基于msd系列的包装印刷生产线位置控制

基于msd系列的包装印刷生产线位置控制

1印刷印刷生产线为了满足现代货物包装精致的要求，提高包装印刷生产线的位置跟踪精度要求变得越来越重要。将各类先进技术以群体综合应用方式应用于包装线上,以谋求实现包装印刷生产线高自动化、高效能已迫在眉捷。而全数字化交-直-交流变频伺服驱动器MSD0421A控制精度高、响应速度快、抗干扰性强,将它与智能数据采集卡PC-6333一起应用于包装线上形成闭环位置控制器有非常重要的意义。它解决了包装印刷上靠人工进行初始定位难,定位误差大,动态调节慢,传动中易错位,套色较困难等许多问题。2软件系统设计我们使用的日本松下变频器,采用了专用的数字信号处理器(DSP芯片),硬件标准化,通用化,是一个多微处理器全数字化的闭环控制系统。系统软件中有操作系统、数据传输、监视、诊断及标准功能模块子程序等。在应用中采用图形编程语言,根据不同的传动系统结构,把系统所需要的模块调出并组接起来,就构成一个专用的控制系统。实际上它是一种实时控制系统的可编程控制器,由于微处理器作为控制系统的核心部件,不仅可以按照各种控制思想及数学模型进行在线快速计算与控制,而且还有监视、显示、保护、故障自诊及自复原等功能。(1)脉冲串位置控制MSD全数字式变频器功能强大,适用于高性能位置控制器,它有38个参数设置,6种控制方式,其中脉冲串位置控制最为独特。因为它使用一定频率的脉冲信号作为代表位置命令的输入信号,在复杂的工作现场中,它比模拟速度输入信号精度高,抗干扰性强。(2)监视和操作机构·MSD系列具有的各种参数可以用来调节系统的特性和功能,正确设定这些参数,可以使系统获得最好的运动状态。·监视功能,如偏差脉冲数监视、电动机转速监视、电动机转矩监视。·显示CNI/F的输入/输出控制信号状态。·MSD系列内部的动态制动可用于紧停。·保护功能,如:过压保护、过流保护、过速保护等。·由计算机对MSD进行监视和操作。通过RS232C串行接口,可将计算机与MSD相连,并且由计算机对MSD进行控制和操作,用户可以通过计算机对所连的MSD进行参数设置和修改,也可以通过计算机的CRT来监视MSD的工作情况。(3)位置脉冲串控制·试运行时电机轴上不加负载,由于电机加减速有冲突,必须固定电机。·如果用带制动器的电机先释放制动器。·在没:有加主电源前,先加DC12-24电压。·当SERVO-ON时,电机就处于待运行状态。·在位置控制方式时,使偏差计数器零信号CL释放,使脉冲指令禁止信号1NH释放,电机就处于SERVO-LOCK状态。·置参数NO.02为零,此方式是位置(脉冲串)控制方式。·设置参数NO.29为参数值,电机转速正比于输入脉冲频率f*P25/P26*P27=2500*4*n/60,3印刷误差检测套印出现误差有诸多原因,例如导辊和压辊的平行度转动不灵活,运动平衡不良,张力的波动,印料厚薄不均,印料热变形及印版辊的直径误差等,这种套印偏差在性质上是连续变化的,而误差也不是定量,所以必须不断地监视套印误差并及时加以修正。人工套色时通常由印刷工肉眼观察套印误差,凭经验手动调节修正辊的移动来补偿套印误差,因而大大限制了印刷速度及套色精度。而采用自动套色系统则可以提高印刷速度和套色精度。图1为凹版印刷机生产线的印刷过程简图(仅画出前面4个印刷单元)印刷机由开卷机运行依次经过各印刷单元,进行各色的印刷和烘干,由收卷机进行收卷。每色印刷都会在印料的边缘印上已供套色用的色标,每个相邻颜色的标志线在套印精确时应相互平行,垂直(纵向)相距20mm。图1中光电扫描头S1检测由1单元和2单元印出的色标,如果相邻两色标间隙不等于20mm,则说明套印出现了偏差。偏差经微处理器进行运算,输出控制信号驱动执行机构,使相应的套色修正辊ML上下移动来延长或缩短上一单元印刷版辊到该单元印刷版辊的行程来动态修正。各单元印刷套色以前一单元印出的色标为基础。4电脉冲信号的采集控制原理:整个传动系统由最初轴头上安装一台旋转编码器,随着传动系统的运转,编码器发出连续的脉冲信号,即每转有n个脉冲,根据辊子周长,可换算出20mm相当于多少个脉冲,作为工控机的输入信号。每个色辊后装一台色标传感器,可以检测印品上的色标,把检测到的信号反馈到计算中,由软件控制输出控制量,调节色辊相对位置,消除印刷错位。在套色印刷中,我们采用改变印版滚筒的转动角度以达到调整印刷位置的目的,其闭环控制如图2所示。图2中检测装置为色标传感器,它把检测到的色标信号转化为电脉冲信号送入采集卡中定时器2的GATE2中(即8253的16脚),旋转编码器发出连续的脉冲信号输入到定时器2的CLK2中(即8253的18脚),定时器2的工作方式处于方式1,在这种方式中,当CPU写完控制字后(WR的上升沿),输出将保持为高电平。当CPU写完计数值后,计数器并不开始计数,直到外部门控脉冲GATE2启动之后的下一个CLK脉冲的下降沿开始计数,输出OUT变低。在计数过程中,外部可发生门控脉冲进行再触发。在再触发上升沿之后的一个CLK脉冲的下降沿,计数器将重新开始计数。因此,我们把色标传感器的电脉冲信号输入到门控信号GATE2中,启动旋转编码器发出的脉冲信号计数,以达到测定位置的目的。执行机构是交流伺服系统,它由PC-6333卡直接驱动,工控机把检测到的位置信号与内存中预先测定好的标准值相比较得到偏差值,然后按照控制算法根据脉冲偏差计算出该发生多少个脉冲进行补偿,补偿脉冲由采集卡中的定时器1的OUT信号与脉冲串信号相与得到。定时器1工作方式处于方式0,在这种方式,当控制字CW(CONTROLWORD)写入控制字寄存器,则使OUT输出端变低;要开始计数GATE信号必须为高电平。则在写入计数初值后,通道开始计数,在计数过程中OUT线一直维持为低,直到计数为“0”时,OUT输出变高。GATE1处于高电平,这在软件中只要定时器1中写入补偿的脉冲数即可。补偿的脉冲数输出到交流驱动器MSM042A中,驱动器处于脉冲串位置控制方式,电机正转或反转一定的角度修正位置偏差。硬件接线图如图3所示。4计数开始模块和数据通讯系统软件以VB作为开发语言,并事先做好读端口函数READPORT和写端口函数WRTEPORT以此作为公共函数放在动态连接库中,以备整个工程调用。软件包括主程序、判断计数开始子模块、计算并存贮模块和计算调整脉冲模块。(1)当系统投入工作时,主程序任务就是根据采集卡检测到的代表位置信号的脉冲数与标准值相比较得到偏差值,调节电机正转或反转。并显示出界面。程序流程图如图4所示。(2)判断计数开始模块此模块的任务是通过读取8253计数器2通道数据值,与设定的一个最小值相比较,如果此计数值小于设定最小值说明色标传感器脉冲信号未到,重新检测直到大于设定值为止,流程图如图5所示。(3)计数并存贮模块此模块的任务是查询8253计数器2通道数据值,读出计数值并保存,流程图如图6所示(4)PC-6333卡底层读端口与写端口函数程序(5)计算调整脉冲模块此模块的任务取4次测定平均值,再计算出偏差值,从计数器1写计数值,发出控制脉冲数,流程图如图7所示。操作界面如图8所示。从图8可以看出,界面上可以显示出脉冲总数,控制脉冲数,电机转向,单击自动调节整个控制系统就可以自动运行。在实验中,我们用脉冲信号发生器模拟旋转编码器,用色标传感器随机检测色标信号而发出的电脉冲信号模拟反馈信号,形成控制系统,效果较好。5印刷传动控制系统测试本文应用全数字式高性能变频器的特殊功能脉冲串位置控制方式,它精度高,抗干扰性强。以全数字高性能变频交流