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自動化產(chǎn)線車間西門子S7-1200 PLC通過CCLINK轉(zhuǎn)Profinet模塊與CCLINK協(xié)議伺服電機(jī)的多軸同步控制解決方案

楊伊帆 ? 來源:jf_61510922 ? 作者:jf_61510922 ? 2025-10-21 15:25 ? 次閱讀
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一、 項目痛點(diǎn):協(xié)議壁壘下的控制瓶頸與同步失準(zhǔn)

消費(fèi)電子零部件精加工自動化產(chǎn)線需要進(jìn)行升級改造。其核心大腦采用支持Profinet協(xié)議的西門子S7-1200 PLC,負(fù)責(zé)整個生產(chǎn)邏輯與流程控制。然而,產(chǎn)線上的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)——一套多軸聯(lián)動模組,其高性能伺服驅(qū)動器電機(jī)均采用三菱的CCLINKTSN協(xié)議,以實現(xiàn)驅(qū)動器之間的高速、高精度同步。

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項目面臨的核心痛點(diǎn)如下:

1. 協(xié)議異構(gòu),無法直連:S7-1200的Profinet端口無法直接與CCLINKTSN網(wǎng)絡(luò)通訊,導(dǎo)致PLC無法直接向伺服驅(qū)動器發(fā)送控制指令。

2. 同步精度無法保障:若采用普通的IO點(diǎn)控制或簡單的脈沖指令,根本無法實現(xiàn)多個伺服軸之間的嚴(yán)格同步,會導(dǎo)致加工位置偏差、產(chǎn)品刮擦等問題。

3. 系統(tǒng)響應(yīng)延遲:通過上位機(jī)中轉(zhuǎn)或非實時性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,會引入無法接受的通信延遲,無法滿足高速生產(chǎn)線對實時響應(yīng)的要求。

4. 數(shù)據(jù)交互復(fù)雜:除了控制指令,大量的伺服狀態(tài)信息(如位置、扭矩、報警代碼)也無法實時、結(jié)構(gòu)化地回傳至PLC,不利于設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控與預(yù)測性維護(hù)

原有(或傳統(tǒng)失?。┓桨竿?fù)鋰L試:

二、 解決方案:遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-PN-CCLINK協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

為解決上述痛點(diǎn),我們引入了遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-PN-CCLINK協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。這款產(chǎn)品不僅是一個簡單的數(shù)據(jù)采集器,更是一款專為高性能運(yùn)動控制場景設(shè)計的智能網(wǎng)關(guān)邊緣計算網(wǎng)關(guān)。

網(wǎng)關(guān)功能簡介:

高性能協(xié)議轉(zhuǎn)換:實現(xiàn)Profinet與CCLINKTSN之間周期數(shù)據(jù)的無損、高速轉(zhuǎn)換。它在Profinet側(cè)作為IO設(shè)備,在CCLINKTSN側(cè)作為智能設(shè)備站。

納秒級同步支持:得益于CCLINKTSN網(wǎng)絡(luò)的時間敏感網(wǎng)絡(luò)特性,網(wǎng)關(guān)能夠確保多個伺服驅(qū)動器之間的時鐘精確同步,從而實現(xiàn)軸與軸之間的納秒級協(xié)同動作。

數(shù)據(jù)雙向映射:網(wǎng)關(guān)內(nèi)部建立了數(shù)據(jù)映射區(qū),可將西門子PLC的輸出區(qū)(控制字、目標(biāo)位置等)直接映射到伺服驅(qū)動器的命令寄存器;同時將伺服的狀態(tài)字、實際位置等映射回PLC的輸入?yún)^(qū)。

邊緣診斷能力:作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),它具備在線診斷功能,可實時監(jiān)控通訊狀態(tài),記錄異常日志,為快速排查故障提供了有力工具。

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三、 實施過程與清晰的系統(tǒng)拓?fù)?/strong>

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軟件配置

西門子側(cè):在TIA Portal中,導(dǎo)入網(wǎng)關(guān)的GSDML文件,并將其作為Profinet設(shè)備添加到S7-1200的硬件組態(tài)中。根據(jù)伺服控制的需求,配置好輸入/輸出數(shù)據(jù)的長度和周期。

伺服側(cè):在三菱的伺服設(shè)置軟件中,對每個伺服驅(qū)動器進(jìn)行CCLINKTSN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置,并設(shè)置好各自的站號。同時,根據(jù)工藝要求,配置伺服的工作模式(如位置模式、扭矩模式)。

網(wǎng)關(guān)側(cè):使用遠(yuǎn)創(chuàng)智控的配置軟件,進(jìn)行關(guān)鍵的數(shù)據(jù)映射設(shè)置。例如:

將S7-1200的 `QB0-QB31`(32字節(jié)輸出)映射為伺服1的控制命令(啟動/停止、目標(biāo)位置等)。

將伺服1的狀態(tài)信息(如當(dāng)前位置、 ready信號)映射到S7-1200的 `IB0-IB31`(32字節(jié)輸入)。

對伺服2、3...進(jìn)行類似配置。網(wǎng)關(guān)確保了這些數(shù)據(jù)在各自網(wǎng)絡(luò)周期內(nèi)被同步刷新。

四、 應(yīng)用效果與項目實施前后對比

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五、 行業(yè)推廣與前景展望

遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-PN-CCLINK網(wǎng)關(guān)所展現(xiàn)出的高性能協(xié)議轉(zhuǎn)換與同步能力,使其在眾多對運(yùn)動控制要求極高的行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。我們重點(diǎn)推薦以下主流且快速發(fā)展的行業(yè):

1. 鋰電設(shè)備制造:在極片軋制、分切、卷繞等工序中,對張力的控制要求極為苛刻,需要通過多臺伺服的高精度同步來維持。該工業(yè)網(wǎng)關(guān)是構(gòu)建這類高精度張力控制系統(tǒng)的理想選擇。

2. 工業(yè)機(jī)器人與協(xié)作機(jī)器人:機(jī)器人每個關(guān)節(jié)的伺服驅(qū)動都需要極高的同步性,以保證末端的軌跡精度。該方案可用于集成不同協(xié)議的核心控制器與關(guān)節(jié)驅(qū)動器。

3. 半導(dǎo)體與電子封裝:在晶圓搬運(yùn)、引線鍵合、貼片等設(shè)備中,運(yùn)動控制的精度和速度直接決定產(chǎn)品命運(yùn)。智能網(wǎng)關(guān)保障的多軸同步是這類設(shè)備可靠運(yùn)行的基石。

4. 高端包裝與印刷機(jī)械:在需要實現(xiàn)套色精準(zhǔn)、標(biāo)簽精準(zhǔn)貼附的場合,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)的多軸同步控制能有效杜絕重影、錯位等質(zhì)量缺陷。

5. 激光加工與切割:在三維動態(tài)激光加工中,激光器的出光與控制軸的運(yùn)動必須嚴(yán)格同步,該方案能確保激光精準(zhǔn)落在軌跡上。

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六、 總結(jié)

工業(yè)自動化向數(shù)字化、智能化邁進(jìn)的進(jìn)程中,數(shù)據(jù)是血液,網(wǎng)絡(luò)是血管,而控制指令則是精準(zhǔn)傳達(dá)的神經(jīng)信號。本項目成功實踐證明,遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-PN-CCLINK這類高性能工業(yè)網(wǎng)關(guān),已經(jīng)超越了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器的范疇,它是打通神經(jīng)系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的智能網(wǎng)關(guān),是確保信號精準(zhǔn)同步傳輸?shù)倪吘売嬎憔W(wǎng)關(guān)。

它以其卓越的性能,不僅解決了Profinet與CCLINK之間的協(xié)議互通問題,更重要的是,它釋放了高端伺服系統(tǒng)固有的高性能潛力,實現(xiàn)了真正意義上的多軸納秒級協(xié)同。隨著高端裝備制造、新能源、半導(dǎo)體等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,這種能夠賦能設(shè)備、提升核心工藝能力的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解決方案,必將成為驅(qū)動未來智能工廠不可或缺的核心基礎(chǔ)設(shè)施,為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供堅實的技術(shù)支撐。

《具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢請與武工留言交流》

審核編輯 黃宇

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