一、傳統(tǒng)鋪絲機控制系統(tǒng)的核心痛點

1.多系統(tǒng)“信息孤島”，協(xié)同控制困難：傳統(tǒng)方案通常由獨立的運動控制系統(tǒng)（控制多軸機械臂與送絲機構）、溫控系統(tǒng)（控制加熱輥）和膠量控制系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)通過不同的總線（如脈沖、模擬量、現(xiàn)場總線）通信，存在毫秒級的同步誤差與復雜的標定問題，導致纖維鋪設位置、溫度與樹脂含量無法在微觀層面精確匹配，影響層間結合質量。

2.工藝參數(shù)固化，柔性生產受阻：不同鋪層設計（鋪放角度、順序、厚度）對應著海量的工藝參數(shù)（軸運動軌跡、加熱溫度曲線、樹脂擠出量）。傳統(tǒng)系統(tǒng)依賴人工在多個界面分別設置和切換，效率低下且極易出錯，無法快速響應小批量、多品種的先進復合材料構件生產需求。

3.過程數(shù)據(jù)割裂，質量追溯無門：運動軌跡、實時溫度、實際膠量等關鍵工藝數(shù)據(jù)分散在各個子系統(tǒng)中，缺乏統(tǒng)一時標，難以關聯(lián)分析。一旦構件發(fā)生缺陷，無法精準回溯生產過程中的每一幀數(shù)據(jù)，根源分析困難，工藝優(yōu)化缺乏數(shù)據(jù)支撐。

4.系統(tǒng)架構復雜，維護升級成本高：多供應商硬件與軟件堆疊導致系統(tǒng)臃腫、接線繁雜，可靠性面臨挑戰(zhàn)。任何部件的升級或改造都可能引發(fā)復雜的連鎖調試，全生命周期成本高昂。

二、解決方案概述：BL370驅動的“運-溫-膠”一體化智能平臺

本方案以BL370系列作為鋪絲機的統(tǒng)一控制與計算核心，構建一個深度集成、確定性的智能控制平臺。

1.核心大腦：采用搭載瑞芯微RK3562J處理器的BL372B主機，其四核Cortex-A53負責上層配方解析、數(shù)據(jù)管理和通信，Cortex-M0實時核心確保硬實時任務的確定性執(zhí)行，1TOPS NPU為未來集成視覺定位或工藝優(yōu)化AI算法預留算力。

2.統(tǒng)一控制網(wǎng)絡：通過內置IgH EtherCAT主站，將所有的伺服軸（機械臂各關節(jié)、送絲牽引軸）、加熱輥溫控模塊、樹脂泵控制單元以及擴展IO全部納入一個硬實時通信環(huán)。EtherCAT的分布式時鐘機制可確保所有從站設備達到納秒級同步，從根本上解決多系統(tǒng)協(xié)同問題。

3.精準工藝執(zhí)行：利用Y系列模塊化IO，其中Y43板（AO模塊） 實現(xiàn)膠量的精密比例控制，Y58板（TC模塊） 實現(xiàn)加熱輥溫度的精確測量與閉環(huán)控制。

4.軟件智能賦能：QuickConfig作為中央工藝數(shù)據(jù)庫，管理復雜的鋪層配方；BLIoTLink作為數(shù)據(jù)橋梁，實現(xiàn)與產品生命周期管理（PLM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的深度集成。

三、具體IO需求與精準選型配置

為實現(xiàn)對鋪絲工藝三大核心要素（運動、溫度、膠量）的精準控制，需進行以下IO配置。

1. 核心控制單元選型

主控制器：BL372B（3個EtherCAT網(wǎng)口，1個X板槽，2個Y板槽）。網(wǎng)口一用于核心運動控制網(wǎng)絡，網(wǎng)口二可連接遠程IO站（如現(xiàn)場操作面板），網(wǎng)口三用于工廠網(wǎng)絡通信。

計算核心（SOM）：SOM372（RK3562J，四核A53 + M0，32GB eMMC，4GB LPDDR4X），確保大型鋪層配方和高速數(shù)據(jù)記錄的流暢處理。

系統(tǒng)基礎：Linux-RT-5.10.198實時操作系統(tǒng)，保障所有控制任務的微秒級周期確定性。

2. 關鍵工藝IO選型與功能實現(xiàn)

3. 軟件智能賦能與數(shù)據(jù)集成

QuickConfig中央工藝庫：以三維CAD模型和鋪層設計文件為源頭，將每一鋪層的運動軌跡、同步的加熱溫度曲線、對應的樹脂流量曲線打包成一個完整的“數(shù)字工藝包”。操作員在生產時只需調用構件號和鋪層號，所有參數(shù)自動下發(fā)執(zhí)行，實現(xiàn)“一鍵換產”，將配方準備時間從數(shù)小時縮短至分鐘級。

BLIoTLink實現(xiàn)縱向集成與數(shù)據(jù)包絡：作為數(shù)據(jù)中樞，BL370通過BLIoTLink執(zhí)行兩項關鍵任務：一是上行集成，將生產計劃從MES/PLM接收，并實時上報任務進度、工藝參數(shù)執(zhí)行情況、質量統(tǒng)計數(shù)據(jù)（如溫度超差報警）；二是生成數(shù)字孿生數(shù)據(jù)包，為每一個實際生產的鋪層，記錄其完整的“軌跡-溫度-膠量”時間序列數(shù)據(jù)，并打上唯一標識，上傳至PLM系統(tǒng)，與設計模型綁定，形成可追溯的“產品數(shù)字孿生”。

邊緣計算潛力：BL370內置的NPU為在邊緣側實現(xiàn)在線工藝監(jiān)控提供了可能，例如，通過分析實時溫度與膠量曲線的細微波動，可預警潛在的粘合質量問題。

四、選擇鋇錸邊緣IO模塊（IOy系列）的壓倒性優(yōu)勢

與傳統(tǒng)“運動控制柜+溫控儀表+PLC+數(shù)據(jù)采集卡”的分散式架構相比，本方案具備顛覆性優(yōu)勢。

五、總結：開啟復合材料數(shù)字化智能鋪放新篇章

鋇錸技術BL370邊緣智能控制平臺，通過其強大的異構計算能力、納秒級同步的EtherCAT網(wǎng)絡和精細化的模塊化IO系統(tǒng)，成功地將復合材料鋪絲機中彼此割裂的運動控制、溫度控制與材料控制三大系統(tǒng)融合為一個有機整體。

該方案不僅解決了高端制造中對精度、同步與可靠性的極致要求，更通過QuickConfig與BLIoTLink將鋪絲工藝全面數(shù)字化、模型化，并實現(xiàn)了與上層業(yè)務系統(tǒng)的無縫集成。這使得復合材料鋪放從一項依賴設備和人工經(jīng)驗的“復雜技藝”，轉變?yōu)橐粋€可精準預測、嚴格復現(xiàn)、全面追溯的“現(xiàn)代工業(yè)流程”，為航空航天、新能源等戰(zhàn)略行業(yè)提升構件性能、縮短研制周期、實現(xiàn)數(shù)字化轉型提供了至關重要的核心裝備技術支撐。