研华APAX高性能控制平台与自然界融合EtherCAT技术与CAN总线通信协议三要素共鸣实现速度与性

作为一名工控工程师，我曾经参与过一个项目，目的是提升铝管切割机的性能。我们使用研华的APAX-5580控制平台搭配CODESYS实时内核与EtherCAT模块，与伺服马达一起工作，实现了0.5毫秒扫描周期。这大幅度提升了铝管切割机的裁切速度和稳定性，同时确保了加工质量。

在这个项目中，我们面临的一个背景是铝材的特性。它轻、散热快且易于成型，因此广泛应用于建筑物的幕墙、家庭门窗框架、汽车散热器以及3C产品外壳等领域。然而，将铝材切割成特定形状和尺寸的设备对于制造过程至关重要，因为它直接影响着产量和产品质量。

传统上，PLC（ Programmable Logic Controller）用于控制这些机械部件以实现自动化操作。但PLC扫描周期通常在毫秒级别，这限制了它们在高性能要求下的表现。此外，由于梯形图编程方式缺乏灵活性，使得设备制造商很难通过复杂算法来优化设备性能。

为了解决这些问题，我们选择了研华APAX-5580控制平台与CODESYS实时内核。这提供了一套稳定的硬件控制平台、高速扫描实时内核、灵活编程环境，以及易于设置更新参数和维护电子凸轮等特色。这样，让开发人员更容易地创建出生产速度更快、裁切精度更高、质量更稳定的铝管切割机，从而提高其市场竞争力。

我们的目标是为天津佰沃博思科技有限公司开发一个可高速裁切铝管的系统，该公司正在为汽车散热器设计这类设备。在测试阶段，他们遇到了问题：原型机无法达到预期的速度或精度，并且每次运行后都会产生不符合规格长度的问题。此前，他们使用的是PLC与日系伺服马达，但发现这种方案存在不足之处，即每当经过一段时间后就会出现不准确的问题，并且PLC编程环境也有限制，这让他们希望寻找一种更加可靠和灵活性的解决方案。

因此，我们决定采用新的伺服马达并寻找能够提供稳定且快速开发的一体化软硬件解决方案。在软件方面，我们需要满足IEC61131-3标准，以便提供灵活编程环境；同时支持LD及ST语言以增强开发人员设计功能能力。而在硬件层面，我们需要保证系统稳定性及实时性，同时支持数字输入输出信号，以掌握机台状态；兼容EtherCAT通讯协议并加入脉冲转换模块连接伺服马达；最后，还要包括工业级平板电脑作为HMI的人机接口。

通过整合代码SYSS实时内核、APAX-5580控制平台与APAX系列I/O模块以及WOP-1070CK操作面板，我们成功地创建了一套完整解决方案，为制造商提供了一种既具有速度又能保持精度的地道金属刃片剪断系统。此外，安装WES7操作系统与CODESYS实时核心使得整个系统具备双核处理器优化技术，从而获得卓越执行效率。而透过支持EtherCAT通讯协议及第三方合作伙伴引入脉冲转换模块，使得该系统能够无缝连接指定选用的伺服马达。不仅如此，本次改进还缩短了从原本3～4毫秒到目前只有0.5毫秒扫描周期，不仅加快响应速度，也显著提高了铅笔剪刀剪刀过程中的材料品质与效率，从而突破此类升级瓶颈。