CAN總線(xiàn)在絲網(wǎng)印花機上的應用

絲網(wǎng)印花機是一種在一塊材料上整齊有序地印制多種色彩、標簽、字符等標示符的設備。能印刷材料相當廣泛，比如絲帶、膠帶、膠貼、橡筋帶、棉帶、 人字帶、布帶和織邊帶等等外，還包括人造皮革和膠料。其中輪轉式印刷機系列還可以印制成衣、鞋帽、玩具及各種帶類(lèi)的商標。目前國內多色印花機基本上采用的 多PLC控制方案，系統由一個(gè)主PLC協(xié)調整體系統工作，每個(gè)工位配置(一個(gè)工位印制一種花色)一個(gè)小PLC，該PLC的作用主要是協(xié)調該色位的兩個(gè)電機之間的動(dòng)作，一個(gè)動(dòng)作是由步進(jìn)電機帶動(dòng)色標電眼去檢測誤差;另一個(gè)動(dòng)作是刮刀伺服電機補償色標電源檢測到的誤差并帶動(dòng)印刷設備開(kāi)始印刷工作。圖1是其中一個(gè)工位的部件指示圖。

系統要求

絲網(wǎng)印花機是一個(gè)由印花工位、烘干工位、拖膜工位、收料工位組成的系統，其中印花工位最為重要，如何保證每一個(gè)印花工位所印制的花色能夠準備無(wú)誤地套在 前一個(gè)色上是控制系統必須實(shí)現的功能之一。印花工位1(第一道工位)處于整條生產(chǎn)線(xiàn)的最前端，在這個(gè)工位上印制第一到花色，在該工位印制第一到花色后，后 面的幾個(gè)工位在印制前要確保所印制花色的位置與第一到花色位置成一定位置關(guān)系，否則就會(huì )出現錯位的現象。因第一個(gè)工位處于系統最前面，所以無(wú)需要進(jìn)行誤差 檢測。印花工位2/3/4/5/6/7/8(第2/3/4/5/6/7/8道工位)處于整條生產(chǎn)線(xiàn)的后端，在這幾個(gè)工位上印花前，必需確保所印制花色的位 置與第一到花色的位置成一定位置關(guān)系，否則就會(huì )出現印花錯位的現象;因此在這幾個(gè)工位上有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的色標檢測電眼，通過(guò)電眼來(lái)檢測前一到工位所印花色的位 置，從而調整本到工位應該印制的位置，進(jìn)而起到校準的作用。

方案設計

以前方案介紹

圖2為以前的系統方案構架，整套系統中PLC之間采用485的通訊方式，主站PLC通過(guò)485來(lái)協(xié)調下面各個(gè)工位PLC之間的動(dòng)作并交換各種數據，交換的數據包括報警信息、印制長(cháng)度等，整套系統中所使用的PLC根據工位的增加而增加。

方案特點(diǎn)：

通訊速度慢、響應不及時(shí)：采用485通訊方式，由于目前設備較長(cháng)(8色機長(cháng)度達到40m)，要贏(yíng)得穩定的通訊，必須使用較低的通訊速率，因此整套系統響應比較慢;

編程量大：系統中采用了多臺PLC，而PLC之間的數據交換必須通過(guò)編程來(lái)完成，每個(gè)PLC均要進(jìn)行獨立的編程操作，因此給編程、維護造成了大量的工作量;

印刷速度慢、效率低：一個(gè)工作流程中各個(gè)工位與主PLC間交換數據的次數多，系統在交換數據上花費了太多時(shí)間，造成了系統效率低下，印刷速度提不上去;

升級能力不足：由于系統的印花數跟控制器有關(guān)，如果想增加新的花色還需要購買(mǎi)新的控制器和相關(guān)附件，因此增加了系統的改造成本;同時(shí)系統使用的主PLC也屬于小型PLC，如果新增工位，必然會(huì )對系統的整體性能產(chǎn)生較大影響，因此不利于系統的升級換代;

系統成本高：每一個(gè)工位使用單獨的PLC進(jìn)行控制，增加了系統成本;

接線(xiàn)眾多，距離長(cháng)，抗干擾能力差：系列中每個(gè)印花工位都有汽缸，而這些汽缸都是統一由主PLC控制，系統從生產(chǎn)線(xiàn)的頭段到最后一個(gè)汽缸之間的距離很長(cháng)，導致系統接線(xiàn)距離長(cháng)，同時(shí)成本高，而且布線(xiàn)不便，故障檢查繁瑣等等問(wèn)題;

現在采用方案

圖3為CANopen總線(xiàn)解決方案，該方案是當前工業(yè)領(lǐng)域非常流行的總線(xiàn)解決方案，所有的硬件設備均連接到CAN總線(xiàn)上，設備間的數據交換通過(guò)總線(xiàn)來(lái)完 成，由于具有很高的數據傳輸率，因此系統具有很高的實(shí)時(shí)性和很強的數據處理能力。主PLC與各個(gè)工位之間的通訊全部采用總線(xiàn)，交換的數據可以更多，速度也 更快，系統中印花工位的增加對控制器沒(méi)有任何成本影響，而且對整個(gè)系統的性能影響也甚小!

方案簡(jiǎn)介

附表為系統配置表。

每個(gè)工位的操作面板

如圖4所示的工位操作面板，其中：

印刷左移：控制伺服電機帶動(dòng)印刷臂左移

印刷右移：控制伺服電機帶動(dòng)印刷臂右移

追色左移：控制色標電機帶動(dòng)色標左移

追色右移：控制色標電機帶動(dòng)色標右移

這4個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)信號均直接接入ed伺服驅動(dòng)器，通過(guò)在伺服驅動(dòng)器內部對這4個(gè)輸入信號進(jìn)行編程，即可實(shí)現對伺服電機的控制，不需PLC在發(fā)送任何信號， 為PLC節省了資源。另外ed系列伺服驅動(dòng)器可以通過(guò)數字輸入接口進(jìn)行位置、速度、扭矩控制的功能：最多可以存儲256段包含位置、速度、加速度等控制指 令的運動(dòng)控制程序，可通過(guò)多達8個(gè)的數字輸入信號選擇執行不同的運動(dòng)控制程序，另外ed系列伺服還具有兩個(gè)可編程設定的數字輸出反饋信號，可以通過(guò)這兩個(gè) 信號去控制汽缸等外部裝置。

印花工位控制

印花工位的控制是整個(gè)控制系統的核心，分為色標電機控制和刮刀電機控制兩部分，控制要求即是在前一個(gè)色印刷完成后，本工位如何通過(guò)色標來(lái)檢查誤差，然后把這個(gè)誤差傳輸到刮刀電機，由刮刀電機來(lái)補償這個(gè)誤差，由此來(lái)實(shí)現準確的套色。

色標補償電機控制

色標補償電機的控制采用絕對定位模式和3模式來(lái)完成，在拖膜完成后，PLC通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送pdo命令到色標伺服驅動(dòng)器，然后色標伺服驅動(dòng)器即控制誤 差補償步進(jìn)電機以絕對定位的方式運行到目標位置，然后自動(dòng)切換成3模式返回，返回過(guò)程中檢查到色標，即停止運行，同時(shí)記錄下誤差。

刮刀電機控制

刮刀電機的控制采用絕對定位模式，刮刀長(cháng)度、刮刀速度均通過(guò)CAN傳送給伺服驅動(dòng)器。刮刀目標位置由色標補償伺服驅動(dòng)器把檢測到的誤差通過(guò)CAN總線(xiàn)傳 遞給刮刀伺服，然后由刮刀伺服自動(dòng)計算出電機運行目標位置，這個(gè)計算過(guò)程直接由工位上的兩臺伺服完成，無(wú)需PLC參與計算。刮板動(dòng)作的開(kāi)始與停止均通過(guò) PLC發(fā)送pdo來(lái)實(shí)現。