Zykluszeiten von 4 µs Motion Control in neuen Dimensionen

Die Zykluszeit von 4 µs ermöglicht eine 250-kHz-Regelung auf dem CNC-Router-Demonstrations-Panel.
Die Zykluszeit von 4 µs ermöglicht eine 250-kHz-Regelung auf dem CNC-Router-Demonstrations-Panel.

Zykluszeiten von 4 µs, wie sie für Anwendungen wie etwa Fräs- und CNC-Maschinen erstrebenswert sind, liegen mit Echtzeit-Ethernet-Protokollen außerhalb des Möglichen. Texas Instruments (TI) hat daher ein Protokoll entwickelt, das 4 µs erreicht und Schrittmotorfrequenzen bis 250 kHz unterstützt.

Wenn es um Industrial- oder Echtzeit-Ethernet geht, werden oft Industrial-Ethernet-Standards wie EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP, Sercos III und Powerlink genannt. Diese Standards unterstützen minimale Zykluszeiten im zweistelligen Mikrosekundenbereich. Um ein spezifisches Beispiel zu geben: Profinet IRT v2.3 bietet eine Zykluszeit von nur 31,25 µs. Die Mehrzahl der industriellen Netzwerke in der Fabrikautomatisierung arbeitet jedoch mit Zykluszeiten von mehr als 500 µs, und häufig liegen die Werte sogar im Millisekundenbereich.

Insofern liegen die folgenden Fragen nahe: Weshalb benötigt man eigentlich eine Zykluszeit von nur 4 µs für den Austausch von Prozessdaten? Welche Hardware unterstützt derart kurze Zykluszeiten überhaupt? Welche Standards unterstützen dies?

Wenn eine Zykluszeit von weniger als 10 µs unterstützt wird, eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten zur Nutzung von Echtzeit-Ethernet in Industrie- und Maschinenanwendungen. Um auf denselben Nenner zu kommen, müssen wir aber zunächst eine Reihe gängiger Begriffe in diesem Bereich klären.