2012最新基于伺服和网络技术的印刷机电子轴控制系统设计和实践

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1、2012最新基于伺服和网络技术的印刷机电子轴控制系统设计和实践　　胶印、柔印、凹印三足鼎立，三种方式各有所长，这是印刷技术发展到今天的必然局面。胶印以印刷精细网线见长，柔印由于水性油墨的环保优势在市场得到了很大的发展，而凹印以其印刷色差小，满版实地印刷、印品无接缝、印材适用面广、符合长版活印刷等优点而为人称道。面对这三种印刷方式的特点，只有扬长避短、兼容并蓄才是对待这一鼎立局面的正确态度。随着控制技术的发展，目前全球印刷企业用户和设备生产商都将目光聚集在了新兴控制技术――电子轴控制系统上。尤其是对于凹版印刷机，其优点更为突出。　　所

2、谓电子轴控制系统，就是对机组式凹版印刷机的各个印刷单元采用独立伺服驱动，所有印刷单元之间利用网络的快速响应性实时交换数据，在实现精确传递动力保证同步控制的同时，通过对各个印刷版辊相位的精细调节来满足图案的套准，形成虚拟电子主轴来取代传统机械主传动轴，同时简化机械传动结构和省略套色补偿机构的一种自动化伺服控制系统。　　相对而言，传统的印刷机是依靠一根传统机械主轴向各个印刷单元传递动力，机械主轴和印刷单元之间通过蜗轮蜗杆连接起来的，而机械主轴的动力来源于由矢量控制变频器控制的三相异步电动机，整个系统和结构决定了其传动精度差，机械结构复杂

3、。　　而且，在印刷机的关键环节――印刷图文的套印控制上，传统的印刷机的几乎都是通过改变色间料长的方式实现的。而要实现料长的改变，必须通过控制专门设计的浮动辊补偿机构来完成。　　目前，在我国印刷包装设备中，采用的伺服控制系统众多，诸如贝加莱、力士乐、西门子、施耐德、日本住友、日本安川等。而且很多设备制造商都在尝试利用他们的伺服控制系统来研发电子轴控制系统。电子轴控制系统在印刷机上的应用，已经成为这一行业的热门话题，同时也让我国印刷包装设备行业进入到了电子轴控制时代。　　1电子轴控制系统的种类　　用于机组式凹版印刷机的电子轴控制系统，随

4、着技术的发展，分为两大流派。第一种为复合式流派，即传动系统和套色控制相互独立；第二种为集成式流派，即传动系统和套色控制融为一体。这两大流派在实际的应用和实践中，自然形成了机组式凹版印刷机的电子轴控制系统得三大类别。　　（1）亚电子轴控制系统　　是一种仅仅去掉了传统机械主传动轴，每一印刷单元采用独立驱动机构，以保证印刷版辊速度同步的控制系统。它保留了套色系统所需的浮动辊结构，套色系统是完全独立的，与传动毫无关联。由于传动和套准控制系统两者的相对独立性，控制上很难达到稳定和一致。再者，系统所必须的浮动辊机构仍然使机械结构复杂化，而且色组

5、之间的过纸长度变长，很难实现高速、高精度的印刷工艺。　　它是所有机组式凹版印刷机电子轴控制系统的前身。　　（2）准电子轴控制系统　　是一种去掉了传统机械主传动轴，也去掉了套色系统所需的浮动辊结构，每一印刷单元采用独立驱动机构，以保证印刷版辊速度同步，同时，由相对独立的套色系统提供已经经过处理的套色误差信号，由该无轴控制系统结合速度同步信号，统一协调工作的控制系统。　　它是亚电子轴控制系统的发展和进化。　　（3）统一型电子轴控制系统　　该系统采用以伺服控制技术为核心的虚拟电子轴传动来取代传统机械主传动轴，彻底摒弃传统套色系统所需的浮动

6、辊结构，通过对各个印刷版辊相位的精细调节来满足图案的套准，将伺服传动和套色溶为一体，直接作用于印刷版辊的一种电子轴控制系统。　　它是一种真正意义上的电子轴控制系统。这也是下面主要探讨的主题。　　2统一型电子轴控制系统的组成和工作原理　　统一型电子轴控制系统，立足于简化机械结构和提升控制性能。它以高精度、高印速、高套准见长于所有的印刷机控制技术。　　图1为机组式凹版印刷机无轴传动控制系统简化原理图，它表示出了系统的硬件配置和网络结构。　　2.1系统的硬件构成　　用途不同的印刷机，所需的印刷单元不同，印刷单元所配置的伺服功率也不同，下面

7、以一台八色机组式凹版印刷机为例来介绍统一型电子轴控制系统。该系统的硬件组成如图2所示。　　整个系统采用贝加莱PP320触摸屏作为HMI（人机界面），也可看成是上位机。它实现系统参数的输入和显示、系统状态的监控、套印状态的监控、系统故障的提示和系统配方管理等功能。　　X20系列PCC（可编程控制计算机）系统作为下位机，其CPU采用X20CP1486，是整个系统的核心。它具备附加I/O处理器和浮点处理器FPU,单步指令周期最快为0.01us，任务循环周期可止200us,支持RS232、EtherNetPOWERLINK、CANopen、

8、X2XLINK和USB等多种通讯接口。　　ACOPOS伺服控制器和伺服电机作为驱动单元。用于位置信号反馈的编码器通过硬件倍频可产生有效脉冲为400万线/转，系统控制精度高达0.001mm。在高达600米/分的印刷速度下仍能获得比机械轴