研華新一代可編程控制器助力紡織業(yè)，迎戰(zhàn)客制化與彈性生產(chǎn)

　　研華科技2017年11月—研華科技協(xié)助紡織設(shè)備制造商以電子凸輪取代機(jī)械凸輪，并提供同時(shí)支持CANbus與EtherCAT的PAC控制平臺(tái)。將需連續(xù)定速定位控制的設(shè)備產(chǎn)能從每分75米大幅提高到120米，搶占彈性制造與客制化商機(jī)。

　　項(xiàng)目需求

　　已有近百年自主開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的青島紡織機(jī)械股份有限公司，專門設(shè)計(jì)、制造與銷售紡織機(jī)械專用設(shè)備及相關(guān)配件，多次被評(píng)選為中國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)與最佳設(shè)備供貨商。

　　該公司生產(chǎn)的高速倍捻機(jī)采用控制器加變頻馬達(dá)，使用的是傳統(tǒng)機(jī)械凸輪。但是具有只能做單一款筒紗的局限性，為了讓倍捻機(jī)可以生產(chǎn)不同規(guī)格的紗線，也為了讓單一筒紗在不同加工階段可以調(diào)整運(yùn)動(dòng)曲線，該公司需要導(dǎo)入電子凸輪取代原有的機(jī)械凸輪。

　　新的解決方案必須同時(shí)提供軟件與硬件產(chǎn)品，包含可彈性設(shè)定凸輪每段位置速度、加速度，可實(shí)現(xiàn)定位、定速、定加速度，并提供多種演曲線算法的電子凸輪，以及可同時(shí)支持200個(gè)CANbus通訊，并以C#語言與既有人機(jī)接口（HMI）整合的控制平臺(tái)。

　　此外，由于新的高速倍捻機(jī)不僅鎖定中國(guó)市場(chǎng)，海外其他國(guó)家與地區(qū)也是其主力戰(zhàn)場(chǎng)，因此，解決方案供貨商需能提供在地化的售后服務(wù)、技術(shù)支持，以便能迅速地解決相關(guān)問題。

　　系統(tǒng)概述

　　青島紡織機(jī)械的高速倍捻機(jī)得以同時(shí)生產(chǎn)200個(gè)筒紗主要靠APAX-5580運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)控制兩軸EtherCAT伺服馬達(dá)做凸輪軌跡，再透過APAX通訊模塊的CANbus通訊能力，讓高速倍捻機(jī)可同時(shí)控制200個(gè)微型馬達(dá)。而利用APAX-5580運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)整合I/O的特性，也讓高速倍捻機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、啟停、耗電量、警報(bào)等生產(chǎn)狀態(tài)得以獲得監(jiān)控。

　　導(dǎo)入研華解決方案后的高速倍捻機(jī)產(chǎn)能可從原本的每分鐘75米提高至每分鐘120米，不僅能以電子凸輪進(jìn)行捻紗作業(yè)，更從變頻馬達(dá)升級(jí)為響應(yīng)速度更快的伺服馬達(dá)控制，因此能更精準(zhǔn)、快速地執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制，確保紗線均勻分布于筒紗。

　　研華電子凸輪解決方案以自動(dòng)化控制軟件CODESYS與嵌入式雙核處理器運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)APAX-5580為主，不同于標(biāo)準(zhǔn)CODESYS方案，研華電子凸輪解決方案支持彈性設(shè)定凸輪關(guān)鍵點(diǎn)的位置、速度與加速度，也提供多種凸輪曲線算法于每段曲線中。值得一提的是，使用者還能從研華CODESYS的豐富功能庫(kù)中直接拖拉出所需功能，讓規(guī)劃電子凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡更為簡(jiǎn)便。

　　APAX-5580是兼具工業(yè)計(jì)算機(jī)與PLC功能的可編程自動(dòng)控制平臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)，最多可擴(kuò)充至768個(gè)輸入與輸出，同時(shí)支持EtherCAT、CANbus等現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議。電子凸輪功能主要靠分核技術(shù)實(shí)現(xiàn)。APAX-5580其中一核獨(dú)立并優(yōu)化為最快可達(dá)50μs的CODESYS實(shí)時(shí)內(nèi)核，讓使用者可利用其所提供的電子凸輪功能塊（function block）對(duì)凸輪的運(yùn)動(dòng)與控制進(jìn)行編程。此外，這款x86架構(gòu)的硬件平臺(tái)基于WES7（Windows Embedded Standard 7）OS而支持C#語言，能夠無縫地整合此項(xiàng)目原有的人機(jī)接口，節(jié)省青島紡織機(jī)械的開發(fā)時(shí)間。

　　此外，研華提供了專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，引導(dǎo)用戶對(duì)系統(tǒng)快速上手，在線影音咨詢服務(wù)也提供最實(shí)時(shí)的技術(shù)支持，而遍及全球的服務(wù)據(jù)點(diǎn)更能就近為客戶提供本地化的服務(wù)。

　　項(xiàng)目總結(jié)

　　隨著市場(chǎng)對(duì)紗線多樣化與生產(chǎn)速度的要求越來越高，過去因加工簡(jiǎn)單、成本低廉而被廣泛采用的機(jī)械凸輪已無法滿足彈性生產(chǎn)、客制化的市場(chǎng)需求，最新方法即是以電子凸輪來執(zhí)行捻紗加工。研華以APAX-5580運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)搭配CODESYS實(shí)時(shí)內(nèi)核的電子凸輪解決方案不僅具備可自定義關(guān)鍵位置、速度、加速度的電子凸輪，更提供多種凸輪曲線算法及豐富的CODESYS功能庫(kù)，為電子凸輪系統(tǒng)省下大量開發(fā)時(shí)間。此外，同時(shí)支持EtherCAT與CANbus兩種實(shí)時(shí)控制及C#高級(jí)程序語言的絕佳彈性也讓青島紡織機(jī)械更容易地為其高速倍捻機(jī)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。

　　通過兩個(gè)月的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試也證明了這套系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，再加上研華全球化的服務(wù)據(jù)點(diǎn)與本地化的專業(yè)服務(wù)亦能讓設(shè)備制造商安心的將這臺(tái)采電子凸輪技術(shù)的高速倍捻機(jī)銷往世界各地。

　　面對(duì)日漸邁向客制化與多樣化的消費(fèi)市場(chǎng)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也需不斷提升，才能靈活地以彈性生產(chǎn)因應(yīng)快速變動(dòng)的客戶需求。研華APAX-5580運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)搭載CODESYS實(shí)時(shí)內(nèi)核的電子凸輪解決方案除了本項(xiàng)目中用于紡織業(yè)的高速倍捻機(jī)，也可協(xié)助模切機(jī)、飛剪機(jī)、包裝機(jī)等需要連續(xù)定速定位轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)臺(tái)取得更高的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，讓傳統(tǒng)機(jī)臺(tái)升級(jí)為智慧設(shè)備，為企業(yè)創(chuàng)造更大價(jià)值，提高產(chǎn)業(yè)革新動(dòng)能。