1. Introduction / Contexte terrain : Le Choix du Bus de Mouvement
Le contrôle multi-axes est l'épine dorsale de nombreuses machines spéciales. La performance de ce contrôle dépend directement du bus de communication utilisé pour relier le motion CPU aux servomoteurs. Le choix du bus est une décision technique majeure qui impacte la vitesse, la précision, le nombre d'axes gérés et, par conséquent, le coût et la complexité de la maintenance industrielle.
Le Delta AS Series est le PLC de milieu de gamme qui offre des solutions de mouvement via CANopen. Cependant, les gammes supérieures (AH Series, AX-5 Series) utilisent EtherCAT. Pour l'ingénieur automation, il est crucial de comprendre les différences fondamentales entre ces deux bus pour choisir la bonne plateforme.
Cet article compare CANopen et EtherCAT dans le contexte du contrôle multi-axes avec les PLC Delta, en se concentrant sur les critères de performance et les cas d'usage.
2. Description technique ou comparatif : CANopen vs EtherCAT
Les deux bus sont des protocoles de communication de terrain, mais ils diffèrent fondamentalement dans leur architecture et leur performance en temps réel.
2.1. CANopen (Controller Area Network)
•Architecture : Basé sur le bus CAN, il utilise une topologie en ligne ou en étoile.
•Performance : Offre un bon déterminisme pour les applications de mouvement de moyenne complexité. Le temps de cycle est généralement de l'ordre de quelques millisecondes (ms).
•Avantage : Coût d'implémentation faible, robustesse et maturité.
•Limitation : Le nombre d'axes synchronisés est limité (8 axes sur l'AS Motion CPU), et la vitesse de synchronisation est inférieure à celle d'EtherCAT.
2.2. EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)
•Architecture : Basé sur Ethernet, il utilise une topologie en ligne ou en anneau.
•Performance : Offre un déterminisme exceptionnel avec des temps de cycle de l'ordre de la microseconde (µs). EtherCAT est un bus on-the-fly : les données sont traitées pendant qu'elles traversent le nœud esclave.
•Avantage : Vitesse ultra-rapide, capacité à gérer un grand nombre d'axes (jusqu'à 64 sur l'AX-5), et utilisation d'un câblage Ethernet standard.
•Limitation : Coût d'implémentation légèrement supérieur (nécessite des contrôleurs et des esclaves EtherCAT).
3. Causes / Analyse / Comparaisons : Le Point de Bascule du Mouvement
Le choix entre CANopen (AS Series) et EtherCAT (AH/AX-5 Series) est dicté par l'exigence de l'application.
Critère | CANopen (AS Series) | EtherCAT (AH/AX-5 Series) | Recommandation |
Nombre d'Axes | ≤ 8 axes | > 8 axes | Nombre d'axes à synchroniser. |
Précision/Synchronisation | Moyenne à Haute (ms) | Très Haute (µs) | Applications de haute précision (découpe, impression). |
Complexité | Positionnement, Engrenage simple. | Cames électroniques complexes, Interpolation 3D. | Exigence de la trajectoire. |
Coût | Optimisé | Plus Élevé | Contrainte budgétaire. |
Diagnostic | Bon (via ISPSoft / DIADesigner) | Excellent (via DIADesigner oscilloscope) | Facilité de dépannage PLC. |
3.1. Quand CANopen Suffit (AS Series)
Le CANopen de l'AS Series est le choix optimal pour :
•Les machines d'emballage où la synchronisation de 4 à 8 axes est nécessaire (convoyeur, pousseur, scelleuse).
•Les applications de positionnement où la précision est critique, mais où le nombre d'axes est limité.
3.2. Quand EtherCAT est Indispensable (AH/AX-5 Series)
EtherCAT est indispensable pour :
•Les lignes de production complexes nécessitant plus de 8 axes synchronisés.
•Les applications de robotique ou de machines-outils où la précision et la vitesse de l'interpolation sont critiques.
•Les systèmes où la convergence avec l'IIoT est une priorité (AX-5 Series).
4. Diagnostic ou utilisation pratique : Le Dépannage du Bus
Le dépannage PLC d'un bus de mouvement nécessite une approche spécifique.
4.1. Diagnostic CANopen
En cas de défaut sur le bus CANopen de l'AS Series, il faut vérifier :
•Terminaison : La bonne résistance de terminaison (120 ohms) aux extrémités du bus.
•ID des Nœuds : L'unicité de l'ID de chaque servomoteur sur le bus.
4.2. Diagnostic EtherCAT
Le dépannage PLC d'EtherCAT est plus simple physiquement (câble Ethernet standard) mais nécessite des outils logiciels plus avancés.
•DIADesigner permet de visualiser la topologie et l'état de chaque nœud en temps réel.
•Un défaut de communication est souvent lié à un câble défectueux ou à un nœud qui ne répond pas.
5. Solutions et recommandations : Bonnes Pratiques Terrain
5.1. Ne Pas Mélanger les Bus
Pour le contrôle multi-axes, il est préférable de ne pas mélanger les bus de mouvement. Si l'application nécessite EtherCAT, il faut choisir l'AH ou l'AX-5.
5.2. Utilisation des Blocs PLCopen®
Quel que soit le bus (CANopen ou EtherCAT), l'utilisation des blocs fonctionnels PLCopen® dans DIADesigner garantit une programmation cohérente et facilite la migration future entre les plateformes.
5.3. Gestion des modules d’extension
Les modules d’extension d'E/S rapides doivent être intégrés au bus de mouvement (CANopen ou EtherCAT) pour garantir la rapidité de l'acquisition des données critiques (capteurs de position).
6. Conclusion : Le Bénéfice pour le Lecteur
Le choix entre CANopen et EtherCAT est un choix entre un bon compromis (AS Series) et la performance maximale (AH/AX-5 Series).
•Si votre application est de complexité moyenne (8 axes max.) et que le budget est contraint, le Delta AS Series Motion CPU avec CANopen est la solution idéale.
•Si vous visez la haute précision, un grand nombre d'axes ou l'intégration IIoT, l'investissement dans EtherCAT (AH ou AX-5) est indispensable.
Le professionnel doit choisir le bus qui correspond le mieux aux exigences de sa machine, garantissant ainsi un contrôle multi-axes fiable et une maintenance industrielle efficace.
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Références :
[1]: # "Delta Electronics. Comparatif des bus de mouvement CANopen et EtherCAT."
[2]: # "Expérience terrain en mise en œuvre de bus de mouvement."
[3]: # "PLCopen. Avantages de la standardisation des blocs fonctionnels."
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