Trong các hệ thống tự động hóa hiện đại, đặc biệt là các dây chuyền có yêu cầu tốc độ cao và tính đồng bộ tuyệt đối như máy in, máy cắt, dây chuyền đóng gói hoặc băng tải phân loại, việc điều khiển đồng thời nhiều trục servo trở thành một yếu tố sống còn. EtherCAT – giao thức truyền thông thời gian thực – cùng với dòng thiết bị từ Inovance đang nổi lên như một giải pháp tối ưu. Đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về hiệu suất, tốc độ và độ chính xác.
Tại sao cần đồng bộ nhiều servo?
Trong các ứng dụng công nghiệp, không phải lúc nào một động cơ cũng đủ để thực hiện các chuyển động phức tạp. Nhiều hệ thống cần phối hợp từ hai đến hàng chục động cơ servo, mỗi động cơ đảm nhiệm một phần việc khác nhau, nhưng vẫn phải hoạt động hài hòa, ăn khớp về thời gian và vị trí.
Nếu không có sự đồng bộ:
-
Các trục có thể sai lệch vị trí hoặc tốc độ, dẫn đến hỏng hóc sản phẩm.
-
Tăng hao mòn cơ khí, giảm tuổi thọ thiết bị.
-
Làm chậm quá trình sản xuất và gây lãng phí nguyên vật liệu.
Chính vì vậy, việc thiết lập đồng bộ nhiều servo trở nên quan trọng. Đặc biệt khi kết hợp với các thiết bị sử dụng giao thức EtherCAT – một nền tảng lý tưởng để xử lý bài toán này.
Tổng quan về EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) là một chuẩn truyền thông công nghiệp thời gian thực, được phát triển bởi Beckhoff và hiện đã trở thành một trong những giao thức phổ biến nhất cho điều khiển chuyển động và điều khiển phân tán.
Ưu điểm của EtherCAT:
-
Độ trễ thấp, tốc độ phản hồi cao (thường dưới 100 µs).
-
Hỗ trợ đồng bộ thời gian thực tuyệt đối giữa các thiết bị (Distributed Clocks).
-
Giao tiếp dạng chuỗi giúp đơn giản hóa kết nối dây.
-
Tương thích rộng rãi với thiết bị của nhiều hãng, trong đó có Inovance.
Thiết bị cần thiết từ Inovance
Để thiết lập hệ thống servo đồng bộ qua EtherCAT, cần có các thiết bị tương thích từ Inovance như sau:
-
PLC H5U hoặc AC810 hỗ trợ cổng EtherCAT Master: Đây là bộ não trung tâm điều khiển và phân phối dữ liệu đến các servo driver.
-
Servo driver IS620N-EC hoặc IS810-EC hỗ trợ EtherCAT Slave: Các driver này nhận lệnh từ PLC để điều khiển các động cơ servo theo thời gian thực.
-
Servo motor đồng bộ ISM/ISM-E: Loại động cơ hiệu suất cao, có phản hồi encoder chính xác, giúp duy trì độ đồng bộ giữa các trục.
-
Dây mạng EtherCAT chuyên dụng: Để kết nối các thiết bị trong hệ thống theo topology chuỗi (line topology).
Các bước thiết lập hệ thống
1. Kết nối vật lý
Kết nối từ cổng EtherCAT của PLC H5U đến servo driver thứ nhất. Sau đó tiếp nối đến các driver còn lại theo kiểu chuỗi. EtherCAT hỗ trợ lên đến hàng chục trục chỉ qua một cổng duy nhất.
2. Cấu hình phần mềm trên InoPro
- Sử dụng phần mềm InoPro để cấu hình PLC H5U.
- Trong phần cấu hình mạng EtherCAT, thêm các slave tương ứng với driver IS620N hoặc IS810.
- Thiết lập địa chỉ, thời gian chu kỳ truyền dữ liệu (cycle time) và đồng bộ clock.
- Chọn chế độ điều khiển (Profile Position, Velocity, Torque hoặc Cyclic Synchronous Position).
3. Thiết lập thông số servo driver
- Cài đặt ID thiết bị EtherCAT slave và các thông số như encoder, tỷ lệ bánh răng, giới hạn tốc độ.
- Kết nối với phần mềm InoServo để hiệu chỉnh sơ bộ các tham số PID, tăng tốc, giảm tốc, hoặc các cảnh báo bảo vệ.
4. Lập trình điều khiển đồng bộ
- Sử dụng Function Block điều khiển trục trong InoPro như
MC_Power,MC_MoveAbsolute,MC_MoveVelocity,MC_SyncAxis. - Tạo nhóm đồng bộ (Sync Group) giữa các trục. Ví dụ: Trục chính dẫn động, trục phụ chạy theo profile được điều chỉnh theo tín hiệu encoder của trục chính.
- Sử dụng đồng hồ phân phối (Distributed Clock) để duy trì sự đồng bộ chính xác về thời gian giữa các servo.
5. Kiểm tra và tinh chỉnh
- Chạy thử với từng chế độ: di chuyển đồng thời, cam điện tử (electronic cam), hoặc đồng bộ tốc độ.
- Kiểm tra phản hồi thực tế, điều chỉnh các thông số PID nếu cần để đảm bảo mượt và ổn định.
Lợi ích khi sử dụng giải pháp Inovance
- Tốc độ đáp ứng nhanh. Với EtherCAT và servo IS810/IS620N, hệ thống có thể đạt chu kỳ cập nhật 1ms hoặc nhanh hơn.
- Tính đồng bộ cao. Đồng hồ phân phối (DC) của EtherCAT giúp đảm bảo thời gian giữa các trục gần như tuyệt đối.
- Cấu hình đơn giản. Phần mềm InoPro và InoServo tích hợp trực quan, giảm thời gian lập trình và bảo trì.
- Khả năng mở rộng linh hoạt. Có thể mở rộng thêm servo chỉ bằng cách gắn thêm driver vào chuỗi EtherCAT mà không cần thay đổi cấu trúc hệ thống.
Ứng dụng thực tế
Tại các nhà máy bao bì, dược phẩm, dệt may, máy in và ngành thực phẩm, giải pháp đồng bộ servo qua EtherCAT từ Inovance đã chứng minh hiệu quả rõ rệt:
- Rút ngắn thời gian dừng máy khi thay đổi định dạng sản phẩm.
- Đáp ứng linh hoạt với các công đoạn đóng gói thay đổi liên tục.
- Giảm hao mòn thiết bị do giảm xung lực và dao động giữa các trục.
Kết luận
Giải pháp đồng bộ nhiều trục servo qua EtherCAT không chỉ giúp tăng năng suất, độ chính xác mà còn nâng cao tuổi thọ hệ thống, giảm chi phí bảo trì. Với hệ sinh thái thiết bị từ Inovance như PLC H5U, servo IS620/IS810. Cùng phần mềm cấu hình mạnh mẽ, doanh nghiệp có thể triển khai hệ thống điều khiển đồng bộ một cách dễ dàng và hiệu quả.
Công ty Cổ phần Điện Hải Dương (HDE Tech) hiện là đối tác hàng đầu cung cấp các giải pháp đồng bộ servo sử dụng thiết bị Inovance tại Việt Nam. Chúng tôi sẵn sàng đồng hành cùng doanh nghiệp trong quá trình tự động hóa – từ tư vấn, thiết kế đến lắp đặt và bảo trì.
Liên hệ ngay để được tư vấn miễn phí:
Hotline: 0978.093.697
Website cùng hệ thống : https://inovancevietnam.vn/
Facebook: Công Ty CP Điện Hải Dương – HDE
Youtube: HDE Tech
Tiktok: HDE Tech
