EtherCAT®; IOLITE, KRYPTON ve OBSIDIAN serileri de dahil olmak üzere Dewesoft ekosistemindeki çeşitli DAQ (veri toplama sistemleri) ve kontrol ürünlerini birbirine bağlar. EtherCAT, PLC’ler de dahil olmak üzere çeşitli gerçek zamanlı sistemlerle uyumluluğu sağlayan sağlam bir iletişim protokolüdür. EtherCAT cihazları, veri, güç ve zamanlamayı taşıyan tek bir kablo aracılığıyla zincir şeklinde bağlanabilir. Cihazlara DewesoftX yazılımı dahildir ve herhangi bir Dewesoft cihazı kombinasyonuyla sorunsuz bir şekilde çalışır. Ancak, National Instruments’ın LabVIEW®’inin kullanıldığı ve Dewesoft cihazlarının entegre edilmesi gereken durumlar olabilir. Bu makale, LabVIEW’in Dewesoft EtherCAT cihazlarına nasıl bağlanabileceğini ve bu cihazlardan nasıl veri alabileceğini anlatmaktadır. IOLITE, KRYPTON ve OBSIDIAN da dahil olmak üzere tüm Dewesoft EtherCAT tabanlı sistemler için geçerli olsa da, bu makale IOLITEi 3xMEMS-ACC’ye odaklanmaktadır.
IOLITE 3xMEMS-ACC, gömülü üç eksenli MEMS ivmeölçeri, analogdan dijitale dönüştürücü ve EtherCAT arayüzüne sahip bir Dewesoft veri toplama cihazıdır. Birden fazla IOLITE cihazı, zincirler arasında 50 metreye kadar uzanabilen tek bir ucuz CAT6 kablosu kullanılarak büyük yapılar üzerinde kolayca dağıtılabilir ve senkronize edilebilir. Optik dönüştürücüler, 1 µs senkronizasyon doğruluğunu korurken cihazlar arasında 20 km’den fazla mesafe sağlar. Doğal frekanslar, modal şekiller ve sönümleme oranları dahil olmak üzere yapısal dinamikleri değerlendirirken, OMA (Operasyonel Modal Analiz) gerçekleştirirken hassas zaman senkronizasyonu çok önemlidir.
Tüm Dewesoft ölçüm sistemleri gibi IOLITE, DewesoftX veri toplama yazılımını ve sinyal koşullandırmasını içerir. Ürün yelpazesi, otomasyon kontrolü gerektiren uygulamalar için çok işlevli, yüksek hızlı veri kaydedicilerden oluşur. Düşük ve yüksek kanal sayılı sistemler için tek ve çok kanallı modüller olarak mevcuttur. Herhangi bir third-party EtherCAT ana kontrol sistemine veri gönderen standart EtherCAT slave cihazlarıdır. DewesoftX DAQ yazılımına bağlandığında, yeniden iletim işlevi ölçüm sırasında hiçbir örneğin kaybolmamasını sağlar.
Bazı IOLITE modelleri standart 19 inç raflara monte edilmek üzere üretilirken, diğerleri bir DIN rayına monte edilebilir. IOLITE 3xMEMS-ACC gibi küçük cihazlar doğrudan sinyal kaynağının yanına monte edilebilir, bu da sensörden gelen kablo uzunluklarını azaltır, böylece maliyet tasarrufu sağlar, karmaşıklığı basitleştirir ve sinyal gürültüsünü en aza indirir.
Şekil 1. IOLITE EtherCAT modülleri fiber optik kullanılarak 50 metreye kadar veya 20 km’ye kadar zincir şeklinde bağlanabilir
EtherCAT teknolojisinin ana hatları hakkında daha fazla bilgi için:
EtherCAT Protokolü Nedir ve Nasıl Çalışır?
ENI Dosyası Oluşturma
EtherCAT cihazları yalnızca uygun şekilde yapılandırılmış bir EtherCAT ağı içinde kullanılabilir ve bu da bir ENI dosyası gerektirir. Bu dosya, cihazların listesi, iletişim parametreleri, senkronizasyon ayrıntıları ve veri alışverişi bilgileri dahil olmak üzere EtherCAT ağının tam yapılandırmasını içerir.
Ackermann Automation’ın EtherCAT Studio’sunun video özeti
Yukarıdaki video Ackermann Automation EtherCAT Studio yazılımını ve kullanımını anlatmaktadır. Bu araç, IOLITE cihazını kütüphaneden yapılandırma ağacına eklemeyi sağlar. Buradan ENI dosyası (Master Configuration ETG Standard) oluşturulabilir.
Şekil 2. Ackermann Otomasyon yazılımı ile ENI dosyasının oluşturulması
Veri Toplama
Veri edinmedeki ilk adım, LabVIEW yazılımını çalıştıran bilgisayarı kurmak olacaktır. Bu bilgisayar, IOLITE ve diğer cihazlarla iletişimi yöneten EtherCATmaster’dır.
Ackermann Kütüphanesi, LabVIEW’da bu amaç için kullanışlı görsel araçlar sunar. Aşağıdaki resimler, yerel EtherCAT ana bilgisayarını başlatan “Open Master Windows Compact” bloğunu gösterir. Daha önce oluşturulan ENI dosyasını ve veri yolu döngüsü, hedef bağlantı noktası, IP adresi vb. gibi ağ parametrelerini alır.
Şekil 3. “Open Master Windows Compact” Bloğu
Veri almak için, ana ünitenin Operasyonel (“Op”) moduna ayarlanması gerekir. Bunu yapmak için, “Set Master State” bloğu kullanılabilir.
Şekil 4. Veri almak için ana cihazın Operasyonel (“Op”) moduna ayarlanması gerekir
Sonraki adımda, edinim döngüsü kodlanabilir: her yinelemede yeni veri olup olmadığını kontrol eden bir “while döngüsü”. Veriler kullanılabilir olduğunda, paketten çıkarılır ve işlenir. Temel yapı şudur:
- Bağımlı değişkenler sorgulanır ve ” Query All Slaves Variables ” komutu, her biri bağımlı değişken hakkında veri türü, bit boyutu, bayt boyutu ve daha fazla bilgi içeren kümelerden oluşan 1 boyutlu bir dizi çıktısı verir; bu veriler, edinim sırasında sayısal dönüştürme için kullanılır.
- While döngüsü, aşağıdakiler içerisinde sürekli veri toplama işlemini gerçekleştirmek için kullanılır:
- “Read Process Data” bloğu yeni edinilen çerçeveyi çıktı olarak verir.
- Bir for döngüsü, slave değişkenlerinin sayısı boyunca tarama yapar ve çerçeveyi daha okunabilir bir sayısal değere dönüştürür. Dönüşüm, slave değişkenleri sorgusu sırasında daha önce çıkarılan “Base Data Type (Temel Veri Türü)” özelliğine dayanır.
- Son olarak, edinilen sayısal veriler kullanılabilir. Aşağıdaki görüntüde, dizinin üçüncü elemanı seçilir (bu, Z ekseni ivmesine karşılık gelir, ancak başka herhangi bir değer olabilir) ve çizilmeden önce birleştirilir.
Şekil 5. Labview – DAQ Döngüsü
Veriler alındıktan sonra program kontrol paneli üzerinden durdurulabilir. Bu eylem, bazı temizliklerin yapıldığı kodun son bölümünü etkinleştirir. Bu çoğunlukla şunlardan oluşur:
- Ana durumu Başlatma (“Init”) olarak ayarlama
- Ethercat ana bilgisayarını kapatma
- Hata işleme
Aygıt Yapılandırması
Önceki bölümde LabVIEW kullanarak veri toplamayı incelendi, peki cihazın örnekleme hızını ve aralığı nasıl ayarlanabilir?
EtherCAT protokolünün mucidi Beckoff’a göre, öncelikle cihaz parametrelerinin nerede saklandığını ve bunların nasıl değiştirilebileceğini anlamak gerekiyor:
“CoE arayüzü (EtherCAT üzerinden CAN uygulama protokolü), EtherCAT cihazlarının parametre yönetimi için kullanılır.”
Aynısı IOLITEi 3xMEMS-ACC için de geçerlidir. Daha önce yüklenen Ethercat kütüphanesi, cihaz yapılandırmasını düzenlememizi sağlayan “Read Write CoE (SDOs)” adlı bir örnek sağlar.
Şekil 6. LAbVIEW’deki Kontrol Paneli Arayüzü
Yukarıdaki görüntü bu örneğin kontrol paneli arayüzünü göstermektedir. En dikkat çekici paneller şunlardır:
- Hedef Türü , “Windows” seçiliyken istenen ana yapılandırmayı ifade eder.
- Windows EtherCAT ana bilgisayarını açmak için IP hedefi, RPC portu, ağ bağdaştırıcısı kimliği, yol ENI dosyası ve zaman aşımı parametrelerine ihtiyacınız vardır.
- Aktivasyon Verileri aktif lisansa ilişkin bilgileri görüntüler.
- Slave Addr, EtherCAT ağı içindeki hedef slave’in adresini ifade eder. Bu sayı, yapılandırma ağacındaki hedef slave’in konumuyla eşleşmelidir ve numaralandırma 0’dan başlamalıdır. Aksi takdirde, genel ağ yapısını daha iyi anlamak için “Query Bus Setup” bloğu kullanılabilir.
- Obj Dizini ve Obj Alt Dizini , her dizin ve alt dizin çiftinin farklı bir ayarı işaret ettiği hedef adresi ifade eder.
- Veri Yazma ve Veri Okuma, belirtilen adresten/adrese veri okumak/yazmak için kullanılır. Genellikle, bir seferde yalnızca bir ayar değiştirilir, bu nedenle dizinin yalnızca ilk öğesine ihtiyaç duyulur.
Aşağıdaki tablo endeksleri ilgili fonksiyonlarına bağlamaktadır:
Sonuç
Dewesoft DAQ sistemlerini EtherCAT üzerinden LabVIEW ile entegre etmek, sağlam ve esnek bir gerçek zamanlı veri toplama ve kontrol çözümü sunar. Belirtilen süreci izleyerek (ENI dosyası oluşturma, EtherCAT ana cihazını yapılandırma ve LabVIEW’in Ackermann Kütüphanesini kullanma) kullanıcılar, IOLITEi 3xMEMS-ACC dahil olmak üzere Dewesoft cihazlarına sorunsuz bir şekilde bağlanabilir ve veri alabilir. Birden fazla cihazı büyük mesafelerde hassas bir şekilde senkronize etme yeteneği, bu entegrasyonu yapısal dinamik analizi ve otomasyon uygulamaları için özellikle değerli hale getirir. Ek olarak, CoE arayüzünden yararlanmak, kullanıcıların cihaz parametrelerini ince ayar yaparak optimum performansı garanti altına almalarını sağlar. Bu entegrasyon, mühendislerin ve araştırmacıların ölçüm ve kontrol iş akışlarında Dewesoft DAQ donanımının ve LabVIEW’in yeteneklerinden tam olarak yararlanmalarını sağlar.