Trio運(yùn)動(dòng)控制器在12套色圓網(wǎng)印花機(jī)中的應(yīng)用
一、設(shè)備的要求
圓網(wǎng)印花機(jī)是一種使用圓形鎳網(wǎng)，在白色坯布上連續(xù)印制各色圖案的專用加工設(shè)備。適合印一些比較小的分布有規(guī)律的圖案。工作原理類似套色印刷機(jī)，每個(gè)圓形鎳網(wǎng)套印一個(gè)花色。圓網(wǎng)印花整機(jī)包括進(jìn)布、印花段、烘房、落布這四大部分。
印花段是由主電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)輥?zhàn)?，輥?zhàn)訋?dòng)厚2mm多的氨脂導(dǎo)帶轉(zhuǎn)動(dòng)。由直徑較小的被動(dòng)輥拉緊導(dǎo)帶，使輥?zhàn)优c導(dǎo)帶間無打滑，導(dǎo)帶在兩輥間形成一平面，坯布貼緊導(dǎo)帶經(jīng)由第一色網(wǎng)到最后一色網(wǎng)。最后進(jìn)入烘房將布烘干。只要圓網(wǎng)與導(dǎo)帶速度同步，且各圓網(wǎng)間相位沒有誤差，就能保證在高速運(yùn)動(dòng)中達(dá)到較高的印花精度（0.1mm~0.05mm）。早期的圓網(wǎng)印花機(jī)是通過1：1的機(jī)械減速箱長(zhǎng)軸傳動(dòng)方式來同步導(dǎo)帶和網(wǎng)子，機(jī)械傳動(dòng)間隙和磨損對(duì)印花精度直接影響。
二、技術(shù)分析
導(dǎo)帶由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主輥（也可用變頻+電機(jī)，視成本要求定），并用一個(gè)編碼器采集主輥的角速度。由專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器控制。
12個(gè)網(wǎng)頭由12臺(tái)伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，由專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器控制同步，通過編碼器采集的主輥角速度精確跟蹤布速。
12個(gè)網(wǎng)頭，可自動(dòng)調(diào)整相位實(shí)現(xiàn)精確對(duì)花。（但用戶要求在每個(gè)網(wǎng)頭配有按鈕操作，控制電機(jī)的起停用于選擇哪些電機(jī)投入運(yùn)行和以及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)花）。
進(jìn)布、烘房、落布的傳動(dòng)采用變頻器+電機(jī)。
整個(gè)工藝中的溫度、壓力、機(jī)械、電氣部分必須結(jié)合起來。包括進(jìn)布導(dǎo)帶速度，印花時(shí)的刮漿刀，烘房導(dǎo)帶速度、烘房溫度控制等。系統(tǒng)中會(huì)需要較多的I/O控制，所以需再選擇PLC。
人機(jī)界面。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各網(wǎng)頭工作狀態(tài)、故障及導(dǎo)帶速度，以便操作人員隨時(shí)掌握印花效果及時(shí)處理。運(yùn)動(dòng)控制器和PLC各配一個(gè)彩色觸摸屏。
三、電氣配置
1、運(yùn)動(dòng)控制器：考慮到軸數(shù)較多，為了減少了連線，本案采用CAN總線通訊控制坯布輸送和圓網(wǎng)的同步。完全數(shù)字化控制，系統(tǒng)的可靠性和抗干能力都大大提高。需要采用一個(gè)13軸半的控制器（半軸是指一個(gè)編碼器的輸入通道），具備2個(gè)MODBUS通訊口。各方面考慮，選用英國(guó)trio的數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器MC224。
2、觸摸屏：采用臺(tái)灣施美特的PV104-VNT共2塊。
3、PLC：采用松下FPX系列
4、伺服電機(jī)和減速機(jī)：需要采用帶CAN總線通訊的電機(jī)，同時(shí)圓網(wǎng)的電機(jī)的編碼器需為絕對(duì)式（實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)花需要），經(jīng)考慮選用德國(guó)berglahr公司的LXM系列伺服。該系列伺服具有優(yōu)越的歐洲伺服的品質(zhì)，CAN總線、profibus總線方式可選，高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，編碼器有14位和17位sin/cos絕對(duì)式編碼器可選，可選三相380VAC供電。
減速機(jī)選用德國(guó)MOTEC品牌的一款合資產(chǎn)品APX系列，該系列減速機(jī)有較高的性價(jià)比，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，與國(guó)內(nèi)同等價(jià)位的減速機(jī)相比精度高（一級(jí)5弧分背隙），抗扭剛性好，傳遞效率更高。
具體配置如下：
主輥傳動(dòng)電機(jī)：LXM05A34N4+BRH1103P+APX115-10
圓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)：LXM05A22N4+BRH1101P+APX90-10
5、導(dǎo)帶傳動(dòng)系統(tǒng)所有編碼器：采用德國(guó)雷諾德增量式編碼器GEL260。配置為每轉(zhuǎn)輸出4096脈沖。
四、控制過程
1、印前準(zhǔn)備。如加漿，預(yù)熱烘房等。
2、每次印新的花色前都有一段引布。這期間做對(duì)花，即12個(gè)圓網(wǎng)的位置做調(diào)整，使這12個(gè)圓網(wǎng)保持相位一致。本案因選用了帶絕對(duì)式編碼器的電機(jī)，可以通過程序設(shè)置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)花。（一般的用法是通過每個(gè)網(wǎng)頭配的起停按鈕來手動(dòng)對(duì)花，對(duì)花的精度取決于工人的經(jīng)驗(yàn)）
3、刮漿刀開始印花由加在主輥側(cè)的編碼器采集主棍（即導(dǎo)帶）的速度，把這個(gè)編碼器信號(hào)接入運(yùn)動(dòng)控制器MC224。利用MC224的同步功能控制12臺(tái)伺服與導(dǎo)帶速度一致。
4、坯布貼緊導(dǎo)帶以設(shè)定速度前行，被與坯布保持同一線速度的帶有不同圖案或色彩的圓網(wǎng)依次滾過，逐次印上12種圖案或色彩。最后形成了具有12種色彩的花布。然后送入烘房加熱吹風(fēng)干燥，落布，卷布。完成。
圓網(wǎng)印花機(jī)是一種使用圓形鎳網(wǎng)，在白色坯布上連續(xù)印制各色圖案的專用加工設(shè)備。適合印一些比較小的分布有規(guī)律的圖案。工作原理類似套色印刷機(jī)，每個(gè)圓形鎳網(wǎng)套印一個(gè)花色。圓網(wǎng)印花整機(jī)包括進(jìn)布、印花段、烘房、落布這四大部分。
印花段是由主電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)輥?zhàn)?，輥?zhàn)訋?dòng)厚2mm多的氨脂導(dǎo)帶轉(zhuǎn)動(dòng)。由直徑較小的被動(dòng)輥拉緊導(dǎo)帶，使輥?zhàn)优c導(dǎo)帶間無打滑，導(dǎo)帶在兩輥間形成一平面，坯布貼緊導(dǎo)帶經(jīng)由第一色網(wǎng)到最后一色網(wǎng)。最后進(jìn)入烘房將布烘干。只要圓網(wǎng)與導(dǎo)帶速度同步，且各圓網(wǎng)間相位沒有誤差，就能保證在高速運(yùn)動(dòng)中達(dá)到較高的印花精度（0.1mm~0.05mm）。早期的圓網(wǎng)印花機(jī)是通過1：1的機(jī)械減速箱長(zhǎng)軸傳動(dòng)方式來同步導(dǎo)帶和網(wǎng)子，機(jī)械傳動(dòng)間隙和磨損對(duì)印花精度直接影響。
二、技術(shù)分析
導(dǎo)帶由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主輥（也可用變頻+電機(jī)，視成本要求定），并用一個(gè)編碼器采集主輥的角速度。由專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器控制。
12個(gè)網(wǎng)頭由12臺(tái)伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，由專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器控制同步，通過編碼器采集的主輥角速度精確跟蹤布速。
12個(gè)網(wǎng)頭，可自動(dòng)調(diào)整相位實(shí)現(xiàn)精確對(duì)花。（但用戶要求在每個(gè)網(wǎng)頭配有按鈕操作，控制電機(jī)的起停用于選擇哪些電機(jī)投入運(yùn)行和以及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)花）。
進(jìn)布、烘房、落布的傳動(dòng)采用變頻器+電機(jī)。
整個(gè)工藝中的溫度、壓力、機(jī)械、電氣部分必須結(jié)合起來。包括進(jìn)布導(dǎo)帶速度，印花時(shí)的刮漿刀，烘房導(dǎo)帶速度、烘房溫度控制等。系統(tǒng)中會(huì)需要較多的I/O控制，所以需再選擇PLC。
人機(jī)界面。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各網(wǎng)頭工作狀態(tài)、故障及導(dǎo)帶速度，以便操作人員隨時(shí)掌握印花效果及時(shí)處理。運(yùn)動(dòng)控制器和PLC各配一個(gè)彩色觸摸屏。
三、電氣配置
該段控制框圖如下：
1、運(yùn)動(dòng)控制器：考慮到軸數(shù)較多，為了減少了連線，本案采用CAN總線通訊控制坯布輸送和圓網(wǎng)的同步。完全數(shù)字化控制，系統(tǒng)的可靠性和抗干能力都大大提高。需要采用一個(gè)13軸半的控制器（半軸是指一個(gè)編碼器的輸入通道），具備2個(gè)MODBUS通訊口。各方面考慮，選用英國(guó)trio的數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器MC224。
2、觸摸屏：采用臺(tái)灣施美特的PV104-VNT共2塊。
3、PLC：采用松下FPX系列
4、伺服電機(jī)和減速機(jī)：需要采用帶CAN總線通訊的電機(jī)，同時(shí)圓網(wǎng)的電機(jī)的編碼器需為絕對(duì)式（實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)花需要），經(jīng)考慮選用德國(guó)berglahr公司的LXM系列伺服。該系列伺服具有優(yōu)越的歐洲伺服的品質(zhì)，CAN總線、profibus總線方式可選，高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，編碼器有14位和17位sin/cos絕對(duì)式編碼器可選，可選三相380VAC供電。
減速機(jī)選用德國(guó)MOTEC品牌的一款合資產(chǎn)品APX系列，該系列減速機(jī)有較高的性價(jià)比，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，與國(guó)內(nèi)同等價(jià)位的減速機(jī)相比精度高（一級(jí)5弧分背隙），抗扭剛性好，傳遞效率更高。
具體配置如下：
主輥傳動(dòng)電機(jī)：LXM05A34N4+BRH1103P+APX115-10
圓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)：LXM05A22N4+BRH1101P+APX90-10
5、導(dǎo)帶傳動(dòng)系統(tǒng)所有編碼器：采用德國(guó)雷諾德增量式編碼器GEL260。配置為每轉(zhuǎn)輸出4096脈沖。
四、控制過程
1、印前準(zhǔn)備。如加漿，預(yù)熱烘房等。
2、每次印新的花色前都有一段引布。這期間做對(duì)花，即12個(gè)圓網(wǎng)的位置做調(diào)整，使這12個(gè)圓網(wǎng)保持相位一致。本案因選用了帶絕對(duì)式編碼器的電機(jī)，可以通過程序設(shè)置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)花。（一般的用法是通過每個(gè)網(wǎng)頭配的起停按鈕來手動(dòng)對(duì)花，對(duì)花的精度取決于工人的經(jīng)驗(yàn)）
3、刮漿刀開始印花由加在主輥側(cè)的編碼器采集主棍（即導(dǎo)帶）的速度，把這個(gè)編碼器信號(hào)接入運(yùn)動(dòng)控制器MC224。利用MC224的同步功能控制12臺(tái)伺服與導(dǎo)帶速度一致。
4、坯布貼緊導(dǎo)帶以設(shè)定速度前行，被與坯布保持同一線速度的帶有不同圖案或色彩的圓網(wǎng)依次滾過，逐次印上12種圖案或色彩。最后形成了具有12種色彩的花布。然后送入烘房加熱吹風(fēng)干燥，落布，卷布。完成。
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