关键词：押出机；EtherCAT；通讯

1  引言

设计押出机电气控制传动系统时，须考虑到材料和螺杆传动系统的特性，所以不单要满足押出机传动控制系统的可靠性和良好的控制精度与稳定性，更要降低控制系统的整体成本。基于上述原因，客户选择光宝EVO8000高性能向量变频器、HMI和controller，利用EtherCAT现场总线实现controller与变频器的实时通信功能，建构设备的控制系统。

1.1  光宝EVO8000系列变频器简介

EVO8000系列变频器是光宝公司具备同步电机(PM)无感测向量控制技术结合电流陷波器与死区补偿(Dead-time Compensation)的高性能向量变频器。此款变频器具有优良的转矩控制，能满足高阶的工业现场应用。

1.2  EtherCAT概述及协议分析

EtherCAT是德国倍福定义的工业通讯协议，与PowerLink同样采用MAC层上定义了新的type类型（0x88A4），EtherCAT也是非对等网络，主站使用CPU + MAC + Stack SW实现，从站使用FPGA实现来确保实时性。应用层于封包中定义多个子报文，每个节点根据站号取得封包中指定的子报文，同时为使每个节点都能收到报文，每个报文都设置成以太网广播封包。

光宝EtherCAT支持两组控制模式，分别为速度与自定义。此配件卡(EVO8-Comm-EC)为EVO8000驱动器的EtherCAT网络提供实时连接, 並根据canopen设备概述和运动控制概述支持速度模式。它还能依照客户需求提供一组自定义模式。此押出机客户便是使用自定义模式监控整台设备的封包输出。

2  系统的控制网络组成

HMI透过Ethernet与controller通讯，提供设备操作、状态显示、配方下达、警报监视等等功能。

Controller与EVO8000变频器之间，透过EtherCAT总线，达成传递控制命令、状态及数据搜集等监控需求。系统方块图如图1所示。

图1  系统方块图                                                       

3  光宝变频器EVO8000向量控制变频器基本参数

变频器使用EtherCAT控制之设定如表1所示。EtherCAT相关控制参数如表2所示。

表1  变频器使用EtherCAT控制之设定                                                                               

                                                                    

表2  EtherCAT相关控制参数                                                                                      

               
4  光宝变频器EVO8000向量控制变频器搭载EtherCAT总线的突出特点 

采用EtherCAT通讯模块，取代原先传统的IO控制方式，大幅降低系统整合与数据统计的复杂度，使系统的规划与调整更加弹性。

5  现场调试

EVO8000变频器采速度模式，客户要求稳定的速度控制，限速度设定每分钟36米，模头压力浮动在4bar以内。另外，变频器速度命令来自EtherCAT通讯，由客户操作HMI通过controller与变频通讯，设定变频的频率以及相关参数。受益于controller强大的浮点运算，能有效地将回授讯号进行滤波，避免现场噪声的干扰，并搭配专用的压力控制算法与变频器快速响应的能力，能够实现稳定的压力控制。图2为压力实时监控图，图3为设备示意图。

压力命令

速度命令

压力回授

图2  压力实时监控图                                                                  

图3  设备示意图                                                                   

6  结束语

透过光宝公司EtherCAT协议的押出机传动控制系统，实现押出机工艺，押出机能够实现稳定的恒压控制，使塑料挤出量稳定，稳定的速度控制也得以使材料的冷却及拉伸保持平整。此系统的可靠性得到用户的认可和赞许。