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運動控制技術在袋裝彈簧機上的應用BECKHOFF運動控制技術在袋裝彈簧機上的應用，為了保證裝彈簧等間距排列的精度，提高床墊成品的舒適程度，採用了BECKHOFF基於PC的運動控制技術和EtherCAT總線技術。利用分時多任務技術，為關鍵控制任務和普通控制任務分配不同的運算周期，在經濟的硬件平台上實現了高性能的控制。採用PLC模塊化編程，解決了3個工藝難點，使產品生產質量高、產量快。

關鍵詞： PC-Based Control；運動控制；EtherCAT；等距控制

案例背景介紹

1　引言

床墊、沙發是現代人必不可少的居家用品。市場上的床墊從幾百元到數千元不等。評價床墊質量有4個指標：透氣性、環保性、支撐性和貼身度。其中透氣性和環保性由生產廠家使用的布藝和添加劑材料決定，而支撐性和貼身度就取決於床墊的主要材料——彈簧。

彈簧分為獨立筒和連結式彈簧兩種。獨立筒彈簧床墊的睡感較柔軟，而支撐性則和連結式彈簧床墊不相上下，高端床墊通常使用獨立包裝的袋裝彈簧。彈簧一顆顆各自「獨立」，即使枕邊人翻身側動，亦不影響另一人的睡眠，同時能夠平均承受身體各處每一落點的壓力，使身體不因懸空而酸痛，即所謂符合人體工學之優點。

獨立筒彈簧床墊要核心在於墊芯，袋裝彈簧粘膠機的功能就是要完成墊芯製作過程。

案例實施與應用情況

2　彈簧袋裝機的工藝要求

墊芯製作就是根據床墊的厚度選擇已經裝袋的同樣高度的獨立筒裝彈簧，再根據床墊的長度把若干個筒裝彈簧排成一組，再根據床墊的寬度把若干組彈簧用膠水黏合或是超聲波方式密合。袋裝彈簧粘膠機器的進料是連續的袋裝彈簧，進入機器後依次經過切斷、調距、推送、粘結等過程，最後形成一張墊芯。工藝流程如圖1所示。

3　控制系統硬件及組成

為了在皮帶高速運動中用激光測距儀測量彈簧的位置，激光測距儀的刷新時間必須儘量短，測得的位置才準確連貫，根據該位置所做的後續調整才平穩和精確。為此軟件選用Beckhoff公司的PC-Based控制軟件TwinCAT，硬件平台選擇了CX2040嵌入式PC。整個控制系統的網絡架構如圖2所示。

TwinCAT軟件基於PC和Windows操作系統，集邏輯控制和運動控制於一身。在PLC方面，它兼容IEC61131-3標準，支持指令表、梯形圖、結構文本等5種編程語言；在運動控制方面，一個控制器最多可以同時控制255個電機。PLC和運動控制運行在同一台控制器CPU上，二者可以在極短時間內交換大量的數據，控制快速靈活。本項目硬件採用CX2040嵌入式PC，CPU為i7 4核，主頻2.1GHz， PLC和運動控制的運算周期可以做到低至50μs。

設備級總線選用EtherCAT，這是工業自動化領域最快的設備級總線，可以在100μs內成功讀寫100個典型的EtherCAT伺服驅動器的Input和Output數據。另外，幾乎所有伺服驅動的製造商都提供EtherCAT接口選項，這為將來提高性能更換高端伺服或者節約成本選擇低端伺服提供了可能性。在本項目中，除了動態特性要求最高的進料皮帶和出料皮帶的4個伺服軸之外，還有上電杆/下電杆、推梁/上翻板/噴膠、平台控制等8個只要求普通定位的伺服軸。所以進出料皮帶選擇Beckhoff公司的AX5000系列伺服驅動器和AM8000高動態響應的同步伺服電機，而其它8個外圍普通定位的運動軸就使用匯川EtherCAT伺服和電機。這樣既保證了性能又控制了成本。AM8000採用最先進的單電纜技術，5倍電流過載能力。這一驅動和電機的組合，保證了皮帶的加減速能力，良好的動態特性保證機器的動作快速穩定。