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貝加萊瓦楞紙前沿送紙機構伺服控制系統(tǒng)

2014/6/13 19:36:01

1、系統(tǒng)開發(fā)起源

　　對于瓦楞紙開槽印刷機而言，前沿送紙機構的送紙精度對于印刷質量而言至關重要，傳統(tǒng)的送紙機構均采用高精度機械凸輪機構進行送紙的控制，這套機械凸輪價格上萬美元，并且需要經常性的維護，由于磨損而會導致精度的降低，當在不同長度的印刷時都需要機械的反復調校，耗費時間，這使得它成為了系統(tǒng)的瓶頸。

　　在與國內某知名廠商的交流過程中，貝加萊ACOPOS系列驅動器中內置的電子凸輪(CAM)應用得到了該廠商的濃厚興趣，在瓦楞紙橫切、電子產品分揀與測試、印刷套色控制等領域CAM技術都有著良好的應用背景，這使得雙方探討在送紙機構上采用電子凸輪來實現高精度送紙的可能性。

2、電子凸輪取代機械凸輪

　　兩臺伺服軸跟隨主軸（主軸信號由連接在接紙輥上的編碼器提供）做電子凸輪運動完成送紙，一臺伺服帶動三組送紙輥，另一臺控制抬板按相位升降；要求每分鐘送紙速度最高250張/min；送紙精度要求在整個速度范圍內0.5毫米之內；

　　送紙機構由一個5.7Power Panel控制與顯示集成的HMI進行控制與操作，外部按鈕“單張送紙”、“連續(xù)送紙”、“停止送紙”、“加速”、“減速”等不用另外添加IO模塊，用伺服外部輸入Trigger1、Trigger2、reference等代替輸入即可。

　　編碼器連接在接紙輥上，而接紙輥與印刷(模切)輥比為XX：XX，實際工作中兩滾線速度相同，所以編碼器通過裝置保持與印刷輥(模切)相位1：1。因為外接編碼器相位始終與印刷(模切)輥保持一致，編碼器可以選用高精度單圈增量式編碼器，我們在實際項目中選用的是2500線增量式帶差分信號的編碼器；R相作為送紙啟動角度的參考點。

　　最大送紙速度250張/min（條件為紙寬小于1150mm，如果紙張寬度超過則隔張送紙）；每次送紙送紙輥伺服軸都會在編碼器一圈的固定相位中作一次加速、同步、減速的凸輪運動，以寬度小于1150mm為例，送紙速度達到250張/min時，一秒鐘要進行4.17次凸輪運動；紙張寬度最小為320mm，最寬為1600mm。

　　伺服采用powerlink總線：考慮到高速控制的實時性，兩臺伺服軸的運動狀態(tài)觸發(fā)及數據交換都具有高速實時性，確保了控制的高精度。

3、送紙過程時序控制

　　在接紙輥編碼器旋轉到設定相位時，抬板放下，使瓦楞紙與送紙輥充分接觸；然后啟動送紙輥電機，在如上圖所示的134mm的距離內加速到接紙輥的線速度，進入同步傳送；當接紙輥編碼器轉到相應相位時，抬板抬起，等到瓦楞紙與送紙輥充分脫離后，觸發(fā)送紙軸減速（在規(guī)定相位里減至0速），然后等待下一次送紙時機。

控制時序圖如下所示：

時序（1）（7）等待相位；

時序（2）抬板放下相位；

時序（3）送紙軸加速相位；

時序（4）（5）送紙軸同步相位；

時序（5）抬板抬起相位；

時序（6）送紙軸減速相位；

時序（7）（1）等待相位；

注：以上相位總和為360度，具體動作相位分配請在項目實施中確定調整。

4、系統(tǒng)配置

　　該系統(tǒng)配置如下，B&R的Power Panel由于其設計為控制、顯示與操作于一體，系統(tǒng)結構簡單，通過在Power Panel后的通信卡連接驅動器，而且外接的編碼器可以直接插入到ACOPOS伺服驅動器。

5、系統(tǒng)特點

　　5.1電子凸輪計算速度更快

　　ACOPOS采用插入式模塊方式，可以直接將外接編碼器的主軸信號輸入，由驅動器內部直接計算而無需像傳統(tǒng)的PLC需要反饋到PLC的高速計數模塊然后到運動控制模塊再反饋給驅動器，因此，它可以完成非常高速的電子凸輪同步,對于ACOPOS而言其刷新速率在uS級。

　　5.2Ethernet POWERLINK技術

　　Ethernet POWERLINK是100Mbps的高速實時以太網技術，在這個應用中，通過其直接交叉通信功能（Direct Cross-Traffic）,這項功能使得兩個ACOPOS之間直接進行同步計算，而無需通過主控制器PLC來協調即可，這一機制使得軸與軸之間的通信傳輸過程大為簡化，從而提高了系統(tǒng)的刷新速度。

　　該系統(tǒng)目前已經投入批量，送紙速度與精度均良好滿足預先設計的系統(tǒng)要求，而且相較以前的系統(tǒng)而言成本也得到了大幅度的下降。