TSN和EtherCAT在領先的機器自動化和工作單元應用中所扮演的角色

許多客戶會詢問當使用KINGSTAR機器自動化平台打造設備控制器的時候，EtherCAT和TSN（Time-Sensitive Networking，時間敏感網絡）扮演了什麼角色。

首先，我們要了解TSN和EtherCAT是正在改變工業自動化的兩項技術。

TSN是由IEEE為了在工業和車用網絡提供準確性和可靠通訊所開發的一套標準。EtherCAT則已成為最廣泛採用的總線，是一種普遍用於運動控制相關應用的高速工業用乙太網路協議。

一般來說，TSN是用於傳輸高精密設備和控制器「之間」的通訊，TSN實際上只是承載像EtherCAT、CC-Link、MECHATROLINK、PROFINET、PROFIBUS和Modbus這些協議流量的一個傳輸層。而EtherCAT主要用於控制高精密設備「內部」的驅動器和I/O。將這些技術結合在一起，工作單元裡的工業自動化系統就能實現即時通訊和精準控制。

例如，我們探討在一個Cobot（協作機器人）裡， CNC在上下料操作之間通訊功能的分解，以及TSN和EtherCAT在其中可能扮演的角色。整體而言，EtherCAT是用於Cobot和CNC的控制器內部，而關鍵通訊則由TSN處理。以下是此上下料案例的幾個要點。

上下料：由EtherCAT總線驅動的機械手臂負責從CNC上料和下料，其中CNC也是由總線驅動，這代表使用的協議是EtherCAT。為此，機械手臂需要了解CNC的狀態，例如機器是否準備好接收要用於加工的工件，或者是否已完成工件加工，這類通訊則是借助TSN完成。

同步：機械手臂和CNC需要同步以確保雙方以協調的方式一起移動，由於這是設備之間的通訊，TSN就是較適合的協調網路，這對於改良循環時間和提高整體系統效能非常重要。為了實現這一點，機械手臂和CNC需要交換有關當前位置、速度和準確或硬即時加速度的訊息。

控制信號：CNC需要向機械手臂發送控制信號，以指定工件在CNC作業範圍內的位置和方向。機械手臂則接收這個訊息以準確地定位工件進行上下料。

感測器數據：在許多情況下，機械手臂可能需要將感測器數據傳輸給CNC，這些數據也許是與尺寸相關的訊息或工件的方向。這種數據對於CNC在最佳化加工參數和確保最高品質加工中非常有用。

服務品質：不同類型的流量如控制信號和感測器數據，也許需要不同級別的服務品質（QoS）。例如，控制信號可能需要低延遲和高可靠性的傳遞，而感測器數據也許較能容忍延遲和封包丟失。

整體而言，CNC和機械手臂之間的通訊對於有效且準確地上下料以及同步和協調動作至關重要。為實現這些目標，通訊系統需要提供可靠且及時的控制信號和感測器數據，以及適當的QoS保證。最理想的架構就是結合設備內部即時通訊的EtherCAT和設備之間的TSN通訊。

KINGSTAR Fieldbus powered by EtherCAT允許控制器與多點之間的通訊同時連接。以RTX64為基礎，這個EtherCAT總線主站支援並簡化了EtherCAT網路配置以及程式開發，促使最高精確度和準確性的實現。