一、 項目背景與行業(yè)痛點

行業(yè)選擇：新能源鋰電池制造
我們選擇新能源鋰電池制造行業(yè)作為應用場景。該行業(yè)是當前發(fā)展最迅速、自動化需求最迫切的領域之一。在鋰電池生產(chǎn)的前道工序中，極片的軋制是至關重要的環(huán)節(jié)，直接影響到電池的能量密度、一致性和安全性。該環(huán)節(jié)要求對多臺伺服電機進行高精度的同步控制，以恒定的張力將極片（附著正負極材料的金屬箔）壓延至指定厚度。

項目痛點：

協(xié)議壁壘：現(xiàn)代自動化生產(chǎn)線的大腦——西門子S7-1200/1500系列PLC，普遍采用標準的Profinet工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進行通信。然而，產(chǎn)線上許多高性價比、性能穩(wěn)定的伺服驅(qū)動器（尤其是一些日系或國產(chǎn)品牌）仍采用傳統(tǒng)的脈沖方向（Pulse/Dir）或?qū)Ｓ玫腃CLK（時鐘與方向）協(xié)議。這兩種協(xié)議無法直接對話，形成了信息孤島。

系統(tǒng)復雜度高：若強行集成，傳統(tǒng)方案是使用PLC的高速脈沖輸出模塊，但這會大量占用PLC的CPU資源，編程復雜，且脈沖在長距離傳輸時易受干擾，導致控制精度下降。

數(shù)據(jù)采集困難：傳統(tǒng)的脈沖控制方式無法實時、雙向地傳輸伺服驅(qū)動器的內(nèi)部數(shù)據(jù)（如實際扭矩、轉(zhuǎn)速、報警代碼等），不利于進行數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控，更無法滿足工業(yè)4.0背景下對邊緣計算和數(shù)據(jù)可視化的需求。

二、 解決方案核心：遠創(chuàng)智控YC-PN-CCLK協(xié)議網(wǎng)關

為解決上述痛點，我們引入遠創(chuàng)智控的YC-PN-CCLK協(xié)議網(wǎng)關。這款工業(yè)網(wǎng)關/智能網(wǎng)關是整個系統(tǒng)的“協(xié)議翻譯官”。

功能簡介：

協(xié)議轉(zhuǎn)換：作為核心功能，它完美地將PLC側(cè)的ProfinetIO設備協(xié)議，實時轉(zhuǎn)換為伺服驅(qū)動器側(cè)的CCLK脈沖序列輸出。

即插即用：在PLC的TIA Portal硬件組態(tài)中，它被識別為一個標準的Profinet設備，支持GSDML文件導入，配置簡單快捷。

高精度同步：網(wǎng)關內(nèi)部集成了高性能的處理器，能確保脈沖輸出的高頻率和高穩(wěn)定性，有效避免了傳統(tǒng)脈沖方案的長距離干擾問題。

雙向數(shù)據(jù)交互：它不僅向伺服發(fā)送脈沖指令，還能通過Profinet網(wǎng)絡將伺服的狀態(tài)信息（如使能狀態(tài)、報警信號等）反饋給PLC，實現(xiàn)了初步的數(shù)據(jù)采集器功能。

邊緣節(jié)點潛力：作為網(wǎng)絡中的一個關鍵邊緣計算網(wǎng)關節(jié)點，它為未來更高級的功能（如在網(wǎng)關內(nèi)集成簡單的運動曲線規(guī)劃、數(shù)據(jù)緩存與預處理）預留了可能。

三、 系統(tǒng)拓撲結(jié)構與實施過程

系統(tǒng)結(jié)構拓撲圖：

實施過程

硬件連接：

將西門子S7-1200 PLC的Profinet端口與YC-PN-CCLK網(wǎng)關的PN口通過網(wǎng)線連接。

使用屏蔽雙絞線將網(wǎng)關的CCLK輸出端口與各伺服驅(qū)動器的脈沖輸入端口相連。

伺服驅(qū)動器按常規(guī)方式連接伺服電機和電源。

軟件組態(tài)：

在TIA Portal項目中，安裝YC-PN-CCLK網(wǎng)關的GSDML文件。

將網(wǎng)關設備拖拽到Profinet網(wǎng)絡中，并為其分配唯一的設備名稱和IP地址。

網(wǎng)關在硬件組態(tài)中通常被映射為一個具有特定輸入/輸出地址的模塊。例如，輸出字節(jié)用于控制脈沖頻率和方向，輸入字節(jié)用于讀取伺服的就緒和報警狀態(tài)。

PLC編程：

編程變得異常簡單。工程師無需處理復雜的脈沖發(fā)生器指令，只需像控制一個普通變頻器一樣，向網(wǎng)關映射的輸出地址寫入目標速度值（對應于脈沖頻率），即可控制伺服電機的轉(zhuǎn)速。

通過讀取網(wǎng)關映射的輸入地址，實時獲取伺服的運行狀態(tài)，實現(xiàn)安全聯(lián)鎖和故障診斷。

伺服參數(shù)設置：在伺服驅(qū)動器側(cè)，設置其控制模式為“位置（脈沖）模式”，并確保電子齒輪比等參數(shù)與系統(tǒng)機械結(jié)構相匹配。

四、 應用效果與實施前后對比

應用效果：
在鋰電池極片軋制產(chǎn)線上，該方案成功實現(xiàn)了多臺伺服電機的高精度、同步速度控制。極片軋制的厚度一致性得到顯著提升，產(chǎn)品優(yōu)率提高了約3%。同時，由于能夠?qū)崟r獲取伺服狀態(tài)，當出現(xiàn)異常扭矩波動時，系統(tǒng)能提前預警，避免了數(shù)十萬元級別的斷帶和輥軸損壞風險。這個智能網(wǎng)關方案，將原本封閉的控制回路打開，為構建數(shù)字化車間提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎。

五、 總結(jié)與行業(yè)展望

遠創(chuàng)智控YC-PN-CCLK這款邊緣計算網(wǎng)關，以其精準的協(xié)議轉(zhuǎn)換能力，成功地彌合了主流PLC網(wǎng)絡與傳統(tǒng)伺服驅(qū)動之間的技術鴻溝。它不僅是一個簡單的數(shù)據(jù)采集器，更是一個賦能傳統(tǒng)設備升級、推動生產(chǎn)線數(shù)字化進程的工業(yè)網(wǎng)關。

高端包裝機械：要求多軸同步，快速換產(chǎn)。

半導體與電子制造：對定位精度和潔凈環(huán)境下的可靠性要求極高。

智能物流分揀：高速、高并發(fā)的運動控制。

總結(jié)：
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的大背景下，打通底層設備數(shù)據(jù)鏈是第一步，也是最關鍵的一步。通過采用類似YC-PN-CCLK這樣的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，企業(yè)能夠以最小的改造成本，快速將現(xiàn)有成熟設備融入先進的工業(yè)網(wǎng)絡架構中。這不僅解決了眼前的控制難題，更重要的是，它為后續(xù)實施大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生、預測性維護等高級邊緣計算網(wǎng)關應用鋪平了道路，是傳統(tǒng)制造業(yè)邁向“中國智造”進程中一項極具價值的高性價比投資。

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審核編輯 黃宇