CN104772975A - 一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，结构为：CPU模块依次与通讯模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块连接，通讯模块的第一端口通过交换机与触摸屏连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块用于程序与触摸屏和各伺服驱动器之间的通讯，本发明还公开了一种机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，解决了现有技术中存在的机组式全伺服圆网印刷压纹机张力控制稳定性差、套色精度差、机械结构复杂的问题。

Description

一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置及控制方法
技术领域
本发明属于壁纸压纹技术领域，涉及一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，本发明还涉及一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置的控制方法。
背景技术
现有的用于墙壁纸机组式全伺服圆网印刷压纹机通过一根机械主轴连接各个圆网印刷单元和压花单元，其张力控制稳定性差、套色精度差、机械结构复杂，目前，在我国用于墙壁纸圆网印刷压纹设备中也有采用伺服控制来取代传统机械主轴，他们采用的是将料膜用胶水粘在传送带上进行印刷，这样料膜在各色烘箱里面的伸缩量无法控制，导致整机套色稳定性差、张力无法控制、套色不稳定，再者料膜背面粘有胶水使得在墙壁纸在使用时有脱胶现象出现，其很难实现高速度、高精度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，解决了现有技术中存在的机组式全伺服圆网印刷压纹机张力控制稳定性差、套色精度差、机械结构复杂的问题。
本发明的另一目的是提供一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置的控制方法。
本发明所采用的第一技术方案是，机组式全伺服圆网印刷压纹装置，结构为：CPU模块依次与通讯模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块连接，通讯模块的第一端口通过交换机与触摸屏连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块用于程序与触摸屏和各伺服驱动器之间的通讯。
本发明第一技术方案的特点还在于，
通讯模块通过工业总线分别与圆网伺服驱动器、水冷伺服驱动器和压纹辊伺服驱动器连接，圆网伺服驱动器、水冷伺服驱动器和压纹辊伺服驱动器均通过各自的伺服电机、机械减速机构与圆网、水冷辊、压纹辊连接，圆网伺服驱动器、水冷伺服驱动器和压纹辊伺服驱动器和各自的伺服电机之间还连接有伺服编码器，伺服编码器用于反馈伺服电机的转速并传送到CPU模块中，形成闭环控制，这样的串行连接组成一个伺服控制环。
本发明所采用的第二技术方案是，机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，基于机组式全伺服圆网印刷压纹装置，具体按以下步骤实施：
步骤1、对圆网、水冷辊、压纹辊对应的伺服驱动器进行站号分配，伺服驱动器拨码依次为01到18，触摸屏的网址设置必须与CPU模块的网络地址在同一网段；
步骤2、启动时，CPU模块计算发出数字量速度信号V1，通讯模块通过工业总线把V1送到对应的各圆网伺服驱动器、水冷伺服驱动器和压纹辊伺服驱动器，各个伺服电机的数字量速度信号V1数通过伺服编码器反馈到CPU模块中，确保程序计算出的速度V1准确的传送到伺服电机，数字量速度信号V1的计算公式如下：
V1＝V2*K*I*D1/D1
式中，I为传动比，V2为程序速度，K为对应伺服编码器的分辨率，D1为圆网、水冷辊、压纹辊各自的周长，D1的值在触摸屏中设置，用于微量调节圆网、水冷辊、压纹辊的速度V1，保证圆网、水冷辊、压纹辊线速度一致，使整机达到同步运转；
步骤3、步骤2中圆网、水冷辊、压纹辊线速度达到一致后，通过圆网、压纹辊的相位补偿模式进行套色，套色距离计算公式如下：
S＝V3T，
式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给圆网伺服驱动器、压纹辊伺服驱动器原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让圆网伺服驱动器、压纹辊伺服驱动器额外运行距离S，从而实现精确的套色。
本发明第二技术方案的特点还在于，
步骤2中的V2的取值范围为0～60m/min。
本发明的有益效果是，机组式全伺服圆网印刷压纹装置，在硬件结构上去掉了原有墙壁纸印刷机上的机械主轴传动系统使设备更操作更人性化、简单化；机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，由于在各个色组上水冷辊采用伺服电机控制，有效的控制各个色组之间的张力，使整机的控制性能稳定；套色采用伺服电机的相位控制模式，去掉了以前机械套色系统及套色用浮辊，保证了套色的精确性，从而提高成品率。
附图说明
图1是本发明一种利用机组式全伺服圆网印刷压纹装置的结构示意图。
图中，1.触摸屏，2.CPU模块，3.通讯模块，4.模拟量输入输出模块，5.数字量输入输出模块，6.交换机，7.工业总线，8.圆网伺服驱动器，9.伺服电机，10.机械减速机构，11.伺服编码器，12.圆网，13.水冷辊，14.压花辊，15.水冷伺服驱动器，16.压纹辊伺服驱动器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，如图1所示，具体结构为：CPU模块2依次与通讯模块3、模拟量输入输出模块4、数字量输入输出模块5连接，通讯模块3的第一端口通过交换机6与触摸屏1连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块5控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块4用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块3用于程序与触摸屏1和各伺服驱动器之间的通讯，通讯模块3通过工业总线7分别与圆网伺服驱动器8、水冷伺服驱动器15和压纹辊伺服驱动器16连接，圆网伺服驱动器8、水冷伺服驱动器15和压纹辊伺服驱动器16均通过各自的伺服电机9、机械减速机构10与圆网12、水冷辊13、压纹辊14连接，圆网伺服驱动器8、水冷伺服驱动器15和压纹辊伺服驱动器16和各自的伺服电机9之间还连接有伺服编码器11，伺服编码器11用于反馈伺服电机9的转速并传送到CPU模块2中，形成闭环控制，这样的串行连接组成一个伺服控制环。
机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，基于机组式全伺服圆网印刷压纹装置，具体按以下步骤实施：
步骤1、对圆网12、水冷辊13、压纹辊14对应的伺服驱动器进行站号分配，伺服驱动器拨码依次为01到18，触摸屏1的网址设置必须与CPU模块2的网络地址在同一网段；
步骤2、启动时，CPU模块2计算发出数字量速度信号V1，通讯模块3通过工业总线7把V1送到对应的各圆网伺服驱动器8、水冷伺服驱动器15和压纹辊伺服驱动器16，各个伺服电机9的数字量速度信号V1数通过伺服编码器11反馈到CPU模块2中，确保程序计算出的速度V1准确的传送到伺服电机9，数字量速度信号V1的计算公式如下：
V1＝V2*K*I*D1/D1
式中，I为传动比，V2为程序速度，V2的取值范围为0～60m/min，K为对应伺服编码器11的分辨率，D1为圆网12、水冷辊13、压纹辊14各自的周长，D1的值在触摸屏1中设置，用于微量调节圆网12、水冷辊13、压纹辊14的速度V1，保证圆网12、水冷辊13、压纹辊14线速度一致，使整机达到同步运转；
步骤3、步骤2中圆网12、水冷辊13、压纹辊14线速度达到一致后，通过圆网12、压纹辊14的相位补偿模式进行套色，套色距离计算公式如下：
S＝V3T，
式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给圆网伺服驱动器8、压纹辊伺服驱动器16原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让圆网伺服驱动器8、压纹辊伺服驱动器16额外运行距离S，从而实现精确的套色。
本发明中，各个伺服驱动器和相对应的伺服电机组成一个单独的伺服控制单元，按照习惯称之为“伺服轴”，每个伺服轴都具有独立性而又相互关联，各个伺服轴的独立性表现为，他们的控制模式基本是相同的，在具体的工艺要求下伺服电机的速度或启停是不同的，在控制上，具体的工艺要求和数据处理通过工业总线传送给相对应的伺服驱动器、伺服电机、圆网、水冷辊、压花辊，伺服电机的实际转速通过后面的伺服编码器反馈给伺服驱动器形成闭环控制，再由伺服驱动器对伺服电机进行速度修正，使其运行速度和下位机给定速度保持一致，它们的关联性表现在，在生产过程中它们的线速度都保持一致，这样就保证了整机张力的稳定。

Claims (4)

1.一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，其特征在于，CPU模块(2)依次与通讯模块(3)、模拟量输入输出模块(4)、数字量输入输出模块(5)连接，通讯模块(3)的第一端口通过交换机(6)与触摸屏(1)连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块(5)控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块(4)用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块(3)用于程序与触摸屏(1)和各伺服驱动器之间的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种机组式全伺服圆网印刷压纹装置，其特征在于，通讯模块(3)通过工业总线(7)分别与圆网伺服驱动器(8)、水冷伺服驱动器(15)和压纹辊伺服驱动器(16)连接，圆网伺服驱动器(8)、水冷伺服驱动器(15)和压纹辊伺服驱动器(16)均通过各自的伺服电机(9)、机械减速机构(10)与圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)连接，圆网伺服驱动器(8)、水冷伺服驱动器(15)和压纹辊伺服驱动器(16)和各自的伺服电机(9)之间还连接有伺服编码器(11)，伺服编码器(11)用于反馈伺服电机(9)的转速并传送到CPU模块(2)中，形成闭环控制，这样的串行连接组成一个伺服控制环。
3.一种机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，基于权利要求1所述的装置，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1、对圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)对应的伺服驱动器进行站号分配，伺服驱动器拨码依次为01到18，触摸屏(1)的网址设置必须与CPU模块(2)的网络地址在同一网段；
步骤2、启动时，CPU模块(2)计算发出数字量速度信号V1，通讯模块(3)通过工业总线(7)把V1送到对应的各圆网伺服驱动器(8)、水冷伺服驱动器(15)和压纹辊伺服驱动器(16)，各个伺服电机(9)的数字量速度信号V1数通过伺服编码器(11)反馈到CPU模块(2)中，确保程序计算出的速度V1准确的传送到伺服电机(9)，数字量速度信号V1的计算公式如下：
V1＝V2*K*I*D1/D1
式中，I为传动比，V2为程序速度，K为对应伺服编码器(11)的分辨率，D1为圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)各自的周长，D1的值在触摸屏(1)中设置，用于微量调节圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)的速度V1，保证圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)线速度一致，使整机达到同步运转；
步骤3、步骤2中圆网(12)、水冷辊(13)、压纹辊(14)线速度达到一致后，通过圆网(12)、压纹辊(14)的相位补偿模式进行套色，套色距离计算公式如下：
S＝V3T，
式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给圆网伺服驱动器(8)、压纹辊伺服驱动器(16)原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让圆网伺服驱动器(8)、压纹辊伺服驱动器(16)额外运行距离S，从而实现精确的套色。
4.根据权利要求3所述的一种机组式全伺服圆网印刷压纹控制方法，其特征在于，步骤2中的V2的取值范围为0～60m/min。
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