EtherCAT同動控制 推升TFT-LCD製造生產效能

凌華EtherCAT主站向來廣泛支援多元從端設備，利於用戶靈活選用不同馬達，無需受到特定廠牌束縛，連帶降低採購費用；綜合兩方面因素，連帶為該點燈檢測設備商創造15~30%節流效果，成效可見一斑

毫無疑問，LCD製造與相關顯示設備的製造產業前景堪稱亮麗，保守預估，2020年之前全球平板顯示器產量將是目前規模的3倍或更多，顯見成長力道強勁。

TFT-LCD製程分為陣列(Array)、組立(Cell)與模組組裝(Module Assembly)三段，先產出薄膜電晶體TFT陣列，再結合CF(彩色濾光片)基板、注入液晶、貼上偏光片，形成液晶Cell，最終與背光板、驅動IC、電路板等多種零件組合為面板。無論前中後段皆需進行缺陷檢測，譬如後段的點燈檢測作業，即是探查點缺陷、線缺陷或Mura等瑕疵的關鍵步驟。

點燈檢測機與多數TFT-LCD後段製程生產設備一樣，都有體積大、距離長等共同特徵，適合走分散式運動控制模式，以往普遍採用MNET、HSL等傳統串列式控制技術，但隨著面板尺寸不斷變大，單軸控制不再合宜，多個操作軸變成關鍵配置，這種擴展對機器控制與精度形成重大挑戰；為了解決效能不彰等等盲點，驅使設備製造商尋求新的、更強大的控制技術架構，多數業者幾經評估，皆選擇EtherCAT做為升級目標。

為求改善效率，業主紛紛轉進EtherCAT架構

以某家TFT-LCD點燈檢測設備商為例，歷時4週完成EtherCAT升級，將原本僅控制1組龍門的型態，轉換為可同步控制3組，其間同步命令的處理延遲小於1毫秒，以致生產效能明顯躍升，建置成本大幅減少；此案不論在新舊系統的轉換速度，乃至後續展現的效益，都羨煞同業，頗值得一探究竟。

凌華科技自動化事業中心市場開發經理楊家瑋指出，伴隨加工件(螢幕)尺寸愈來愈大，使TFT-LCD後段製程加工與檢測設備，開始從單驅控制模式變為龍門控制，期望藉由兩軸同動，解決單驅之下橫樑兩端受力不均的罩門，消弭原本過大的追隨誤差(高於10微米)、提高加工精度。

然而透過MNET等傳統架構執行龍門控制，仍有一些缺失。首先若以舊的串列通訊架構進行長距離傳輸，容易受到雜訊干擾；其次受限於頻寬而影響傳輸速度，連帶折損控制效能，造成產能不彰。

上述點燈檢測設備商便為了改善這些缺點，決定尋求新一代運動控制方案。其經過深入研究，深覺EtherCAT技術最有助於實現高同步控制能力，減少雜訊干擾，並可憑藉優越的傳輸頻寬大幅提升產能，此外還能從配線簡潔等各種不同面向實現節省成本綜效，更重要的，新舊系統轉換歷程並不冗長，基於這些驚喜發現，確定執行EtherCAT升級計畫。

EtherCAT實現多軸同動，生產效能激增20%

不可否認，系統換轉往往耗時費工，主要癥結在於，原本基於舊架構開發的控制程式必須打掉重練，因應新架構全盤改寫。楊家瑋說，所幸該點燈檢測設備商早先已採用凌華MNET運動控制卡，也使用凌華APS Function Library函式庫，有效提高各項軟體程式的重複利用性，如今即使轉而啟用凌華PCIe-8338(基於EtherCAT架構的運動控制卡)，也不需大費周章改寫程式，使轉換歷程得以壓縮在短短4週內。

談及EtherCAT之所以能促進生產效能，除在於PCIe-8338可支援3組龍門的同步控制外，更是拜「去中間化」效應所賜。楊家瑋解釋，在MNET等串列通訊架構下，通訊卡必須結合中間的控制模組，才能控制伺服馬達，每個模組可接4個馬達，同步控制範圍就僅限於這4座馬達，舉例來說有A、B兩模組，前者接編號1~4馬達，後者接5~8馬達，用戶欲將第1號、第7號馬達形成龍門，是不可能的事，因為無法跨越模組界線；反觀EtherCAT，主從之間不必借助中間模組，所有馬達不論編號，都可兩兩構成龍門，最多允許3組(共6軸)同動。

因模組消失、加上6軸同動，用戶在開發控制程式時，便不再受到Layout或機構限制，可任意調配同動標的，順勢將以往順序式生產流程，調整為連續式流程，確保站點之間持續滾動不停歇，讓該點燈檢測設備商提高20%生產效率。

另由於控制層結構簡化，減少模組配置成本，加上凌華EtherCAT主站向來廣泛支援多元從端設備，利於用戶靈活選用不同馬達，無需受到特定廠牌束縛，連帶降低採購費用；綜合兩方面因素，連帶為該點燈檢測設備商創造15~30%節流效果，成效可見一斑。