。还有一个应用程序配置文件，任何驱动器都可以使用的一组核心参数。这样做的好处是，当你设置这个驱动器时，每个设备都有一个通用站描述(GSD)文件，你可以将其导入到你的工程工具中。如果它是一个Profidrive，您的工程工具将询问您是想将其作为供应商X、Y、Z驱动器导入，还是作为Profidrive驱动器导入?选择profive驱动器确实做了一些有趣的事情，比如自动将数据块附加到功能块或简化多个驱动器配置。假设您要配置三个驱动器，您可以复制和粘贴来帮助配置、参数化和设置驱动器，特别是使用许多参数。

EtherCAT通信:一帧，多节点

查斯克:鲍勃在我职业生涯的早期，我和Sercos的一群人一起工作，他们发现SercosII最适合他们当时正在尝试做的事情。他们甚至都没有提到控制器。

即使在20年前，薄弱环节还是通信。通常，工程师会说:“好吧，我要做这个系统，这是我的控制器。让我们看看什么样的通信可以与控制器一起工作。”

对我们来说，这是颠倒的，尤其是马达驱动。我们的工作就是研究，最好的方法是什么?为了安全，诊断和分析工具，我要做什么来来回回地整理信息。

通信对于控制器来说更加重要，因为pc、plc和控制选项都在爆炸式增长，而且这一点没有改变。最薄弱的环节往往是沟通，而沟通方式有很多。有多种传统格式。我个人是和Sercos一起长大的。我喜欢Sercos。我经历了一个使用早期ip路由以太网的阶段，它引起的问题比它解决的问题要多。然后我碰到了EtherCAT。

EtherCAT的前提之一是“一帧，多节点”架构，因此网络不必为所有内容生成一个帧。所有东西都是动态处理的，我可以让马达和驱动器与传感器、执行器和安全系统共存，基本上把所有东西都放在一根电线上。

这些东西很快就会变得非常复杂，最难的是让它变得简单。EtherCAT的前提之一是你建立了一个系统，帧每次都以相同的方式通过系统。没有交换机，没有IP地址，什么都没有。这是一个逻辑循环。这是一个全双工，使用标准的以太网线路和一切。

每次都是这样。因此可能出现一些有趣的同步现象。最重要的是，如果你要加满一个油箱，这并不重要。但是你可以让这些通信与机器人共存绝对的高决定论和高时间同步。这简化了事情，因为前馈的许多调优方面可以消失，整个系统的调优变得更容易。

当您将此与集中控制相结合时，您可以毫无困难地获得难以置信的同步系统。分布式时钟的概念，即共享系统时间，并不是EtherCAT所独有的。EtherCAT有一个基本的循环时间，生成一个帧，然后它通过系统。传播延迟使它向右平移了一点。它不是无限的。它不是瞬间的。画面通过系统确实需要时间。中间的脉冲是共享的系统时间。我可以在更新职位的同时给予反馈。整个系统可以在同一时刻更新其运动剖面。 That means I can get distributed motion systems absolutely synchronous with each other over time.

也看到了……

第1部分:如何优化工业电机通信，介绍，数据类型

第三部分:如何优化工业电机通信、智能制造

第四部分:如何优化工业电机通信，网络安全

编辑克里斯Vavra， CFE媒体与技术网络编辑，cvavra@cfemedia.com,马克·霍斯克，内容经理，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键词:电机驱动通信，EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP

在线

//www.globalelove.com/webcasts/how-to-optimize-industrial-motor-communications/

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