Disseny i implementació d'una maqueta de xarxa industrial per a l'estudi del protocol EtherCAT

Abstract

A la indústria 4.0, és clau la utilització de xarxes industrials i la seva integració amb les TIC. Cada vegada més, la indústria i les TIC estan més enllaçades, fet que provoca que els busos industrials avancin a la mateixa velocitat que les tecnologies de la informació. És per això que en aquest treball s’ha fet un recull dels busos més utilitzats i s’ha realitzat un estudi d’un dels busos industrials més importants del mercat, EtherCAT. Una vegada estudiat el protocol d’una forma exhaustiva, s’han dissenyat, realitzat i pressupostat diferents escenaris per comprovar de forma empírica el seu funcionament. Primerament, s’ha muntat una maqueta de baix cost mitjançant el software Codesys i controladors Arduino amb shields EasyCAT. Aquest escenari ha permès estudiar sense realitzar un esforç econòmic important, aspectes relacionats amb la configuració entre el màster i els esclaus segons els diferents estats de la màquina d’estats i el sistema del Working Counter. Seguidament, s’ha muntat un segon escenari mitjançant Codesys, aquest cop sobre Raspberry Pi, i dos servos industrials Omron. Aquest segon escenari ha representat un esforç econòmic més elevat, però ha permès entrar molt més a fons en el funcionament del protocol, treballant aspectes com la sincronització dels rellotges distribuïts i el nivell d’aplicació CANopen a través de EtherCAT. Finalment, un cop assolits tots els objectius anteriors, s’ha muntat un escenari que és representatiu de la indústria 4.0, realitzant la integració d’EtherCAT en un entorn TIC utilitzant el protocol OPC UA . S’ha controlat via internet i amb una aplicació Android, Prosys OPC UA Client, una xarxa industrial EtherCAT formada per el conjunt de hardware EtherCAT utilitzat en el projecte, és a dir, Arduino amb shields EasyCAT i dos Servos industrials Omron. D’aquesta forma s’ha demostrat que una aplicació industrial no és una funció tancada que realitza una aplicació determinada, sinó que la majoria de vegades venen acompanyades de funcions de supervisió o manteniment que necessiten de comunicacions determinades, fins i tot a través d’Internet, per poder realitzar-les. Aquesta és la direcció cap a la que se’n va , tot connectat i en temps real.