技術(shù)革新，EtherCAT轉(zhuǎn)CAN網(wǎng)關(guān)，新能源汽車電池產(chǎn)線再升級(jí)

在智能制造快速發(fā)展的浪潮下，工業(yè)機(jī)器人核心部件的生產(chǎn)精度要求不斷提升。某工業(yè)機(jī)器人減速器制造企業(yè)的精密加工產(chǎn)線中，前道工序的數(shù)控機(jī)床采用ethercat協(xié)議的倍福PLC實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)控制，而后道環(huán)節(jié)使用匯川變頻器CAN協(xié)議。兩種工業(yè)通信協(xié)議的差異導(dǎo)致設(shè)備間信號(hào)傳輸延遲達(dá)到50毫秒，生產(chǎn)節(jié)拍存在偏差，產(chǎn)品合格率波動(dòng)幅度過大，需要通過工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換方案實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)線數(shù)據(jù)無縫對(duì)接。

方案設(shè)計(jì)

采用穩(wěn)聯(lián)技術(shù)EtherCAT轉(zhuǎn)CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)橋梁，形成"倍福PLC通過EtherCAT轉(zhuǎn)CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)連接匯川變頻器（CAN從站）"的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)關(guān)在EtherCAT側(cè)作為從站，支持1000字節(jié)/數(shù)據(jù)吞吐；在CAN側(cè)作為主站，波特率動(dòng)態(tài)配置為800kbit/s,256條報(bào)文，兼容CAN2.0A/B。系統(tǒng)拓?fù)鋱D中，網(wǎng)關(guān)通過RJ45接口與倍福PLC的EtherCAT端口直連，CAN總線采用雙絞屏蔽線連接變頻器，終端電阻配置為120Ω。

核心設(shè)備選型

1. EtherCAT主站PLC：信號(hào)通過 CX2043 嵌入式控制器，8 個(gè)帶快速輸入濾波的 EL1018 數(shù)字量輸入端子模塊 (8 通道) 采集和 26 個(gè)帶分布式時(shí)鐘功能的 EL2202 數(shù)字量輸出模塊快速輸出信號(hào)。

其多任務(wù)處理能力可同時(shí)運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，滿足涂布機(jī)1ms控制周期需求。

2. CAN協(xié)議匯川變頻器：支持CANopenDS403驅(qū)動(dòng)配置文件，內(nèi)置PID控制器和制動(dòng)單元。通過設(shè)置P0.02參數(shù)為12（CANopen模式），實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)的即插即用連接。
3. 協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：EtherCAT轉(zhuǎn)CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，支持ESI文件自動(dòng)生成，提供1000字節(jié)輸入/輸出緩沖區(qū)，支持256條CAN報(bào)文。其LED狀態(tài)指示燈可實(shí)時(shí)顯示EtherCAT鏈路（ECT燈）和CAN通信（RUN燈）狀態(tài)。

1. 硬件連接 ：

將EtherCAT轉(zhuǎn)CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的EtherCAT接口與CX5140的X1端口連接，CAN_H/CAN_L分別接入MD300的CAN+和CAN-端子；

A使用24V直流電源為網(wǎng)關(guān)供電，確保電壓波動(dòng)在±5%范圍內(nèi)。

B站點(diǎn)數(shù)：每分段 32 個(gè)站（不帶中繼），可多到 127 個(gè)站（帶中繼）； 插頭連接：3 針可插拔端子

2. 軟件配置 ：

在TwninCAT XAE(TcXaeShell)中導(dǎo)入網(wǎng)關(guān)ESI文件，進(jìn)入VS 開發(fā)環(huán)境，自動(dòng)生成EtherCAT從站設(shè)備描述。配置從站地址為0x02，映射PDO輸入輸出緩沖區(qū)至PLC變量；

在 TC3 內(nèi)安裝 EtherCAT 主站網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，點(diǎn)擊主菜單欄“TwinCAT”下的“Show Realtime Ethernet Compatible Devices…”，選擇本機(jī)網(wǎng)卡，點(diǎn)擊“Install”

通過匯川軟件設(shè)置變頻器節(jié)點(diǎn)ID為3，波特率500kbit/s，映射控制字（COBID0x604）和狀態(tài)字（COBID0x584）至網(wǎng)關(guān)的CAN通信緩沖區(qū)。

本案例為新能源汽車電池生產(chǎn)提供了協(xié)議融合的典型范式。CAN轉(zhuǎn)EtherCAT協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)通過精準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，在保留現(xiàn)有設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)了EtherCAT高速實(shí)時(shí)性與CAN設(shè)備低成本優(yōu)勢的完美結(jié)合。據(jù)行業(yè)分析機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2026年全球新能源汽車電池產(chǎn)線的協(xié)議轉(zhuǎn)換市場規(guī)模將突破15億美元，類似解決方案在電芯卷繞、模組焊接等環(huán)節(jié)的推廣，將加速智能制造在新能源領(lǐng)域的落地進(jìn)程，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)跨車間級(jí)的設(shè)備協(xié)同，推動(dòng)電池生產(chǎn)向工業(yè)4.0邁進(jìn)。

審核編輯 黃宇