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CNC 컨트롤러

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100 μs 로 동작하는 CNC 컨트롤러

NanJing Washing CNC 사는 10년 동안 CNC 컨트롤러를 개발하고 있다. 작년, 이 회사는 8,000 개의 CNC 컨트롤러를 판매하였고, 중국에서 공급원으로 톱 3 가 되었다. 최신 CNC 컨트롤러와 더불어 Washing CNC 사는 사이클 타임을 단축하기 위해 POWERLINK를 사용함으로써 100 μs 라는 놀라운 성과를 이루어냈다.

고객의 요구조건은 끊임없이 발전하고 있으며 자동화 컨트롤 시스템 시장에서의 경쟁사 수는 꾸준히 증가하고 있다. 동시에, 보다 좋은 정밀도, 처리 속도 및 기능에 대한 기대는 버스 시스템에서 더 높은 성능을 요구한다. 2010년 이후, Washing CNC사는 이러한 기능에 부합하는 새로운 CNC 컨트롤러를 만들고 있다. 이러한 최첨단의 프로젝트를 진행할 때의 필요조건은 가격 경쟁력뿐만이 아닌, 누구나 사용과 접근이 가능한 비 독점 기술을 포함하고 있다.

이러한 배경으로 인하여, 개방형 실시간 통신 프로토콜인 POWERLINK는 Washing CNC사 솔루션의 중요한 요소가 되었다. 이더넷 표준 기반인 이 기술은 우수한 성능과 IEEE 802.3에 의해 정의된 국제 표준 설정에 기초한 실시간 기능을 제공한다. POWERLINK를 사용하는 것은 전체적인 배선 관련 비용의 감소뿐만이 아닌 새로운 기계 설계의 가능성을 열었다.

전략적 선택

개발자들에게는 그들의 필요에 가장 적합한 플랫폼을 선택하는것이 특히 중요 했다. CEO 인 Zhelu Li 씨를 비롯한 개발자들은 이 장기적인 프로젝트의 중요성으로 인하여 고성능의 CNC 컨트롤러를 POWERLINK 기반으로 개발하기로 하였다. 이와같은 컨트롤러 개발은 광범위한 기술적 전문 지식뿐만 아니라 소프트웨어 개발의 폭넓은 경험이 필요하다. Washing CNC사의 엔지니어들은 FPGA와 ARM을 기반으로한 하드웨어 플랫폼 개발과 리눅스와 Windows CE를 기반으로한 소프트웨어에 관한 경험이 풍부하다.

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자일링스 FPGA를 기반으로 한 POWERLINK 슬래이브 스테이션.

100 μs 미만의 사이클 타임을 갖는 CNC 컨트롤러

Zhelu Li씨는 그의 개발팀에게 CNC 컨트롤러의 개발 임무를 주었는데, 그것은 국제 표준과 크기가 큰 프로세스 데이터를 취급할 수 있어야 했고 이 모든 것이 100 μs 미만의 사이클 타임을 만족해야만 했다. 이것은 향후 5년에서 10년까지 시장에서의 리더쉽을 유지하기 위해 Washing CNC 사가 필요로 하는 기술이었다.

POWERLINK는 ARM, POWER PC, 인텔의 X86 및 FPGA등 다양한 플랫폼에서 실행될 수 있다. Washing CNC사의 WA730/740 시리즈는 실시간 동작이 정밀하게 요구되는 고급 CNC 컨트롤러를 포함하고 있다.

FPGA는 이러한 유형의 작업을 위한 최적의 플랫폼이며, 지터가 20 ns에서 60 ns인 동기화 클록을 제공하는 자일링스의 FPGA 칩을 사용하기로 결정되었다. 이 칩은 새로운 고성능 CNC 컨트롤러에 POWERLINK를 통합하기 위한 하드웨어 기반을 제공한다.

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고전적인 필드 버스 기술의 후속으로, POWERLINK는 글로벌 표준 이더넷을 기반으로 우수한 성능과 실시간 기능을 제공한다. 100 Mbit/s 의 전송 속도와 100 ns 이하의 동기화 정확도는 제어공학, 로봇, CNC및 모션제어 분야에서 가장 까다로운 작업들이 하나의 네트워크로 결합될 수 있도록 해준다.

완성된 솔루션 플랫폼

오픈 소스 POWERLINK 프로젝트는 POWERLINK 스택의 소스 코드 뿐만아니라 네트워크 인터페이스를 개발하거나 네트워크 통신을 구성하기 위한 완벽한 시스템을 제공한다. 또한 레퍼런스 회로, 코딩 및 문서에 관한 다양한 도구를 개발자들에게 제공할 뿐만 아니라 XDD 체커와 같은 테스팅 툴과 openCONFIGURATOR 툴을 제공한다. 네트워크 설정을 위한 openCONFIGURATOR 툴은 엔지니어링 툴의 부가적인 툴로써 사용될 수 있다. 오픈 소스 진단 도구인 Wireshark은 시스템을 분석하고 개발 과정을 단순화하기 위해 사용될 수 있다.

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“개발팀이 받은 임무는 고급 CNC 컨트롤러를 개발하는 것이었습니다. 그것은 국제 표준과 크기가 큰 프로세스 데이터를 취급할 수 있어야 했고, 이 모든 것이 100 μs 미만의 사이클 타임을 만족해야만 했습니다. 이것은 향후 5년에서 10년까지 시장에서의 리더쉽을 유지하기 위해 Washing CNC사가 필요로 하는 기술이었습니다.” Jiang Chen, Washing CNC 사의 연구 개발 부서장

최고 성능

Washing CNC사는 새로운 WA730/740 시리즈를 2013년에 산업 자동화 전시회(IAS)에서 처음으로 소개했다. Washing CNC사와 POWERLINK 제품은 100 μs 의 응답시간으로 방문자들에게 깊은 인상을 주었다.

POWERLINK는 Washing CNC 솔루션의 중심에 자리를 차지하고 있으며, 이 회사는 개발과 고객의 특정 요구를 충족시키기 위해 POWERLINK 기반 제품 시리즈를 지속적으로 향상시킬 계획을 가지고 있다.

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