伺服電機控製係統設計
2019-10-14 04:46:34

在印刷機械行業中,多電機的同步控製是一個非常首要的題目。由於印刷產品的特殊工藝要求,特別是對於多色印刷 ,為了保證印刷套印精度(一般≤0.05mm),要求各個電機位置轉差率很高(一般≤0.02%)。在傳統的印刷機械中,以往大都采用以機械長軸作為動力源的同步控製方案,但機械長軸同步控製方案易出現振蕩現象,各個機組互相幹擾,而且係統中有很多機械零件,不方便係統維護和使用。隨著機電一體化技術的發展,現場總線技術不斷利用到各個領域並得到了廣泛的利用。本文針對機組式印刷機械的同步需求,提出了一種基於CAN現場總線的同步控製解決方案,並得以驗證 。

伺服電機

無軸傳動印刷機控製係統的同步需求

機組式卷筒印刷機一般由給紙機組、印刷機組、張力機組、加工機組和複卷機組等機組構成。在傳統的有軸傳動印刷機中,動力源由異步電機通過皮帶輪帶動一根機械長軸(約10-20m),然後通過長軸帶動各機組的齒輪、凸輪、連杆等傳動元件,再通過傳動元件帶動設備的履行元件完成設備的輸人、輸出任務。

卷筒印刷機要求印刷速度為300m/min,套印精度≤0.03mm,為了滿足套印精度,要求在各個機組定位精度≤0.03mm。在印刷機印刷過程中,要求各機組軸與機械長軸保持一定的同步活動關係,能否很好的實現各個機組軸的同步關係,將直接影響到印刷速度、套印精度等。其中,給紙機組 、印刷機組要求與主軸轉動速度成一定的比例關係,張力機組根據不同的印刷速度調整張力係數,加工機組需要與主軸保持凸輪活動關係 ,而複卷機組的活動規律,要求隨著紙卷直徑的增大而減小。我們把機械長軸作為主軸(參考軸),各印刷機組軸為從動軸,如圖1,各從動軸與主軸要滿足同步關係θ1=f1(θ) ,θ2=f2(θ) ,θ3=f3(θ) ··· ,其中,θ為主軸位置轉角,θ1、θ2、θ3···為從動軸位置轉角。

控製係統設計

考慮到印刷機中同步活動關係複雜,套印精度高、印刷機組點多、分散,多操縱子站,印刷生產線長等特點 ,采用全分散、全數字、全開放的現場總線控製係統FCS,總線的選擇選用CAN總線。

為了實現各個印刷機組的複雜同步關係,將主控製器和各個電機的伺服驅動器都掛接到CAN總線上,構成以印刷機控製器為核心的CAN現場總線係統,

控製器和伺服驅動器都配有CAN總線控製器SJA1000和收發器PCA82C250的通訊適配卡,通過連接在印刷機控製器上的CAN通訊適配卡,控製器可以方便 、快速的與各伺服驅動器通訊,向各個伺服單元發送控製指令和位置給定指令,並實時獲得各個伺服電機的狀況信息 ,按照需要實時地對伺服參數進行修改,各個伺服單元也可以通過CAN總線及時的進行數據交換。各個伺服驅動器在獲得本身的位置參考指令後,緊密的跟隨位置指令。由於控製器的位置指令直接輸進到各個伺服驅動器,是以每個伺服驅動器都獲得同步活動控製指令,不受其他身分影響,即任一伺服單元都不受其他伺服單元的擾動影響。在這個係統中,控製器和各個伺服驅動器都作為一個網絡節點 ,形成CAN控製網絡。同時,由於采用現場總線控製係統,可以根據印刷規模,擴展網絡節點個數。

(作者:中国证券报)