CN100434273C - 机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统 - Google Patents

机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统，包括触摸屏、PCC电源模块、CPU模块、通讯卡、C模拟量输入模块、模拟量输出模块、HUB接口、伺服驱动器、光电眼、光标信号分析卡、编码器信号分析卡、伺服电机、机械减速机构、零点确认接近开关和印刷版辊；其中触摸屏是人与系统交换的上位机；PCC电源模块、CPU模块、通讯卡、C模拟量输入模块、模拟量输出模块构成下位机；HUB接口、伺服驱动器、光电眼、光标信号分析卡、编码器信号分析卡、伺服电机、机械减速机构、零点确认接近开关和印刷版辊组成控制的执行机构。该系统简化了机械结构，操作方便，控制性能的稳定，大大降低了产品的废品损耗。

Description

机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统
技术领域
本发明涉及机组式凹版印刷机的电气控制，尤其是机组式凹版印刷机的无轴传动和光电套准的自动化控制系统。
背景技术
现有的机组式凹版印刷机依靠一根传统机械主轴向各个印刷单元传递动力，动力来源于一台变频矢量控制的三相异步电机，传动精度差，机械结构复杂。目前，也有诸如西门子、力士乐等国外公司在我国印包设备中采用以伺服控制技术为核心的虚拟电子轴传动控制系统，来取代传统机械主轴，简称无轴传动。但现有的机组式凹版印刷机不管是采用传统机械主轴来实现传动，还是采用无轴传动，其各印刷色组之间的套准控制仍然依赖于其它公司提供的独立的套色系统及与其配套的机械浮动辊机构，套色系统通过每一色的浮动辊机构来改变印刷色组之间的承印料膜的长度，从而实现套印。这样，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，而且色组之间的过纸长度变长，很难实现高速、高精度的印刷工艺。
发明内容
针对所述现有技术中存在的控制精度差、机械结构复杂的缺陷，本发明的目的在于，提供一种高精度、机械结构简单的机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统，该系统包括：触摸屏、PCC电源模块、CPU模块、通讯卡、C模拟量输入模块、模拟量输出模块、HUB接口、伺服驱动器、光电眼、光标信号分析卡、编码器信号分析卡、伺服电机、机械减速机构、零点确认接近开关和印刷版辊；
其特征在于，所述的触摸屏构成用于人与系统交换的上位机；所述的PCC电源模块、CPU模块、通讯卡、C模拟量输入模块、模拟量输出模块构成下位机，用于完成整个系统的控制程序的编制和具体的工艺和数据处理；
触摸屏通过乙态网通讯电缆与通讯卡相连，通讯卡和HUB接口连接，HUB接口通过POWERLINK总线连接各个伺服驱动器，伺服驱动器分别和伺服电机、零点确认接近开关相连；伺服驱动器上有光标信号分析卡和编码器信号分析卡，其中光标信号分析卡和一个光电眼相连接，编码器信号分析卡和伺服电机相连，伺服电机通过连接的机械减速机构与印刷版辊连接，组成控制的执行机构。
本发明的机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统在硬件结构上去掉了原有印刷机中的传统套色系统和其所必须的机械浮动辊机构。也去掉了传统机械主传动轴，各个印刷单元采用独立的伺服电机配置合乎技术要求的减速机构对每一印刷单元版辊独立驱动。其带来的有益效果是：
1.在硬件结构上去掉了原有印刷机中的传统套色系统和其所必须的机械浮动辊机构，也去掉了传统机械主传动轴，行之有效的简化了机械结构，使设备更简洁。
2.控制性能的稳定、快捷和高效，以及快捷方便的初期对版大大降低了产品的废品损耗。
3.本发明在异径涂布，正印与反印转换，色组自由选择等功能的实现上，操作方便。
附图说明
图1是机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统组态图。
图中：1、触摸屏，2、以态网通讯电缆，3、PCC电源模块，4、CPU模块，5、通讯卡，6、C模拟量输入模块，7、模拟量输出模块，8、HUB接口，9、POWERLINK总线，10、伺服驱动器，11、光电眼，12、光标信号分析卡，13、编码器信号分析卡，14、伺服电机，15、机械减速机构，16、零点确认接近开关，17、印刷版辊。
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本发明的机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统是将光电套准控制系统与无轴传动控制系统结合在一起。它是由PCC电源模块3，CPU模块4，通讯卡5，模拟量输入模块6和模拟量输出模块7组成下位机，由以态网通讯电缆2，触摸屏1(上位机)，HUB接口8，POWERLINK总线9，伺服驱动器10(ACOPOS)及伺服电机14，光电眼11，光标信号分析卡12，编码器信号分析卡13，零点确认接近开关15，机械减速机构16，印刷版辊17组成控制的执行机构。
下位机完成整个系统的控制程序的编制，实现具体的工艺和数据处理。然后依赖POWERLINK总线9，将数据信号通过HUB口8传递给各个用于驱动印刷版辊17的伺服电机14的伺服驱动器10，伺服驱动器10按要求对数据进行必要的分析处理，指令相应的伺服电机驱动相应的印刷版辊17实现同步控制，伺服电机14的实际运转情况由其内部编码器反馈给伺服驱动器10上的编码器信号分析卡13，形成内闭环控制，编码器信号分析卡13将伺服电机14的实际运转情况反馈给伺服驱动器10，再由伺服驱动器10对其控制精度进行必要的修正，进一步提高印刷版辊的同步性。套色时，通过光电眼11将实际的套印误差及时反映给伺服驱动器10，伺服驱动器10(ACOPOS)对该误差信号快速处理并反馈给下位机，由下位机根据各个印刷单元的实际运转情况统一处理，调整印刷版辊17的相位，从而实现套色。
该控制系统中触摸屏是人与系统交换信息的唯一渠道。完成系统参数的读写、系统状态的监控、系统故障的提示和系统配方管理等。
由POWERLINK总线9和以态网通讯电缆2组建系统后，最关键的一步就是按程序中编写的通讯协议分配各个通讯站号。在由下位机(由PCC电源模块3、CPU模块4、通讯卡5、C模拟量输入模块6、模拟量输出模块7组成)和各印刷单元伺服驱动器组成的POWERLINK总线网络中，下位机上CPU模块4插槽中的通讯卡5的站号拨码为00，各印刷单元伺服控制器10站号依次为拨码为01到10。在由下位机，触摸屏1(即上位机)，组成的TCP/IP以太网络中，下位机上CPU模块4的站号拨码为01，触摸屏1的站号为02。
在网络组建成功后，通过C语言编程，实现必须的控制，控制系统在程序的编写中，共分为三个循环任务层来编写：在第一个循环内，一共完成六个任务：与伺服控制系统的通讯，过程控制，印刷单元的控制，套色系统的控制，张力控制及张力I/O的处理；在第二个循环内，主要完成的是远程站点控制；在第三个循环内，主要完成的是人机界面的控制。对于以上三个循环内任务的处理，下位机是按其分时多任务管理的办法进行处理的。
这一系统的开发，基于伺服系统，按习惯把每一个电机回路的控制统称为一个“轴”的控制。这样，控制对象就是若干个相互关联而又相互独立的轴的控制了。
各个轴的独立性主要表现在控制模式是一致的，他们的控制框架基本是相同的。在控制上，下位机实现具体的工艺和数据处理。然后依赖POWERLINK总线9，将数据信号通过HUB口8传递给各个用于驱动印刷版辊17的伺服电机14的伺服驱动器10，伺服驱动器10根据按要求对数据进行必要的分析处理，指令相应的贝加莱B & R伺服电机14驱动相应的印刷版辊17实现同步控制，伺服电机14的实际运转情况由其内部编码器PG反馈给伺服驱动器10上的编码器信号分析卡13，形成内闭环控制，编码器信号分析卡13将伺服电机14的实际运转情况反馈给伺服驱动器10，再由伺服驱动器10对其控制精度进行必要的修正。
它们的关联性表现在系统速度来源是统一的，它们的速度都是跟踪当前的印刷速度。各个轴反映在相应的印刷版辊17的线速度是相同的。这一关联性也确保了系统传动上的同步性。
套色时，通过光电眼11将实际的套印误差及时反映给伺服驱动器10，伺服驱动器10对该误差信号快速处理并反馈给下位机，由下位机根据各个印刷单元的实际运转情况统一处理，调整印刷版辊17的相位，从而实现套色。
在机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统中，触摸屏1是人与系统交换信息的唯一渠道。它实现系统参数的读写功能、系统状态的监控、系统故障的提示和系统配方管理等功能。

Claims (1)

1.一种机组式凹版印刷机光电套准与无轴传动一体化控制系统，该系统包括：触摸屏(1)、PCC电源模块(3)、CPU模块(4)、通讯卡(5)、C模拟量输入模块(6)、模拟量输出模块(7)、HUB接口(8)、伺服驱动器(10)、光电眼(11)、光标信号分析卡(12)、编码器信号分析卡(13)、伺服电机(14)、机械减速机构(15)、零点确认接近开关(16)和印刷版辊(17)；
其特征在于，所述的触摸屏(1)构成用于人与系统交换的上位机；所述的PCC电源模块(3)、CPU模块(4)、通讯卡(5)、C模拟量输入模块(6)、模拟量输出模块(7)构成下位机，用于完成整个系统的控制程序的编制和具体的工艺和数据处理；
触摸屏(1)通过以态网通讯电缆(2)与通讯卡(5)相连，通讯卡(5)和HUB接口(8)连接，HUB接口(8)通过POWERLINK总线(9)连接各个伺服驱动器(10)，伺服驱动器(10)分别和伺服电机(14)、零点确认接近开关(16)相连；所述的光标信号分析卡(12)和编码器信号分析卡(13)位于伺服驱动器(10)上，其中光标信号分析卡(12)和一个光电眼(11)相连接，编码器信号分析卡(13)和伺服电机(14)相连，伺服电机(14)通过连接的机械减速机构(15)与印刷版辊(17)连接，组成控制的执行机构。
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