基于msd系列的包裝印刷生產(chǎn)線(xiàn)位置控制

基于msd系列的包裝印刷生產(chǎn)線(xiàn)位置控制

1印刷印刷生產(chǎn)線(xiàn)為了滿(mǎn)足現(xiàn)代貨物包裝精致的要求，提高包裝印刷生產(chǎn)線(xiàn)的位置跟蹤精度要求變得越來(lái)越重要。將各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)以群體綜合應(yīng)用方式應(yīng)用于包裝線(xiàn)上,以謀求實(shí)現(xiàn)包裝印刷生產(chǎn)線(xiàn)高自動(dòng)化、高效能已迫在眉捷。而全數(shù)字化交-直-交流變頻伺服驅(qū)動(dòng)器MSD0421A控制精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng),將它與智能數(shù)據(jù)采集卡PC-6333一起應(yīng)用于包裝線(xiàn)上形成閉環(huán)位置控制器有非常重要的意義。它解決了包裝印刷上靠人工進(jìn)行初始定位難,定位誤差大,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)慢,傳動(dòng)中易錯(cuò)位,套色較困難等許多問(wèn)題。2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)我們使用的日本松下變頻器,采用了專(zhuān)用的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP芯片),硬件標(biāo)準(zhǔn)化,通用化,是一個(gè)多微處理器全數(shù)字化的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件中有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)視、診斷及標(biāo)準(zhǔn)功能模塊子程序等。在應(yīng)用中采用圖形編程語(yǔ)言,根據(jù)不同的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),把系統(tǒng)所需要的模塊調(diào)出并組接起來(lái),就構(gòu)成一個(gè)專(zhuān)用的控制系統(tǒng)。實(shí)際上它是一種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的可編程控制器,由于微處理器作為控制系統(tǒng)的核心部件,不僅可以按照各種控制思想及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行在線(xiàn)快速計(jì)算與控制,而且還有監(jiān)視、顯示、保護(hù)、故障自診及自復(fù)原等功能。(1)脈沖串位置控制MSD全數(shù)字式變頻器功能強(qiáng)大,適用于高性能位置控制器,它有38個(gè)參數(shù)設(shè)置,6種控制方式,其中脈沖串位置控制最為獨(dú)特。因?yàn)樗褂靡欢l率的脈沖信號(hào)作為代表位置命令的輸入信號(hào),在復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)中,它比模擬速度輸入信號(hào)精度高,抗干擾性強(qiáng)。(2)監(jiān)視和操作機(jī)構(gòu)·MSD系列具有的各種參數(shù)可以用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性和功能,正確設(shè)定這些參數(shù),可以使系統(tǒng)獲得最好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?！けO(jiān)視功能,如偏差脈沖數(shù)監(jiān)視、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)視、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視?！わ@示CNI/F的輸入/輸出控制信號(hào)狀態(tài)?！SD系列內(nèi)部的動(dòng)態(tài)制動(dòng)可用于緊停?！けＷo(hù)功能,如:過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)速保護(hù)等。·由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行監(jiān)視和操作。通過(guò)RS232C串行接口,可將計(jì)算機(jī)與MSD相連,并且由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行控制和操作,用戶(hù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所連的MSD進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改,也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的CRT來(lái)監(jiān)視MSD的工作情況。(3)位置脈沖串控制·試運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸上不加負(fù)載,由于電機(jī)加減速有沖突,必須固定電機(jī)?！と绻脦е苿?dòng)器的電機(jī)先釋放制動(dòng)器?！ぴ跊](méi):有加主電源前,先加DC12-24電壓?！ぎ?dāng)SERVO-ON時(shí),電機(jī)就處于待運(yùn)行狀態(tài)?！ぴ谖恢每刂品绞綍r(shí),使偏差計(jì)數(shù)器零信號(hào)CL釋放,使脈沖指令禁止信號(hào)1NH釋放,電機(jī)就處于SERVO-LOCK狀態(tài)?！ぶ脜?shù)NO.02為零,此方式是位置(脈沖串)控制方式?！ぴO(shè)置參數(shù)NO.29為參數(shù)值,電機(jī)轉(zhuǎn)速正比于輸入脈沖頻率f*P25/P26*P27=2500*4*n/60,3印刷誤差檢測(cè)套印出現(xiàn)誤差有諸多原因,例如導(dǎo)輥和壓輥的平行度轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活,運(yùn)動(dòng)平衡不良,張力的波動(dòng),印料厚薄不均,印料熱變形及印版輥的直徑誤差等,這種套印偏差在性質(zhì)上是連續(xù)變化的,而誤差也不是定量,所以必須不斷地監(jiān)視套印誤差并及時(shí)加以修正。人工套色時(shí)通常由印刷工肉眼觀(guān)察套印誤差,憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)修正輥的移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償套印誤差,因而大大限制了印刷速度及套色精度。而采用自動(dòng)套色系統(tǒng)則可以提高印刷速度和套色精度。圖1為凹版印刷機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)的印刷過(guò)程簡(jiǎn)圖(僅畫(huà)出前面4個(gè)印刷單元)印刷機(jī)由開(kāi)卷機(jī)運(yùn)行依次經(jīng)過(guò)各印刷單元,進(jìn)行各色的印刷和烘干,由收卷機(jī)進(jìn)行收卷。每色印刷都會(huì)在印料的邊緣印上已供套色用的色標(biāo),每個(gè)相鄰顏色的標(biāo)志線(xiàn)在套印精確時(shí)應(yīng)相互平行,垂直(縱向)相距20mm。圖1中光電掃描頭S1檢測(cè)由1單元和2單元印出的色標(biāo),如果相鄰兩色標(biāo)間隙不等于20mm,則說(shuō)明套印出現(xiàn)了偏差。偏差經(jīng)微處理器進(jìn)行運(yùn)算,輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),使相應(yīng)的套色修正輥ML上下移動(dòng)來(lái)延長(zhǎng)或縮短上一單元印刷版輥到該單元印刷版輥的行程來(lái)動(dòng)態(tài)修正。各單元印刷套色以前一單元印出的色標(biāo)為基礎(chǔ)。4電脈沖信號(hào)的采集控制原理:整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)由最初軸頭上安裝一臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器,隨著傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),編碼器發(fā)出連續(xù)的脈沖信號(hào),即每轉(zhuǎn)有n個(gè)脈沖,根據(jù)輥?zhàn)又荛L(zhǎng),可換算出20mm相當(dāng)于多少個(gè)脈沖,作為工控機(jī)的輸入信號(hào)。每個(gè)色輥后裝一臺(tái)色標(biāo)傳感器,可以檢測(cè)印品上的色標(biāo),把檢測(cè)到的信號(hào)反饋到計(jì)算中,由軟件控制輸出控制量,調(diào)節(jié)色輥相對(duì)位置,消除印刷錯(cuò)位。在套色印刷中,我們采用改變印版滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以達(dá)到調(diào)整印刷位置的目的,其閉環(huán)控制如圖2所示。圖2中檢測(cè)裝置為色標(biāo)傳感器,它把檢測(cè)到的色標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)送入采集卡中定時(shí)器2的GATE2中(即8253的16腳),旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出連續(xù)的脈沖信號(hào)輸入到定時(shí)器2的CLK2中(即8253的18腳),定時(shí)器2的工作方式處于方式1,在這種方式中,當(dāng)CPU寫(xiě)完控制字后(WR的上升沿),輸出將保持為高電平。當(dāng)CPU寫(xiě)完計(jì)數(shù)值后,計(jì)數(shù)器并不開(kāi)始計(jì)數(shù),直到外部門(mén)控脈沖GATE2啟動(dòng)之后的下一個(gè)CLK脈沖的下降沿開(kāi)始計(jì)數(shù),輸出OUT變低。在計(jì)數(shù)過(guò)程中,外部可發(fā)生門(mén)控脈沖進(jìn)行再觸發(fā)。在再觸發(fā)上升沿之后的一個(gè)CLK脈沖的下降沿,計(jì)數(shù)器將重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。因此,我們把色標(biāo)傳感器的電脈沖信號(hào)輸入到門(mén)控信號(hào)GATE2中,啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù),以達(dá)到測(cè)定位置的目的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是交流伺服系統(tǒng),它由PC-6333卡直接驅(qū)動(dòng),工控機(jī)把檢測(cè)到的位置信號(hào)與內(nèi)存中預(yù)先測(cè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值相比較得到偏差值,然后按照控制算法根據(jù)脈沖偏差計(jì)算出該發(fā)生多少個(gè)脈沖進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償脈沖由采集卡中的定時(shí)器1的OUT信號(hào)與脈沖串信號(hào)相與得到。定時(shí)器1工作方式處于方式0,在這種方式,當(dāng)控制字CW(CONTROLWORD)寫(xiě)入控制字寄存器,則使OUT輸出端變低;要開(kāi)始計(jì)數(shù)GATE信號(hào)必須為高電平。則在寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后,通道開(kāi)始計(jì)數(shù),在計(jì)數(shù)過(guò)程中OUT線(xiàn)一直維持為低,直到計(jì)數(shù)為“0”時(shí),OUT輸出變高。GATE1處于高電平,這在軟件中只要定時(shí)器1中寫(xiě)入補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)即可。補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)輸出到交流驅(qū)動(dòng)器MSM042A中,驅(qū)動(dòng)器處于脈沖串位置控制方式,電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)一定的角度修正位置偏差。硬件接線(xiàn)圖如圖3所示。4計(jì)數(shù)開(kāi)始模塊和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)軟件以VB作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,并事先做好讀端口函數(shù)READPORT和寫(xiě)端口函數(shù)WRTEPORT以此作為公共函數(shù)放在動(dòng)態(tài)連接庫(kù)中,以備整個(gè)工程調(diào)用。軟件包括主程序、判斷計(jì)數(shù)開(kāi)始子模塊、計(jì)算并存貯模塊和計(jì)算調(diào)整脈沖模塊。(1)當(dāng)系統(tǒng)投入工作時(shí),主程序任務(wù)就是根據(jù)采集卡檢測(cè)到的代表位置信號(hào)的脈沖數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值相比較得到偏差值,調(diào)節(jié)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。并顯示出界面。程序流程圖如圖4所示。(2)判斷計(jì)數(shù)開(kāi)始模塊此模塊的任務(wù)是通過(guò)讀取8253計(jì)數(shù)器2通道數(shù)據(jù)值,與設(shè)定的一個(gè)最小值相比較,如果此計(jì)數(shù)值小于設(shè)定最小值說(shuō)明色標(biāo)傳感器脈沖信號(hào)未到,重新檢測(cè)直到大于設(shè)定值為止,流程圖如圖5所示。(3)計(jì)數(shù)并存貯模塊此模塊的任務(wù)是查詢(xún)8253計(jì)數(shù)器2通道數(shù)據(jù)值,讀出計(jì)數(shù)值并保存,流程圖如圖6所示(4)PC-6333卡底層讀端口與寫(xiě)端口函數(shù)程序(5)計(jì)算調(diào)整脈沖模塊此模塊的任務(wù)取4次測(cè)定平均值,再計(jì)算出偏差值,從計(jì)數(shù)器1寫(xiě)計(jì)數(shù)值,發(fā)出控制脈沖數(shù),流程圖如圖7所示。操作界面如圖8所示。從圖8可以看出,界面上可以顯示出脈沖總數(shù),控制脈沖數(shù),電機(jī)轉(zhuǎn)向,單擊自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)控制系統(tǒng)就可以自動(dòng)運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)中,我們用脈沖信號(hào)發(fā)生器模擬旋轉(zhuǎn)編碼器,用色標(biāo)傳感器隨機(jī)檢測(cè)色標(biāo)信號(hào)而發(fā)出的電脈沖信號(hào)模擬反饋信號(hào),形成控制系統(tǒng),效果較好。5印刷傳動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試本文應(yīng)用全數(shù)字式高性能變頻器的特殊功能脈沖串位置控制方式,它精度高,抗干擾性強(qiáng)。以全數(shù)字高性能變頻交流