应用||AMAX-4800用于单晶炉控制系统EtherCAT从站

单晶硅是点阵结构的晶体，是良好的半导材料，常用于制造半导体器件、太阳能电池等。单晶硅采用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

单晶炉是生长硅单晶的主要设备，在惰性气体环境中，通过石墨电阻加热器将多晶硅加热融化，然后用软轴直拉法生长无位错的单晶。在单晶炉晶体的生长过程中，生产工艺的自动化水平和引晶、放肩、等径和收尾这四个生产阶段炉内温度的控制起到了极为关键的作用。

除了温度控制、IO控制和运动控制外，单晶在生长过程中需要对晶棒的尺寸实时测量，实时把测量数据反馈给控制系统。“引晶”测量精度±20um，“等径”测量精度±50um。因此完整的单晶炉控制系统包含视觉检测、运动控制、PID控制，逻辑控制等。

基于以上需求，亚洲一家知名单晶生产企业选择了具有“边缘搜索”功能的工业智能相机和基于EtherCAT总线的控制系统，通过EtherCAT连接伺服电机和IO控制模块。由于客户的软件一直使用OMRON Sysmac Studio，为与原系统兼容，EtherCAT主站仍选择OMRON NJ系列控制器，而基于以下方面的考虑，从站IO选择了研华EtherCAT IO模块AMAX-4800系列。

客户选择从站IO模块，面临如下考虑：

1、目前EtherCAT IO模块有两种形式，一种是耦合器+小点数IO的模式，即采用独立的EtherCAT网络耦合器一端接入EtherCAT，一端通过专用连接器接到扩展IO上（例如OMRON的NX系列），该形式的优点是可以灵活扩展，缺点是安装繁琐维护不便，例如对于一个64DIO的系统，需要1台耦合器加上8台IO模块共9台设备实现;

2、另外一种是集成耦合器和IO的高密度一体化模式（例如研华AMAX-4800系列），优点是一个模块实现多通道的控制与EtherCAT通讯，模块间采用“菊花链”的手拉手方式进行连接。

3、EtherCAT是开放式和标准化通讯协议，因此可以将不同品牌的主站与从站通过EtherCAT进行连接（包括IO控制、模拟量控制、伺服电机等）。

4、基于以上考虑，最终选择研华AMAX-4800作为EtherCAT从站。

AMAX-4800系列是配备EtherCAT协议的工业以太网模块。其紧凑的尺寸和DIN轨道安装套件可以很容易地安装在控制柜里，欧式可插拔端子和LED指示灯有助于用户维护和设置。提供冗余电源供电，所有数字输入和数字输出通道由2500伏直流隔离保护。

EtherCAT是基于以太网的开放架构的现场总线系统，在网络性能上达到了一个新的高度。1000个分布式I/O数据的刷新周期仅为30μs，通过一个以太网帧，可以交换高达1486字节的过程数据，几乎相当于12000个数字量I/O，与100个伺服轴的通讯只需100μs。分布式时钟技术保证了这些轴之间的同步时间偏差小于1微秒。利用 EtherCAT 技术的优异性能，可以实现用传统现场总线系统所无法实现的控制方法。研华也提供EtherCAT主站方案，包括基于CodeSYS的PAC嵌入式方案和基于PCI-1203的IPC方案。AMAX-4800系列与不同EtherCAT主站的连接过程及视频演示如下：

1. AMAX-4800+UNO-2272/CodeSYS PID系统演示
2. 视频演示：在CodeSYS和TwinCAT中使用研华AMAX-4800
3. 如何在TwinCAT原生例程中使用AMAX-4800