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EtherCAT助威,带动车用锂电池产能跃升

电池设备商,经升级至EtherCAT,果真补强许多悬宕已久的需求缺口,让一些原仅支持同动的制程,开始进入多轴同动新里程碑,甚至开创一次8轴同动的高效率。
电池设备商,经升级至EtherCAT,果真补强许多悬宕已久的需求缺口,让一些原仅支持同动的制程,开始进入多轴同动新里程碑,甚至开创一次8轴同动的高效率。

自1992年SONY推出18650圆柱型锂电池,揭开锂电池的商用化序幕;尔后伴随技术精进,使锂电池运用范围愈趋广泛,除消费电子产品,应用触角也延伸到电动车、太阳能板等领域,其中电动车更被视为锂电池市场的高速增长点。

车用锂电池前景看俏,带动相关设备市场趋于热络,预估未来几年皆可维持逾20%年复合成长率(CAGR),吸引众多业者抢滩商机,使得无论前段(电极)、中端(电芯)或后端(封测)等设备市场的竞争程度,都日益白热化。为在竞局中突围胜出,各电动车锂电池设备商都力求提高产能、降低成本;影响所及,兼具高兼容性、高同步性运动控制等多重优势的EtherCAT,顿时跃为新宠,成为许多设备商评估导入之标的。

一般来说,电动车锂电池设备的规模庞大,不管用于前段制程的搅拌机、涂布机、辊压机、制片机,或中段制程的叠片机,普遍内含大量轴数与I/O点,因此要想提升运作效率,先决条件即是引用性能愈高的自动化控制系统,尽可能让愈多主轴与I/O协同运作。但论及MNET、HSL等传统控制技术,走的是RS485传统通讯协定,传输效能不足,以致在执行分散式运动控制的过程,轴与轴之间的信号交换周期时间较长,因而难以同步,迫使多数制程仅能维持「单动」运作,与业者亟欲推升产能的期望有所落差。

主从设备兼容,实现高CP值配置

凌华科技自动化事业中心市场开发经理杨家玮,以其曾接触的Tesla与比亚迪等电动车电池设备厂为例指出,该业者体认到要想增进设备性能、协助锂电池客户提高生产效率,一定得设法让「单动」推进到「同动」,且同动轴数愈多愈好,所以必须导入新一代运动控制与I/O控制技术,于是针对PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT等等多项技术方案,同步展开评估,最终选择EtherCAT。

之所做出这般抉择,主要理由在于该业者发现,一旦采用EtherCAT技术,不仅能增进产能,还可望顺势享有另一关键效益,也就是节约成本。

截至目前,EtherCAT技术协会的全球会员数量突破4,500家,累积产出逾800种支持EtherCAT协定的产品,既然众家厂商有志一同投入这个开放标准大平台,理论上只要EtherCAT主站(Master)供应商用心研发,针对市场上广为采用的EtherCAT从站(Slave)产品开发对应驱动程序、并通过严格验证,要确保异质厂牌主从设备兼容无虞,机会理当不低。

因此该业者以自家设备所支持的6种伺服马达为基准,再结合数家厂牌的EtherCAT主站控制器执行兼容性测试,确认其中来自凌华的Talos系列产品,与6项伺服马达皆能兼容运作,意谓业者可借此跳脱单一马达厂牌束缚,在软件程序不变前提下,适时选用性价比条件最佳的马达,恒常维持成本效益最大化。

跨模块同动,不再是不可能任务

事实上成本的高低,不仅取决于硬件,亦与软件程序开发效率息息相关。该业者原本即使用凌华的RS485-based控制方案,也一并采用凌华APS Function Library统一函式库,借此减少开发时间、便于重复使用既有的软件程序;故当业者决定从Legacy系统升级至EtherCAT,基于加快转换速度,最终择定采纳凌华EtherCAT方案(若选他牌EtherCAT主站,需费时重写程序),并善用APS这个既定基础,在两周内完成无痛升级。

杨家玮补充,若是非APS用户引进凌华EtherCAT产品,虽然不可免俗需要重新开发软件,但凌华将提供范例程序,并动员工程师给予必要协助,期使升级阵痛期缩到最短。

至于前面提及的车用电池设备商,经升级至EtherCAT,果真补强许多悬宕已久的需求缺口,让一些原仅支持同动的制程,开始进入多轴同动新里程碑,甚至开创一次8轴同动的高效率;不仅如此,过去碍于旧式硬件模块架构限制,始终无缘实现「跨模块同动」,以致部份生产程序被迫拆分多个Action,不同Action之间的衔接,难免需要等待时间,如今导入EtherCAT,透过单一以太网络缆线即可串联所有从端设备,打破不同模块之间壁垒,进而轻易达成跨模块同动,让多个Action合而为一。

拜多轴同动、跨模块同动所赐,生产力自此突飞猛进,使这家电动车电池设备厂的产量提升20~30%,并降低15%生产成本,让市场竞争力扶摇直上,成效至为显着。