一、項(xiàng)目背景

某新能源鋰電企業(yè)電芯卷繞車間，核心控制設(shè)備為三菱FX5UPLC（CCLKIE主站），需驅(qū)動(dòng)3臺(tái)松下A6ECT協(xié)議伺服電機(jī)（卷繞主電機(jī)、放卷電機(jī)、張力控制電機(jī)），實(shí)現(xiàn)極片卷繞的張力精準(zhǔn)調(diào)節(jié)（要求波動(dòng)≤±0.5N）與多軸同步（同步誤差≤1ms）。傳統(tǒng)采用“CCLKIE轉(zhuǎn)RS485+RS485轉(zhuǎn)ECT”級(jí)聯(lián)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(shù)據(jù)丟包等問題，導(dǎo)致電芯厚度偏差超0.05mm，不合格率達(dá)4%，日損失產(chǎn)能超120組。最終選用遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE協(xié)議網(wǎng)關(guān)（ECT主站+CCLKIE從站），構(gòu)建穩(wěn)定通訊鏈路。

二、項(xiàng)目痛點(diǎn)

1.協(xié)議異構(gòu)致控制失準(zhǔn)：三菱PLC的CCLKIE協(xié)議與伺服的ECT協(xié)議不兼容，傳統(tǒng)方案通訊成功率僅85%，張力指令延遲超150ms，卷繞張力波動(dòng)±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(tái)伺服需協(xié)同（卷繞速度跟隨放卷速度），傳統(tǒng)方案軸間同步誤差超5ms，極片易錯(cuò)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(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，傳統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)丟包率超3%，日均通訊中斷1-2次，每次恢復(fù)需1.5小時(shí)。

4.運(yùn)維低效無追溯：無遠(yuǎn)程診斷，故障需逐軸排查，處理時(shí)間超3小時(shí)；無數(shù)據(jù)緩存，中斷時(shí)張力、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)丟失，無法追溯不合格品原因。

5.PLC負(fù)載過高：PLC同時(shí)處理邏輯控制與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，CPU負(fù)載≥70%，急停響應(yīng)延遲≥30ms，增加設(shè)備碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

三、遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE網(wǎng)關(guān)功能簡(jiǎn)介

網(wǎng)關(guān)深度整合工業(yè)網(wǎng)關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)、智能網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)采集器五大核心能力：

1.工業(yè)網(wǎng)關(guān)雙協(xié)議轉(zhuǎn)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(duì)接三菱PLC，雙向轉(zhuǎn)換延遲≤30ms，保障指令實(shí)時(shí)性。

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

3.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)優(yōu)化：本地執(zhí)行多軸同步校準(zhǔn)（軸間誤差≤1ms）、張力補(bǔ)償，減少無效數(shù)據(jù)傳輸，將PLC負(fù)載降至≤40%。

4.智能網(wǎng)關(guān)運(yùn)維：支持以太網(wǎng)接入運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控伺服狀態(tài)、通訊參數(shù)，遠(yuǎn)程改配置，故障處理≤30分鐘；支持張力超閾值預(yù)警。

5.數(shù)據(jù)采集器+物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：32MB本地緩存（斷電保72小時(shí)），通訊恢復(fù)自動(dòng)補(bǔ)傳；通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上傳數(shù)據(jù)至MES，助力產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)性維護(hù)。

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

五、解決方案

1.協(xié)議銜接：網(wǎng)關(guān)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(shè)定）；EtherCAT主站設(shè)100Mbps以太網(wǎng)，掃描3臺(tái)伺服（ID1-3），啟用分布式時(shí)鐘，形成“指令-轉(zhuǎn)換-執(zhí)行”閉環(huán)。

2.同步與抗擾：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)運(yùn)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(yuǎn)離變頻器≥2米；雙24VDC冗余供電防斷電。

3.運(yùn)維優(yōu)化：智能網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警；數(shù)據(jù)采集器緩存保數(shù)據(jù)完整；物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳數(shù)據(jù)至MES，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)可視化。

六、實(shí)施過程

1.前期準(zhǔn)備：確認(rèn)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(wǎng)關(guān)固定于控制柜導(dǎo)軌，連接CCLKIE網(wǎng)線、EtherCAT總線、冗余電源與報(bào)警器。

3.參數(shù)配置：設(shè)網(wǎng)關(guān)IP192.168.1.10、EtherCAT同步周期1ms；PLC編寫程序，關(guān)聯(lián)HMI控件。

4.聯(lián)調(diào)測(cè)試：驗(yàn)證指令延遲≤30ms、同步誤差≤1ms、張力波動(dòng)±0.5N；72小時(shí)運(yùn)行無中斷，丟包率0%。

七、應(yīng)用效果與前后對(duì)比

八、前景行業(yè)推薦

1.新能源鋰電：疊片機(jī)、封裝機(jī)伺服控制可復(fù)用方案，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)保障電池一致性。

2.智能裝備（工業(yè)機(jī)器人）：機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服與三菱PLC通訊，網(wǎng)關(guān)低延遲滿足軌跡精度，邊緣計(jì)算優(yōu)化運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

3.醫(yī)藥（凍干機(jī)）：溫度控制伺服需高精度同步，網(wǎng)關(guān)抗擾適配潔凈車間，數(shù)據(jù)采集器符合GMP追溯。

4.半導(dǎo)體（封裝設(shè)備）：貼裝伺服需微米級(jí)精度，網(wǎng)關(guān)同步誤差≤1ms，智能網(wǎng)關(guān)減停機(jī)時(shí)間。

九、總結(jié)

本方案通過遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-ECTM-CCLKIE工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)解決新能源鋰電卷繞車間協(xié)議異構(gòu)、同步精度等痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)PLC與EtherCAT伺服精準(zhǔn)控制。方案可復(fù)制至智能裝備、醫(yī)藥等前景行業(yè)，為工業(yè)設(shè)備互聯(lián)提供可靠支撐，助力企業(yè)降本增效、推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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審核編輯 黃宇