研华新一代可编程控制器助力纺织业，迎战客制化与弹性生产

研华科技2017年11月—研华科技协助纺织设备制造商以电子凸轮取代机械凸轮，并提供同时支持CANbus与EtherCAT的PAC控制平台。将需连续定速定位控制的设备产能从每分75米大幅提高到120米，抢占弹性制造与客制化商机。

项目需求

已有近百年自主开发经验的青岛纺织机械股份有限公司，专门设计、制造与销售纺织机械专用设备及相关配件，多次被评选为中国纺织机械行业的技术创新企业与最佳设备供货商。

该公司生产的高速倍捻机采用控制器加变频马达，使用的是传统机械凸轮。但是具有只能做单一款筒纱的局限性，为了让倍捻机可以生产不同规格的纱线，也为了让单一筒纱在不同加工阶段可以调整运动曲线，该公司需要导入电子凸轮取代原有的机械凸轮。

新的解决方案必须同时提供软件与硬件产品，包含可弹性设定凸轮每段位置速度、加速度，可实现定位、定速、定加速度，并提供多种演曲线算法的电子凸轮，以及可同时支持200个CANbus通讯，并以C#语言与既有人机接口（HMI）整合的控制平台。

此外，由于新的高速倍捻机不仅锁定中国市场，海外其他国家与地区也是其主力战场，因此，解决方案供货商需能提供在地化的售后服务、技术支持，以便能迅速地解决相关问题。

系统概述

青岛纺织机械的高速倍捻机得以同时生产200个筒纱主要靠APAX-5580运动控制平台控制两轴EtherCAT伺服马达做凸轮轨迹，再透过APAX通讯模块的CANbus通讯能力，让高速倍捻机可同时控制200个微型马达。而利用APAX-5580运动控制平台整合I/O的特性，也让高速倍捻机的运转、启停、耗电量、警报等生产状态得以获得监控。

导入研华解决方案后的高速倍捻机产能可从原本的每分钟75米提高至每分钟120米，不仅能以电子凸轮进行捻纱作业，更从变频马达升级为响应速度更快的伺服马达控制，因此能更精准、快速地执行运动控制，确保纱线均匀分布于筒纱。

研华电子凸轮解决方案以自动化控制软件CODESYS与嵌入式双核处理器运动控制平台APAX-5580为主，不同于标准CODESYS方案，研华电子凸轮解决方案支持弹性设定凸轮关键点的位置、速度与加速度，也提供多种凸轮曲线算法于每段曲线中。值得一提的是，使用者还能从研华CODESYS的丰富功能库中直接拖拉出所需功能，让规划电子凸轮的运动轨迹更为简便。

APAX-5580是兼具工业计算机与PLC功能的可编程自动控制平台，采用模块化设计，最多可扩充至768个输入与输出，同时支持EtherCAT、CANbus等现场总线通讯协议。电子凸轮功能主要靠分核技术实现。APAX-5580其中一核独立并优化为最快可达50μs的CODESYS实时内核，让使用者可利用其所提供的电子凸轮功能块（function block）对凸轮的运动与控制进行编程。此外，这款x86架构的硬件平台基于WES7（Windows Embedded Standard 7）OS而支持C#语言，能够无缝地整合此项目原有的人机接口，节省青岛纺织机械的开发时间。

此外，研华提供了专业的技术培训，引导用户对系统快速上手，在线影音咨询服务也提供最实时的技术支持，而遍及全球的服务据点更能就近为客户提供本地化的服务。

产品特点

系统架构图

系统架构图

项目总结

随着市场对纱线多样化与生产速度的要求越来越高，过去因加工简单、成本低廉而被广泛采用的机械凸轮已无法满足弹性生产、客制化的市场需求，最新方法即是以电子凸轮来执行捻纱加工。研华以APAX-5580运动控制平台搭配CODESYS实时内核的电子凸轮解决方案不仅具备可自定义关键位置、速度、加速度的电子凸轮，更提供多种凸轮曲线算法及丰富的CODESYS功能库，为电子凸轮系统省下大量开发时间。此外，同时支持EtherCAT与CANbus两种实时控制及C#高级程序语言的绝佳弹性也让青岛纺织机械更容易地为其高速倍捻机进行技术升级。

通过两个月的连续运转测试也证明了这套系统具有良好的稳定性，再加上研华全球化的服务据点与本地化的专业服务亦能让设备制造商安心的将这台采电子凸轮技术的高速倍捻机销往世界各地。

面对日渐迈向客制化与多样化的消费市场，传统产业也需不断提升，才能灵活地以弹性生产因应快速变动的客户需求。研华APAX-5580运动控制平台搭载CODESYS实时内核的电子凸轮解决方案除了本项目中用于纺织业的高速倍捻机，也可协助模切机、飞剪机、包装机等需要连续定速定位转动的机台取得更高的生产效率与产品质量，让传统机台升级为智慧设备，为企业创造更大价值，提高产业革新动能。

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