智能pos機(jī)怎樣設(shè)計(jì)嗎,無(wú)軸傳動(dòng)的凹印刷機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探

 新聞資訊2  |   2023-06-13 09:57  |  投稿人:pos機(jī)之家

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1、智能pos機(jī)怎樣設(shè)計(jì)嗎

智能pos機(jī)怎樣設(shè)計(jì)嗎

0 引言

目前全球印刷企業(yè)用戶和設(shè)備生產(chǎn)廠商都將目光聚集于一項(xiàng)新興控制技術(shù)——無(wú)軸傳動(dòng)控制。尤其是應(yīng)用在凹版印刷機(jī)上,其優(yōu)勢(shì)更為突出。

傳統(tǒng)的機(jī)組式凹版印刷機(jī)(有軸印刷)依靠一根機(jī)械主軸通過渦輪蝸桿向各個(gè)印刷單元傳遞動(dòng)力,并以此來保證各色組版輥的運(yùn)動(dòng)同步,動(dòng)力來源于由矢量控制變頻器控制的三相異步電動(dòng)機(jī),其傳動(dòng)精度差,機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。印刷圖案的套準(zhǔn)控制則是通過控制專門的浮動(dòng)輥的運(yùn)動(dòng),并通過控制張力以控制承印物的拉伸來實(shí)現(xiàn)的。

所謂無(wú)軸印刷,就是采用虛擬電子軸取代傳統(tǒng)的機(jī)械主傳動(dòng)軸,并取消套色系統(tǒng)所需的浮動(dòng)輥機(jī)構(gòu),而將傳動(dòng)與套色融為一體,直接作用于印刷版輥的一種印刷方式。

用于凹印機(jī)的無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)分為兩種流派:其一是以日本住友、西門子、力士樂等公司為代表的“傳動(dòng)系統(tǒng)+套色系統(tǒng)”的復(fù)合式流派,另一種則是以貝加萊公司為代表的集傳動(dòng)與套色為一體的富有創(chuàng)新意義的集成式流派。該集成型系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、高效以及成本的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 無(wú)軸傳動(dòng)凹印技術(shù)的特點(diǎn)

1)無(wú)軸印刷傳動(dòng)技術(shù)的分類

無(wú)軸印刷傳動(dòng)技術(shù)在發(fā)展過程中形成了以下三種類型的系統(tǒng):亞無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)、準(zhǔn)無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)和集成型無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)。

(1) 亞無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)

僅僅去掉了傳統(tǒng)的機(jī)械主傳動(dòng)軸,每一印刷單元采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),保留了套色系統(tǒng)所需的浮動(dòng)輥機(jī)構(gòu)且完全獨(dú)立。該系統(tǒng)很難達(dá)到完全協(xié)調(diào)和穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且色組之間的過料長(zhǎng)度較長(zhǎng),很難實(shí)現(xiàn)高速、高精度的印刷工藝。它是無(wú)軸控制系統(tǒng)的前身。

(2) 準(zhǔn)無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)

不僅去掉了傳統(tǒng)的機(jī)械主傳動(dòng)軸,同時(shí)也去掉了套色系統(tǒng)所需的浮動(dòng)輥機(jī)構(gòu),每一印刷單元采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),以保證印刷版輥的速度同步。同時(shí),由相對(duì)獨(dú)立的套色系統(tǒng)提供套色誤差信號(hào),結(jié)合速度同步信號(hào)和套色誤差信號(hào),統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作。它是無(wú)軸控制系統(tǒng)的發(fā)展。

(3) 集成型無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用基于伺服控制技術(shù)的虛擬電子軸傳動(dòng)來取代傳統(tǒng)的機(jī)械主傳動(dòng)軸,徹底摒棄了套色系統(tǒng)所需的浮動(dòng)輥機(jī)構(gòu),而將傳動(dòng)與套色融為一體,各個(gè)印刷單元均配置獨(dú)立的伺服電機(jī)及相應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)對(duì)該單元的版輥獨(dú)立驅(qū)動(dòng),直接作用于印刷版輥。在套色控制上,是在保證各軸同步的基礎(chǔ)上,通過控制版輥的相位來實(shí)現(xiàn)的。這是一種真正意義上的無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng),也是本文論述的主題。

2) 集成型無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)的機(jī)組式凹印機(jī)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的機(jī)械主軸凹印機(jī)相比,采用集成型無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)的機(jī)組式凹印機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

控制的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性好,走料長(zhǎng)度縮短20%,走料時(shí)間也相應(yīng)縮短。

(2) 高精度的預(yù)套準(zhǔn)和極短的預(yù)套準(zhǔn)時(shí)間

伺服系統(tǒng)可自動(dòng)根據(jù)色組間料長(zhǎng)來調(diào)節(jié)版輥相位,將其迅速轉(zhuǎn)動(dòng)至“印刷位置”。其定位精度可達(dá)0.001mm,重復(fù)精度為0.01mm,自動(dòng)預(yù)套準(zhǔn)的范圍可以嚴(yán)格控制到+/-10mm以內(nèi)。

(3) 采用高性能控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)高精度、高印速、高套準(zhǔn)控制

該控制系統(tǒng)以PCC(即可編程計(jì)算機(jī)控制器)為核心并基于Ethernet POWERLINK實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng),在控制伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)采集、處理等任務(wù)中,大大提高了效率,其處理速度和能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行業(yè)內(nèi)其它類型的控制器,故它有能力很好地處理套色和同步傳動(dòng)的統(tǒng)一。

以總線的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O的配置和通信,節(jié)省了配線,并大大降低了系統(tǒng)的干擾和故障,使設(shè)備的維護(hù)簡(jiǎn)化。

用于版輥位置反饋測(cè)量的編碼器通過硬件倍頻可達(dá)到400萬(wàn)線/轉(zhuǎn)的高分辨率,系統(tǒng)控制精度可達(dá)0.001mm,套印精度由原來的0.1mm提高到0.05mm。

(4) 特殊印刷工藝更易實(shí)現(xiàn)

不需改變系統(tǒng)硬件配置即可通過軟件來實(shí)現(xiàn)各個(gè)印刷色組正印和反印的任意轉(zhuǎn)換。對(duì)異徑涂布功能和定點(diǎn)涂膠功能的實(shí)現(xiàn),較之傳統(tǒng)有軸凹版印刷更簡(jiǎn)單而又可靠。

(5) 色組機(jī)的分組使用

為多色機(jī)的分組使用提供了方便。即在某些色組正常作業(yè)時(shí),用戶可為剩余色組提前做好訂單的裝版和勻墨工作,還可依據(jù)生產(chǎn)需要將不參加作業(yè)的色組置于單動(dòng)停止?fàn)顟B(tài),達(dá)到節(jié)能的效果。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成及原理

集成型無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案立足于簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)和提高控制性能。

1) 系統(tǒng)構(gòu)成

型號(hào)不同的機(jī)組式凹版印刷機(jī)的色組單元個(gè)數(shù)是不同的,下面以一臺(tái)10色組單元凹版印刷機(jī)的控制系統(tǒng)為例,來說明凹印機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成,如圖1所。該系統(tǒng)以B&R X20系列PCC為核心(CPU選用CP1486),與上位操作監(jiān)控站(選用PP320觸摸屏作為HMI)、10套B&R ACOPOS multi伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和10套色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)一起構(gòu)成基于Ethernet POWERLINK總線星形網(wǎng)絡(luò)的無(wú)軸凹印機(jī)控制系統(tǒng)。

在該網(wǎng)絡(luò)中, PCC的CPU (CP1486) 模塊是中央處理單元,除PCC與操作監(jiān)控站的通信采用以太網(wǎng)(TCP/IP) 以外,PCC的CPU與各伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過Ethernet POWERLINK總線和HUB實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,各

伺服驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)通信也基于Ethernet POWERLINK。

在該Ethernet POWERLINK通信網(wǎng)絡(luò)中,CPU (CP1486)接口的站點(diǎn)號(hào)為00(管理節(jié)點(diǎn)MN),各伺服控制器的站號(hào)依次為01到10(控制節(jié)點(diǎn)CN)。

2) 主要控制裝置和子系統(tǒng)

(1) 操作監(jiān)控站(HMI)

上位操作監(jiān)控站是操作人員與系統(tǒng)交換信息的唯一渠道,它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)讀寫、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、故障提示和配方管理等功能。

選用了一款15英寸嵌入式高檔人機(jī)界面(B&R Power Panel 300 BIOS觸摸屏),集成有Ethernet等通信接口,不僅具備人機(jī)界面通常所有的功能,同時(shí)還可以在其中裝入通用操作系統(tǒng),如Windows XP、Windows CE等,因而可支持目前多種主流的圖形組態(tài)軟件,客戶可以根據(jù)自己的具體條件選擇合適的組態(tài)軟件。

(2) X20系列PCC

其CPU是一款高性能的處理器,具備附加的I/O處理器和浮點(diǎn)處理器FPU,系統(tǒng)單步指令周期最快可達(dá)到0.01us,任務(wù)循環(huán)周期可短至200us。X20 CPU支持多種通信協(xié)議,RS232、Ethernet、Ethernet POWERLINK和USB等通信接口已經(jīng)成為X20 PCC的標(biāo)準(zhǔn)配置。X20系列的控制器也使用B&R的Automation Studio?集成軟件平臺(tái)。

(3) 印刷版輥伺服驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)

B&R全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器ACOPOSmulti及伺服電機(jī)構(gòu)成了版輥伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),是該無(wú)軸凹印機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

ACOPOSmuti是B&R的新一代伺服驅(qū)動(dòng)器,采用共用直流母線集中供電模式和背板式緊湊安裝結(jié)構(gòu)。其高效的散熱結(jié)構(gòu)、集中供電單元和獨(dú)特的雙軸驅(qū)動(dòng)單元等技術(shù)有利于縮小多軸應(yīng)用的安裝空間,共用直流母線技術(shù)有利于多軸驅(qū)動(dòng)的負(fù)載均衡,加之可逆整流技術(shù)更有利于穩(wěn)定直流母線的電壓,并適應(yīng)更寬范圍的交流供電電壓,提高系統(tǒng)的功率因數(shù),還能將多余的發(fā)電制動(dòng)能量直接回饋給電網(wǎng),節(jié)能效果明顯。加上Ethernet POWERLINK高速實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和系統(tǒng)安全技術(shù),完美地解決了集中或分布式多軸應(yīng)用的高速實(shí)時(shí)同步和安全運(yùn)行問題。

把對(duì)每一個(gè)電機(jī)回路的控制稱為對(duì)一個(gè)“軸”的控制。每個(gè)“軸”獨(dú)立驅(qū)動(dòng),其控制模式是一致的,控制框架也基本相同。由PCC實(shí)現(xiàn)具體的工藝控制和數(shù)據(jù)處理。然后通過Ethernet POWRELINK總線和HUB口將數(shù)據(jù)傳送到各臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)印刷版輥的伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器ACOPOSmulti中,伺服驅(qū)動(dòng)器則根據(jù)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的分析處理,控制相應(yīng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各自的印刷版輥以實(shí)現(xiàn)同步控制。

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