Módulo MIE SoC: Módulo de baixo custo para conversão de protocolo Ethernet industrial

Ethernet Industrial tornou-se cada vez mais popular na esfera de controle industrial. Existe uma variedade de tipos de protocolo, por exemplo, Mechatrolink III, EtherCAT, Powerlink, Profinet, EtherNet / IP, entre outros. 

Mechatrolink III e EtherCAT são protocolos convencionais no campo de usinagem CNC, mas é difícil conseguir comunicação cooperativa entre diferentes protocolos.

O Mechatrolink III da YASKAWA Electric Corporation é uma técnica avançada de Ethernet industrial, que é amplamente utilizada no campo de usinagem CNC, e é frequentemente aplicada em dispositivo servo. No entanto, enfrenta a escassez de I/O compatíveis ou equipamentos de detecção. Atualmente, o I/O ou o equipamento de detecção aplica o EtherCAT.

EtherCAT é uma tecnologia Industrial de Ethernet para tecnologia de automação de controle em tempo real desenvolvida originalmente pela Beckhoff Automation. O protocolo EtherCAT, que é divulgado no padrão IEC61158, é adequado para requisitos de tempo real em tecnologia de automação, teste e medição e muitas outras aplicações.

Neste contexto a Macnica Cytech oferece o módulo MIE SoC que converte o Mechatrolink III para o EtherCAT Master. 

O módulo resolve a falta de equipamentos compatíveis do Mechatrolink III, permite acesso rápido para reduzir a carga do sistema e também suporta múltiplos acessos ao dispositivo de I/O.

Fazer a migração do protocolo Mechatrolink III para EtherCAT no chão de fábrica pode ser uma tarefa difícil, pois muitas máquinas e/ou sensores não permitem acesso com protocolo EtherCAT.

A figura abaixo mostra a solução existente:

O sistema principal suporta dois protocolos ao mesmo tempo e isso aumenta o custo de configuração do sistema. Além disso, a dificuldade de desenvolvimento do sistema causa uma grande entrada de software e hardware. Além de levar ao aumento do custo de atualização do sistema devido a enorme carga de CPU.

Utilizando o módulo MIE SoC o sistema acima pode ser simplificado, como mostra figura abaixo: 

Não há alterações no hardware do sistema principal e nenhuma entrada de hardware de desenvolvimento. Como resultado, nenhum ônus será causado à CPU. Apenas o módulo MIE SoC é necessário para a configuração rápida da expansão do equipamento EtherCAT.

Módulo MIE SoC

O módulo MIE SoC, mostrado abaixo, tem como base o módulo Intel Cyclone V SoC, um pequeno SoC que pode ser iniciado automaticamente na inicialização do sistema. A parte do FPGA integra dois IPs do escravo (slave) Mechatrolink III e do mestre (master) EtherCAT sob o direito de propriedade da Macnica Cytech e conversão de dados entre o Mechatrolink III e o EtherCAT. 

O módulo MIE SoC não apenas transfere o Mechatrolink III slave para o EtherCAT master, mas também pode obter um sistema master duplo (Mechatrolink III master + EtherCAT master). O processador ARM A9 integrado com chip FPGA completa as inicializações do Mechatrolink III e EtherCAT, processamento periódico de interrupções, tratamento de exceções, entre outros.

Abaixo segue o diagrama de blocos do módulo MIE SoC.

Parâmetros técnicos:

Chip principal de processamento: Intel Cyclone V SoC

  • • Processador dual core ARM-Cortex A9 integrado
  • • FPGA integrado

Periféricos de Módulo

  • • Flash QSPI (16MB)
  • • DDR3 x 16 bits (512 MB)
  • • 4 canais integrados 100M PHY
  • • 2 escravos Mechatrolink
  • • 2 mestres EtherCAT

PCB

  • • 12 camadas, 54 mm x 54mm
  • • Projeto do furo do selo

Módulo MIE SoC é um módulo de baixo custo para conversão de protocolo Ethernet industrial. O FPGA consegue a conversão do protocolo, é eficiente e em tempo real. Além disso, o sistema é fácil de configurar e usar.