基于紫光同創(chuàng)FPGA的EtherCAT通訊方案

“目前市場(chǎng)上供應(yīng)的口罩主要包括醫(yī)用外科口罩和N95口罩，分屬平面口罩、折疊口罩，由于形狀不同，具體生產(chǎn)工藝存在一定差異。但是從原理上來(lái)看，口罩自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)將成卷的無(wú)紡布，自動(dòng)切割成口罩的外形，自動(dòng)疊壓后自動(dòng)焊接耳帶，經(jīng)過(guò)消毒等程序包裝成品，利用PLC、伺服電機(jī)等程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。”

2020年初，新冠肺炎疫情的突然爆發(fā)，導(dǎo)致市場(chǎng)上的口罩供應(yīng)嚴(yán)重短缺。在國(guó)家政策的支持下，大量企業(yè)購(gòu)置口罩機(jī)，轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩生產(chǎn)。巨大的市場(chǎng)需求，加之疫情造成的復(fù)工難題，導(dǎo)致口罩機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能異常短缺，嚴(yán)重制約了口罩的及時(shí)供應(yīng)。為了破解這一難題，紫光國(guó)微子公司紫光同創(chuàng)響應(yīng)政府號(hào)召，第一時(shí)間科學(xué)復(fù)工，積極配合多家國(guó)內(nèi)知名工業(yè)控制廠(chǎng)商優(yōu)化方案，全力保障客戶(hù)產(chǎn)品穩(wěn)定供應(yīng)，以滿(mǎn)足終端口罩機(jī)廠(chǎng)商對(duì)核心控制系統(tǒng)的迫切需求。

助力口罩機(jī)高速生產(chǎn)

目前市場(chǎng)上供應(yīng)的口罩主要包括醫(yī)用外科口罩和N95口罩，分屬平面口罩、折疊口罩，由于形狀不同，具體生產(chǎn)工藝存在一定差異。但是從原理上來(lái)看，口罩自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)將成卷的無(wú)紡布，自動(dòng)切割成口罩的外形，自動(dòng)疊壓后自動(dòng)焊接耳帶，經(jīng)過(guò)消毒等程序包裝成品，利用PLC、伺服電機(jī)等程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

由于口罩生產(chǎn)涉及到張力控制、分切復(fù)合、裁切、成型、焊接、立式包裝等多個(gè)工藝，要求生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)具有高響應(yīng)、高速通訊、高精度及高同步等特性，以滿(mǎn)足口罩機(jī)高速及穩(wěn)定生產(chǎn)需求。

為了保障口罩機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，紫光同創(chuàng)聯(lián)合客戶(hù)共同推出了“內(nèi)置2核處理器+FPGA”架構(gòu)方案，具備IEC61131標(biāo)準(zhǔn)與外部通訊處理引擎，實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)引擎，模塊間高速同步通訊引擎，采用EMMC+SD+USB3.0+DDR3加速內(nèi)存，內(nèi)置32路高速I(mǎi)O（16in/16out），以實(shí)現(xiàn)PAC運(yùn)行控制器的高速通訊。其中，紫光同創(chuàng)Compact系列低功耗CPLD起到IO拓展的關(guān)鍵作用，以提升各指令的通訊速度和同步精度。

除此之外，想要實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率，還需要對(duì)口罩機(jī)伺服電機(jī)進(jìn)行多軸高速同步控制。相對(duì)傳統(tǒng)的脈沖方案，基于EtherCAT的高速以太網(wǎng)方案，可對(duì)多軸同步控制，除了提高口罩單位分鐘內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)量，還具有高響應(yīng)定位特性，可大幅度提高口罩裁切及雙耳帶焊接精度，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)保證質(zhì)量。此外，采用全部EtherCAT多軸連接，還可以大幅度節(jié)省配線(xiàn)與故障排查時(shí)間，節(jié)約工時(shí)，滿(mǎn)足疫情期間的大面積口罩需求。

基于紫光同創(chuàng)FPGA的EtherCAT通訊方案，具備精確的主站DC，從站同步輸出達(dá)到40納秒的同步精度，更加突出了EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的同步性能及高效性，大量減輕處理器的負(fù)擔(dān)。目前工業(yè)控制客戶(hù)正在積極評(píng)估該方案，也即將用于全自動(dòng)口罩機(jī)中，為疫情防控保駕護(hù)航。

攜手客戶(hù)共克時(shí)艱！

突如其來(lái)的疫情，對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈更是帶來(lái)巨大的影響。隨著疫情在全球范圍內(nèi)的大肆蔓延，可以預(yù)見(jiàn)今后一段時(shí)間內(nèi)，疫情防控仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

在這特殊時(shí)期，紫光同創(chuàng)積極與產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同合作，將一如既往地為客戶(hù)提供穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)和高質(zhì)量的支持服務(wù)，并協(xié)調(diào)了大量研發(fā)和技術(shù)資源，借助FPGA產(chǎn)品靈活可定制的特性，全力支持客戶(hù)優(yōu)化產(chǎn)品方案，加速產(chǎn)品上市的進(jìn)度，為疫情防控提供高效的檢測(cè)、識(shí)別、分析及防護(hù)等支持，攜手客戶(hù)為打贏疫情防控攻堅(jiān)戰(zhàn)貢獻(xiàn)智慧和力量！
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