ELAU MC-4/11/10/400
一、概述
ELAU MC-4/11/10/400 是紧凑型高性能运动控制器，型号中 “MC-4” 代表 MC-4 系列控制平台，“11” 对应基础控制模块规格，“10” 推测为轴控能力标识（支持 10 轴同步），“400” 关联工业级供电与防护标准。其核心定位是解决 “多轴协同 - 复杂轨迹 - 高速响应” 的运动控制难题，作为自动化设备的 “轨迹规划中枢”，通过 “模块化硬件 + IEC 1131-3 编程内核 + 实时工业总线”，实现伺服电机的位置、速度、转矩三模式精准控制，适配包装机械、工业机器人、数控机床等场景，是保障设备高速运行与加工精度的关键组件。
该控制器采用紧凑式设计，支持 EtherCAT、CANopen 等多协议扩展，配合 ELAU Epas-4 编程环境可实现电子凸轮、飞剪等复杂运动逻辑，在食品饮料、汽车制造等行业应用广泛。
二、技术参数
（一）核心控制与处理参数
1. 控制内核性能
- 处理能力：搭载 32 位工业级 MCU，控制周期≤1ms，支持 10 轴同步控制（对应型号 “10” 标识），单轴定位指令响应时间≤50μs；
- 编程与算法：兼容 IEC 1131-3 标准编程语言（梯形图、功能块图等），内置电子凸轮、电子齿轮、轨迹插补（直线 / 圆弧）算法，轨迹规划误差≤±0.1 脉冲；
- 数据存储：内置 64MB Flash 存储器，支持存储 100 组运动程序与 1 年运行日志，配备 2MB RAM 用于实时数据缓存，断电数据保护时长≥10 年（超级电容备份）。
2. 轴控与信号精度
- 轴控特性：支持位置、速度、转矩三模式独立控制，速度控制精度 ±0.01rpm（100rpm 时），位置定位精度≤±1 脉冲，转矩控制误差≤±1% 额定值；
- 信号采集：提供 8 路数字量输入（24VDC，响应时间≤10μs）、4 路数字量输出（24VDC/2A），可选配模拟量扩展模块（4-20mA/0-10V，16 位分辨率）；
- 反馈适配：兼容增量式编码器（最高 1MHz 脉冲输入）与绝对值编码器（SSI 协议），支持编码器信号倍频处理（最高 4 倍频）。
（二）通信与接口参数
1. 工业总线与协议
- 实时总线：原生支持 Sercos III 实时总线（传输速率 100Mbps，周期≤125μs）、EtherCAT（同步精度≤1ns），适配多轴高速同步场景；
- 通用通信：配备以太网（TCP/IP）、CANopen（DS301/DS402 协议）、USB 接口，以太网支持 Modbus TCP 协议，通信速率最高 1Gbps，可实现与 PLC、HMI 的无缝对接；
- 扩展能力：通过总线可扩展至 40 轴控制（配合 PacDrive Max-4 主控制器），支持 I/O 模块与通信模块热插拔。
2. 调试与交互接口
- 调试接口：提供 RS232 串口（用于本地调试）与 USB 2.0 接口（程序下载与数据导出），支持通过 Epas-4 软件进行在线监控与参数配置；
- 状态指示：配备 8 个 LED 指示灯（电源、运行、故障、总线状态等），故障时可通过指示灯组合快速定位问题类型。
（三）电气与防护参数
1. 供电与功耗
- 供电规格：24VDC 宽压供电（兼容 19.2-28.8VDC），额定功耗≤25W，具备反极性保护与过压保护（30VDC 阈值）；
- 隔离性能：输入 / 输出信号与电源间具备 2500V AC 隔离，通信接口具备 1500V AC 隔离，抗共模干扰电压 ±2000V DC。
2. 安全与防护
- 安全功能：集成急停信号接口（SIL 2 认证）、轴使能监控、程序运行超时保护，故障响应时间≤10ms，支持安全转矩关闭（STO）功能；
- 防护等级：外壳防护等级 IP20，适配控制柜内安装，工作温度 0-60℃，存储温度 - 25-70℃，相对湿度 5%-95% RH（无凝露）；
- 电磁兼容：通过 IEC 61000-4-2（±8kV 空气放电）、IEC 61000-4-4（±2kV 电快速瞬变）测试，可抵御伺服系统电磁干扰。
（四）结构与安装参数
- 安装规格：采用 DIN 导轨安装，尺寸 110×95×30mm（长 × 宽 × 高），重量约 200g，适配紧凑型控制柜布局；
- 散热设计：自然散热方式，无需风扇，安装间距≥10mm 即可满足散热需求，环境温度超过 50℃时需降额 10% 运行。
三、功能特点
（一）多轴同步控制，适配复杂轨迹场景
基于 Sercos III/EtherCAT 实时总线，可实现 10 轴毫秒级同步控制，同步误差≤1μs，支持电子凸轮、飞剪、追剪等复杂运动逻辑。例如在高速包装机中，控制器通过电子凸轮算法驱动送膜轴与封切轴协同，送膜速度 60m/min 时，封切定位误差≤±0.5mm，包装效率提升至 800 包 / 分钟。配合轨迹插补功能，可驱动多轴机械手完成空间圆弧运动，轨迹精度 ±0.1mm，适配电子元件精密装配场景。
（二）灵活编程与扩展，降低系统集成成本
兼容 IEC 1131-3 标准编程语言，工程师可通过功能块图快速搭建控制逻辑，无需掌握专用指令集。支持模块化扩展，通过总线可增加 I/O 模块、通信模块，单控制器最多扩展至 40 轴控制，无需更换核心单元即可升级系统。在汽车零部件生产线中，通过 CANopen 协议扩展 2 个 I/O 模块，实现 12 轴焊接机器人与传送带的协同控制，集成周期缩短 40%。
（三）多协议互联，实现跨系统协同
原生支持 EtherCAT、CANopen、Modbus TCP 等协议，可无缝接入工厂 DCS 系统（如施耐德 PlantStruxure）与 MES 系统，实现运动数据与生产数据的互联互通。在半导体封装设备中，控制器通过 EtherCAT 与伺服驱动器通信，通过以太网将封装精度、产量等数据上传至 MES 系统，实现生产过程实时监控与质量追溯，不良品率降低 3%。
（四）高可靠性设计，保障连续生产
IP20 防护等级与宽温设计适配工业现场环境，平均无故障时间（MTBF）≥60000 小时。内置完善的故障诊断功能，可实时监测总线通信、编码器信号、电源状态等参数，出现故障时立即触发报警并保存现场数据，通过 LED 指示灯与软件弹窗双重提示故障代码（如 “E01：总线通信中断”“E08：编码器故障”），运维人员可快速定位维修，停机时间缩短 50%。
四、应用领域
（一）包装与印刷行业：高速精准生产设备
- 枕式包装机控制：控制器驱动送膜、拉袋、封切 3 轴同步运行，通过电子齿轮算法使送膜速度与拉袋速度匹配（误差≤0.1%），封切轴根据产品长度实现精准追剪，包装速度达 1000 包 / 分钟，封切精度 ±0.3mm；
- 标签印刷机套印控制：控制 6 色印刷轴同步转动，通过实时调整各轴转速补偿印刷张力变化，套印误差≤0.02mm，适配 300m/min 高速印刷场景，印刷合格率提升至 99.8%。
（二）汽车制造行业：零部件装配与检测
- 发动机螺栓拧紧设备：控制 4 轴拧紧枪同步运行，通过转矩模式实现螺栓拧紧力精准控制（误差≤±2N・m），拧紧过程数据实时上传至 MES 系统，可追溯每颗螺栓的拧紧参数，满足汽车行业质量管控要求；
- 车身焊接机器人：驱动 6 轴焊接机器人完成车身点焊作业，通过轨迹插补功能实现复杂焊缝的连续焊接，焊接位置精度 ±0.2mm，配合视觉系统实现焊缝自动识别与定位，焊接效率提升 20%。
（三）电子制造行业：精密装配与加工
- PCB 插件机：控制 X/Y/Z/R 4 轴联动，驱动插件头完成电子元件高速插拔，插件速度达 2000 点 / 小时，定位精度 ±0.05mm，通过转矩保护功能避免元件引脚损坏，插件合格率≥99.9%；
- 锂电池极片裁切机：控制送料轴与裁切轴协同，采用飞剪算法实现极片定长裁切，裁切长度误差≤±0.03mm，适配 100m/min 送料速度，满足动力电池高精度加工需求。
（四）食品饮料行业：自动化灌装与分拣
- 高速灌装机：控制灌装阀、输送带、旋盖机 3 轴同步，根据瓶型尺寸自动调整灌装量与旋盖 torque（2-5N・m），灌装速度达 600 瓶 / 分钟，液位误差≤±1mm，适配矿泉水、饮料等批量生产场景；
- 食品分拣设备：驱动 8 轴分拣摆臂，通过位置模式实现不同规格食品的快速分流，分拣响应时间≤50ms，分拣准确率≥99.9%，适配面包、零食等包装后分拣需求。
五、选型与适配建议
（一）设备匹配原则
- 轴数适配：10 轴及以下单系统优先选择该控制器；多系统协同或轴数超过 10 轴时，需搭配 PacDrive Max-4 主控制器扩展至 40 轴；
- 精度需求适配：常规定位场景（精度 ±0.1mm 以内）可直接使用；超高精度场景（如半导体制造，精度 ±0.01mm 以内）需选配 17 位绝对值编码器与 EtherCAT 总线；
- 协议适配：接入施耐德系统优先选择 Sercos III 总线；第三方系统可选用 EtherCAT 或 CANopen 协议，确保通信兼容性。
（二）外围配置推荐
- 伺服适配：优先搭配施耐德 Lexium 32 系列伺服驱动器（功率 0.1-7.5kW），可实现参数自动匹配；第三方伺服需确认支持的通信协议与反馈类型；
- 传感器选型：位置检测优先选择 ELAU 绝对值编码器（17 位分辨率）；速度检测选用增量式编码器（最高 1MHz 脉冲）；张力控制需搭配张力传感器（4-20mA 输出）；
- 通信配置：多轴同步场景选用 Sercos III/EtherCAT 总线；远程监控需通过以太网接入工业交换机，配置 Modbus TCP 协议与 MES 系统对接。
（三）安装与调试建议
- 安装规范：安装于控制柜内通风处，远离变频器、大功率接触器（间距≥300mm），避免电磁干扰；导轨安装时需预留 10mm 散热间距，环境温度超过 50℃加装散热风扇；
- 布线要点：实时总线线缆采用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地（接地电阻≤1Ω）；控制信号线与动力线分开布线（间距≥50mm），编码器线缆单独穿管敷设；
- 调试要点：首次运行前通过 Epas-4 软件进行轴参数自整定（获取惯量、刚性等参数）；根据运动类型调整位置环 / 速度环增益（电子凸轮场景需提高增益至中高刚性）；模拟故障测试（如断开编码器），确认保护动作与故障代码准确性。
