一、項目背景

某新能源鋰電企業(yè)電芯卷繞車間，核心控制設備為三菱FX5UPLC（CCLKIE主站），需驅動3臺松下A6ECT協議伺服電機（卷繞主電機、放卷電機、張力控制電機），實現極片卷繞的張力精準調節(jié)（要求波動≤±0.5N）與多軸同步（同步誤差≤1ms）。傳統采用“CCLKIE轉RS485+RS485轉ECT”級聯方案，存在通訊延遲超150ms、多軸同步誤差超5ms、高頻電磁干擾致數據丟包等問題，導致電芯厚度偏差超0.05mm，不合格率達4%，日損失產能超120組。最終選用遠創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE協議網關（ECT主站+CCLKIE從站），構建穩(wěn)定通訊鏈路。

二、項目痛點

1.協議異構致控制失準：三菱PLC的CCLKIE協議與伺服的ECT協議不兼容，傳統方案通訊成功率僅85%，張力指令延遲超150ms，卷繞張力波動±2N，電芯厚度偏差超0.05mm，不合格率高。

2.多軸同步誤差大：3臺伺服需協同（卷繞速度跟隨放卷速度），傳統方案軸間同步誤差超5ms，極片易錯位褶皺，影響電芯容量一致性。

3.抗擾能力弱：車間高頻電源、變頻器產生強電磁干擾，傳統設備數據丟包率超3%，日均通訊中斷1-2次，每次恢復需1.5小時。

4.運維低效無追溯：無遠程診斷，故障需逐軸排查，處理時間超3小時；無數據緩存，中斷時張力、轉速數據丟失，無法追溯不合格品原因。

5.PLC負載過高：PLC同時處理邏輯控制與數據轉發(fā)，CPU負載≥70%，急停響應延遲≥30ms，增加設備碰撞風險。

三、遠創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE網關功能簡介

網關深度整合工業(yè)網關、物聯網網關、邊緣計算網關、智能網關、數據采集器五大核心能力：

1.工業(yè)網關雙協議轉換：作為EtherCAT主站可管理8軸伺服，支持100Mbps傳輸；作為CCLKIE從站無縫對接三菱PLC，雙向轉換延遲≤30ms，保障指令實時性。

2.工業(yè)級穩(wěn)定性：IP30防護、-40~85℃寬溫、抗15kV靜電，符合EN61000-6-4電磁標準，適配車間干擾環(huán)境；ECT總線支持分布式時鐘，同步精度≤1ms。

3.邊緣計算網關優(yōu)化：本地執(zhí)行多軸同步校準（軸間誤差≤1ms）、張力補償，減少無效數據傳輸，將PLC負載降至≤40%。

4.智能網關運維：支持以太網接入運維平臺，實時監(jiān)控伺服狀態(tài)、通訊參數，遠程改配置，故障處理≤30分鐘；支持張力超閾值預警。

5.數據采集器+物聯網網關：32MB本地緩存（斷電保72小時），通訊恢復自動補傳；通過物聯網網關上傳數據至MES，助力產能統計與預測性維護。

四、系統結構拓撲圖

五、解決方案

1.協議銜接：網關CCLKIE從站通過GXWorks3組態(tài)，映射32字節(jié)輸入（伺服狀態(tài)、張力）與輸出（速度指令、張力設定）；EtherCAT主站設100Mbps以太網，掃描3臺伺服（ID1-3），啟用分布式時鐘，形成“指令-轉換-執(zhí)行”閉環(huán)。

2.同步與抗擾：邊緣計算網關運行同步算法，控制軸間誤差≤1ms；EtherCAT總線用雙絞屏蔽線（阻抗100Ω），遠離變頻器≥2米；雙24VDC冗余供電防斷電。

3.運維優(yōu)化：智能網關遠程監(jiān)控預警；數據采集器緩存保數據完整；物聯網網關傳數據至MES，實現生產可視化。

六、實施過程

1.前期準備：確認伺服寄存器、PLC映射表，安裝GXWorks3與YC-Config軟件，制定布線方案。

2.硬件部署：網關固定于控制柜導軌，連接CCLKIE網線、EtherCAT總線、冗余電源與報警器。

3.參數配置：設網關IP192.168.1.10、EtherCAT同步周期1ms；PLC編寫程序，關聯HMI控件。

4.聯調測試：驗證指令延遲≤30ms、同步誤差≤1ms、張力波動±0.5N；72小時運行無中斷，丟包率0%。

七、應用效果與前后對比

八、前景行業(yè)推薦

1.新能源鋰電：疊片機、封裝機伺服控制可復用方案，物聯網網關保障電池一致性。

2.智能裝備（工業(yè)機器人）：機器人關節(jié)伺服與三菱PLC通訊，網關低延遲滿足軌跡精度，邊緣計算優(yōu)化運動參數。

3.醫(yī)藥（凍干機）：溫度控制伺服需高精度同步，網關抗擾適配潔凈車間，數據采集器符合GMP追溯。

4.半導體（封裝設備）：貼裝伺服需微米級精度，網關同步誤差≤1ms，智能網關減停機時間。

九、總結

本方案通過遠創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE工業(yè)智能網關解決新能源鋰電卷繞車間協議異構、同步精度等痛點，實現PLC與EtherCAT伺服精準控制。方案可復制至智能裝備、醫(yī)藥等前景行業(yè)，為工業(yè)設備互聯提供可靠支撐，助力企業(yè)降本增效、推進數字化轉型。

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審核編輯 黃宇