基于钡铼BL370的边缘智能折弯机控制系统解决方案 点击:3 | 回复:0



jingekeji

    
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发表于:2025-12-18 15:45:21
楼主

在现代钣金制造业向小批量、多品种、高质量转型的浪潮中,折弯作为决定产品最终精度与外观的核心工序,其智能化水平直接制约着整条产线的效率与柔性。然而,传统折弯控制系统在应对新材料、高精度和快速换产需求时显得力不从心。本文将阐述基于钡铼技术ARMxy BL370系列边缘工业计算机及其IOy系列模块化IO的创新解决方案,如何通过“感知-决策-执行”的闭环,赋能折弯机实现真正的自适应智能控制。

一、传统折弯控制系统的核心痛点

1.折弯精度不稳定,严重依赖“老师傅”经验:折弯回弹、板材厚度与机械性能的波动,是影响角度的核心变量。传统开环控制只能预设固定的滑块位置,无法根据实时压力反馈进行补偿,导致首件调试耗时漫长,批量生产一致性差,高度依赖操作工的经验判断与手动修正

2.生产柔性与效率低下,难以应对多品种挑战:面对日益增长的定制化、小批量订单,频繁更换板材(如不锈钢、铝材、镀锌板)和模具意味着需要重新调试一整套复杂的压力、位置参数。传统系统缺乏系统化的工艺参数库管理,每次换产都是一次耗时的“盲调”过程,成为产线瓶颈

3.系统架构封闭,智能化升级困难:多数传统控制器采用封闭架构,难以集成高精度的模拟量传感器(如压力传感器),更无法将海量的工艺数据(压力曲线、角度偏差)有效收集并用于优化。这导致设备长期处于“数据黑箱”状态,远程调试、预测性维护等高级功能无从实现

4.同步控制性能受限,影响复杂工艺:在多轴液压或全电动伺服折弯机上,两侧油缸或电机的同步精度直接影响滑块平行度与工件质量。传统脉冲控制或模拟量同步方式抗干扰能力弱,动态响应慢,难以满足高速高精折弯的需求

二、解决方案概述:BL370驱动的自适应智能折弯平台

本方案以BL370系列作为折弯机的“智能边缘大脑”,构建一个集高精度运动控制、实时工艺感知与云端数据智能于一体的自适应控制平台。

1.核心控制单元:采用搭载瑞芯微RK3562J处理器的BL371B主机,其四核Cortex-A53处理上层HMI、数据管理与通信,Cortex-M0实时核确保确定性的控制任务调度

2.实时控制网络:通过内置IgH EtherCAT主站,将两侧伺服驱动器、后挡料、液压比例阀等设备接入一个硬实时网络。基于EtherCAT总线的控制系统已被证明能实现±5μm级别的重复定位精度和卓越的同步性,为高精度折弯奠定基础

3.智能感知与闭环:利用Y系列模块化IO(如Y31 AI模块),实现对折弯力的高精度、实时采集,并以此作为反馈,构建基于压力-位置关系的自适应闭环控制算法。

4.软件赋能QuickConfig图形化工具管理海量折弯工艺参数库;BLRAT提供安全的远程访问通道,实现专家级的异地调试与诊断。

三、具体IO需求与精准选型

为实现自适应折弯,系统需精准采集关键工艺信号并执行可靠控制。BL370的模块化IO系统为此提供了极大灵活性。

1. 核心控制单元选型

主控制器BL371B2个EtherCAT网口,1个X板槽,2个Y板槽)。网口一用于连接伺服驱动系统,网口二用于连接远程IO站或上层网络。

计算核心(SOM)SOM371RK3562J,四核A53 + M0,16GB eMMC,2GB LPDDR4X),确保工艺数据处理的流畅性。

系统软件Linux-RT-5.10.198实时操作系统,保障控制周期的确定性。

2. 关键工艺IO选型:实现力控闭环

实现自适应折弯的核心在于引入实时折弯力反馈,形成压力-位置闭环。

功能模块

信号需求

选型型号

功能说明与价值

实时折弯力监测

1-2路高精度模拟量输入,采集压力传感器信号(通常为0-10V或4-20mA)。

Y31板4路单端输入0/4-20mA AI模块)

实现从“位置控制”到“力-位混合控制”的跨越Y31板的16位高精度采集能力,能实时捕获微小的压力变化。系统将实际压力曲线与QuickConfig中设定的目标曲线比对,在折弯过程中动态微调滑块位置,自动补偿回弹,确保角度一致性。

高精度位置反馈

编码器信号或光栅尺信号。

通过 EtherCAT总线 直接接入

将伺服电机编码器或直线光栅尺作为EtherCAT从站。系统直接获取纳米级分辨率的位置反馈,结合力传感器数据,实现精准的力控终点判断。

模具与外围控制

数字输入/输出,用于模具夹紧、油路开关、安全光幕等。

X23板 (4DI+4DO) 或 Y01/Y02板 (4DI+4DO)

处理所有设备逻辑与安全联锁信号。模块化设计允许按需配置,避免浪费

后挡料控制

模拟量输出或EtherCAT轴控。

Y43板4路AO模块)或 EtherCAT伺服轴

控制后挡料轴的精准定位。

3. 软件智能赋能

QuickConfig工艺专家系统:建立以材料类型、厚度、角度、下模开口为索引的折弯工艺参数数据库。操作员只需选择工件号,系统即自动调用最优的压力曲线、速度、Y轴补偿量,实现“一键换产”。其AI辅助功能可学习历史成功折弯数据,为新材料或新角度推荐初始参数,缩短90%的调试时间。

BLRAT远程工艺护航:设备制造商或厂内专家可通过互联网,安全地远程登录现场BL370控制器。实时查看压力曲线、位置跟踪误差,并远程调整控制参数,如同亲临现场。这极大降低了服务成本,并实现了专家经验的快速复制与共享。

数据闭环与优化:所有折弯过程数据(设定值、实际压力、最终角度)均被记录。通过大数据分析,可以持续优化工艺库,甚至实现针对特定机床的“个性化”参数微调,让设备越用越“聪明”。

四、选择钡铼边缘IO模块(IOy系列)的压倒性优势

相较于传统的“PLC+扩展模拟量模块”或独立的“数据采集卡”方案,基于BL370与IOy系列模块的集成化方案具有革命性优势。

对比维度

传统折弯机IO方案

钡铼BL370 + IOy边缘IO方案

核心优势解读

系统架构与集成度

分散式。需要独立的PLC、模拟量输入模块、位置测量模块,通过不同总线连接,接线复杂,故障点多。

高度集成一体化BL370集控制、计算、通信于一体;Y31等IO板通过背板直接集成,或通过EtherCAT IO模块(如BL192)灵活扩展

硬件成本降低30%,柜内空间节省50%,系统可靠性倍增。简洁的架构减少了中间环节带来的误差和故障。

控制实时性与精度

PLC循环周期长(通常10-50ms),模拟量模块采样和转换有延迟,导致力控闭环响应慢,无法实现真正的实时自适应。

硬实时数据通路Y31板采集的压力数据通过EtherCAT总线,在≤1ms的固定周期内直达处理器实时核

为真正的毫秒级自适应折弯控制提供了物理可能,使实时补偿回弹成为现实,大幅提升首件合格率与批量一致性。

灵活性与可维护性

IO点数与类型固定,升级改造需更换整个模块或增加新柜子,非常不便。

软件定义,模块化组合IOy系列支持超过26种IO板,可自由组合出上万种配置。若需增加测温功能,只需增插一块Y58热电偶模块,无需改动主体架构。

实现了“按需定制,平滑扩展”,完美适应未来工艺升级需求,保护用户投资。

数据价值与智能化

压力、位置等关键工艺数据分散在不同系统中,难以进行高精度时间戳对齐和关联分析。

原生数据融合。所有传感器数据、运动数据在BL370边缘侧统一时标、集中处理,形成高质量的标准化数据资产。

为工艺大数据分析、数字孪生、预测性维护等高端智能化应用提供了唯一可信的数据源头

五、总结:迈向自感知、自决策的智能折弯新纪元

钡铼技术BL370边缘智能控制平台,通过其异构计算能力确定性的EtherCAT实时网络高度灵活的模块化IO生态,从根本上重构了折弯机的控制系统。它将折弯工艺从一门依赖个人经验的“手艺”,转变为一套可数字化定义、可精准执行、并可持续优化的“科学”。

该方案不仅解决了精度稳定性与生产柔性的核心产业痛点,更通过开放的数据接口和强大的边缘算力,为折弯机装上了“感知器官”和“决策大脑”。这标志着折弯机正从一台单纯的成型设备,进化为一个能够感知材料特性、自适应调整参数、并连接数字工厂的智能生产单元,为钣金制造业的数字化转型与高质量发展提供了核心驱动力。

 




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