SynqNet ——当前使用率最高的高性能运动控制解决方案
作者：李健,丹纳赫传动应用工程师 -- 设计创新 2006-10-08 点击:50
  

　　SynqNet是一个高性能、全数字的开放性同步运动控制解决方案。它采用一种实时、同步数字网络专利技术及双冗余数据通道设计，从而可在各种复杂应用中实现卓越的运动性能，并确保机器运行的高可靠性。作为目前市场中使用率最高的运动控制解决方案，SynqNet对于中国市场而言还是一种全新的技术。
　　首先，从SynqNet的产生背景而言，它是市场需求的产物。在高度自动化的机器中，电子运动部件与控制系统的集成正迈向最前沿。机器制造厂商希望通过改善客户生产设备的扩展能力，来提高机器的灵活性，实现自动设置和配置，改善平衡生产线所需的周期率，并提高性能。正因为此，相当多的运动控制部件前所未有地被集成到机器中。为了进一步满足更大系列应用的要求，网络结构取代传统硬连线的集成方案的步伐日益增快。
　　然而在这一进程中，高度优化的设计所面临的是将多个厂商部件集成到一个单一的解决方案中这一难题。虽然市场上不乏高度集成的解决方案，但挑战在于确定一个优化性能的解决方案。因此，机器制造厂商在找到适合特殊要求的解决方案时，被迫在性能上做出妥协。事实上，高性能的机器设计依赖的是一个不强迫机器设计者进行结构妥协的网络解决方案
。在过去的十年中，没有哪一个单一的解决方案能够支配任何工业或应用部分。正是在这样的市场推动下，SynqNet应运而生。
　　SynqNet是第一种具有商业价值的 100 Base T（IEEE 802.3 标准）网络，该网络具有中央控制模型的所有性能优点，并具有更强的性能、容错、可靠性以及故障诊断功能。SynqNet 是由以加利福尼亚州为基地的运动控制专家 Motion Engineering公司开发的，并已经被安川电机（Yaskawa）公司、Advanced Motion Controls 公司、Danaher Motion 公司、松下（Panasonic）公司、Glentek 公司、Sanyo Denki 公司以及 Trust Automation 公司等领先驱动器公司迅速采用。 
　　高性能运动控制系统基于在许多关键技术组件，这些组件可以一种集成方式协同、无缝工作。一套完美的控制系统必须可将理想运动曲线转变成一根或者多根伺服轴的运动中。而实现则通过准确的运动学模型及各种相应的补偿来实现。但无论你的模型如何好，对于高性能的多轴控制系统，周期等待时间、同步冲突、偏置和抖动以及安全可靠性这几个方面是依然是至关重要的。SynqNet在这些方面给出了下述最佳解决途径。
　　对于有效高性能控制，必须以极短的周期时间和极低的等待时间，同步发送控制信号数据和反馈数据。任何传输时延均表示控制系统中存在一个相位时延，其限制了机器的实际增益和有效响应时间。 作为一种快速同步网络和一种快速处理设备，SynqNet的周期等待时间小于25微秒，将系统的相位延迟减到最小，真正实现“多重输入输出（MIMO）”控制。
　　所有网络（任何真正的数字系统）均依靠基于一个时钟基准、在一定离散时间间隔下的数据采样。而当多时钟（多个独立系统相连时）存在时，以及不可避免的电磁干扰的存在造成的“抖动”及发送器与接收器之间或网络节点之间的数据传输时延造成的“偏置”问题必须得到有效的控制。SynqNet通过使用相位锁定回路技术，使每个从属网络的独立时钟与主网络同步，SynqNet 可将抖动限定到小于 1 微秒。同时采用可在硬件中测量系统偏置并对其进行补偿的专用算法，SynqNet 可将偏置限定到 20 微秒。对于任何数目的节点或网络流量条件，抖动与偏置均可得到担保。 
　　对当前大多数的半双工网络，网络上的两台设备尝试访问同一根导线将发生一次冲突，并当网络上的设备数目增加时，冲突时间几乎以指数级增加，并导致性能快速降低。SynqNet 设计用于消除多访问冲突监听（MACD）机制。SynqNet 采用一种同步方法（正如其名），以一种规则的预定时间方式，将数据传送到每一台设备中。使用独立的接收与发送导线对（全双工），可避免数据冲突，并可达到 2 × 100 Mbit 的确定性数据传输速率。其结果是周期时间最短为 25 微秒（4 根轴）。此外，SynqNet 具有一种周期时间最短可达 10 微秒的可组态包结构。 
　　对于整个系统，有时并不希望在发生实际通讯电缆断路、连接松弛或任何一个节点或多个节点的整体故障之后，失去正常工作的能力，而是应用程序将被告知相关事件和事件位置，以便机器以一种适合特定工况的方式进行响应（容错）。同时每个节点均配有各自的看门狗定时器，这样即便是主机或整个网络发生故障，每个节点均可以一种可预测的安全方式做出反应，以便以平稳、可控的方式进行关机（安全性）。SynqNet 是具有此种水平安全性和可靠性的唯一商用网络。在所有数字网络中，容错是非常重要，特别是在高价值应用和医疗应用中，冗余设计对成本节省和（或）安全性至关重要。 
　　SynqNet 是为支持高性能中央控制系统而专门设计的，是响应客户对一种不会削弱性能、并支持各种驱动装置选择之运动网络的强烈需求而开发的。并具有包括容错、便捷查找型组态以及高噪声抗扰度在内的附加优点。此外，SynqNet 由多家驱动器卖方提供技术支持，这些卖方可交付各种具有成本竞争力的产品。总之，SynqNet 具有一种独特的性能/价格优势，这就是为何其正在赢得行业领先者和原始设备供应商（OEM）客户快速采用。