引言

　　在包裝印刷系統(tǒng)中我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平存在明顯差距，國(guó)內(nèi)大多數(shù)先進(jìn)生產(chǎn)線都采用進(jìn)口設(shè)備。我們采用了全數(shù)字式變頻器驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)作為校正裝置棺榔。由于它采用的是脈沖串位置控制方式，它可以利用PLC高速計(jì)數(shù)器與集成脈沖輸出功能隘道。

1 簡(jiǎn)介

　　在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)今時(shí)代症歇，為滿(mǎn)足現(xiàn)代人對(duì)商品包裝精美化的要求，對(duì)包裝印刷生產(chǎn)線的位置跟蹤的精確度要求越來(lái)越高谭梗。將各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)以群體綜合應(yīng)用方式應(yīng)用于包裝線上忘晤，以謀求實(shí)現(xiàn)包裝印刷生產(chǎn)線高自動(dòng)化宛蚓、高效能已迫在眉捷。而全數(shù)字化交-直-交交流變頻伺服驅(qū)動(dòng)器MSD0421A控制精度高设塔、響應(yīng)速度快凄吏、抗干擾性強(qiáng)，將它與PLC一起應(yīng)用于包裝線上形成閉環(huán)位置控制器有非常重要的意義闰蛔。它解決了包裝印刷上靠人工進(jìn)行初始定位難痕钢，定位誤差大，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)慢序六，傳動(dòng)中易錯(cuò)位任连，套色較困難等許多問(wèn)題。

2 MSD系列全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)揩臊、操作

　　我們使用日本松下變頻器是數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)嚎脖，采用了專(zhuān)用的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP芯片），硬件標(biāo)準(zhǔn)化落余，通用化勤鼓，是一個(gè)多微處理器全數(shù)字化的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件中有操作系統(tǒng)幔私、數(shù)據(jù)傳輸涎舔、監(jiān)視、診斷及標(biāo)準(zhǔn)功能模塊子程序等菠山。在應(yīng)用中采用圖形編程語(yǔ)言哮互，根據(jù)不同的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)所需要的模塊調(diào)出并組接起來(lái)乙错，就構(gòu)成一個(gè)專(zhuān)用的傳動(dòng)系統(tǒng)题晌。實(shí)際上它一種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的可編程控制器，由于用微處理器作為控制系統(tǒng)的核心部件贾悬，不僅可以按照各種控制思想及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行在線地快速計(jì)算與控制儡皮， 而且還有監(jiān)視、顯示哪自、保護(hù)丰包、故障自診斷及自復(fù)原等功能。

　　2.1 特點(diǎn)

　　MSD全數(shù)字式變頻器功能強(qiáng)大壤巷，適用于高性能位置控制器邑彪，它有38個(gè)參數(shù)設(shè)置，6種控制方式胧华，其中脈沖串位置控制最為獨(dú)特寄症。因?yàn)樗褂靡欢l率的脈沖信號(hào)作為代表位置命令的輸入信號(hào)，在復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)中矩动，它比模擬速度輸入信號(hào)精度高有巧，抗干擾性強(qiáng)您访。

　　（1） MSD系列具有各種參數(shù)可以用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性和功能剪决， 正確設(shè)定這些參數(shù)， 可以使系統(tǒng)獲得最好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檀训。

　「塘省（2） 監(jiān)視功能， 如偏差脈沖數(shù)監(jiān)視阅窝、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)視梯俘、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視。

　∥肓（3） 顯示CNI/F的輸入/輸出控制信號(hào)狀態(tài)霎挚。

　　（4） 顯示故障原因及歷史蚀稻。

　∑纭（5） MSD系列內(nèi)部的動(dòng)態(tài)制動(dòng)可用于緊停。

　「痢（6） 保護(hù)功能爪撤， 如：過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)棚疏、過(guò)速保護(hù)等网燃。

　　（7） 由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行監(jiān)視和操作继溯。通過(guò)RS232C串行接口雄炕， 可將計(jì)算機(jī)與MSD相連， 并且由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行控制和操作需忿， 用戶(hù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所連的MSD進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改诅炉， 也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的CRT來(lái)監(jiān)視MSD的工作情況。

　　2.2 脈沖串位置控制誤差的操作

　√选（1） 試運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸上不加負(fù)載汞扎，由于電機(jī)加減速有沖突，必須固定電機(jī)擅这。

　〕浩恰（2） 如果用帶制動(dòng)器的電機(jī)則先釋放制動(dòng)器。

　≈亵帷（5） MSD系列內(nèi)部的動(dòng)態(tài)制動(dòng)可用于緊停痹扇。

　　（6） 保護(hù)功能溯香， 如：過(guò)壓保護(hù)鲫构、過(guò)流保護(hù)浓恶、過(guò)速保護(hù)等。

　〗岜俊（7） 由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行監(jiān)視和操作沙涎。通過(guò)RS232C串行接口， 可將計(jì)算機(jī)與MSD相連蹦虏， 并且由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行控制和操作疼磺， 用戶(hù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所連的MSD進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改， 也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的CRT來(lái)監(jiān)視MSD的工作情況刮血。

　　2.2 脈沖串位置控制誤差的操作

　】钚取（1） 試運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸上不加負(fù)載，由于電機(jī)加減速有沖突颂鞭，必須固定電機(jī)综翠。

　　（2） 如果用帶制動(dòng)器的電機(jī)則先釋放制動(dòng)器刑袒。

　〉忧健（5） MSD系列內(nèi)部的動(dòng)態(tài)制動(dòng)可用于緊停。

　〕痰俊（6） 保護(hù)功能妒槐， 如：過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)席赂、過(guò)速保護(hù)等吮铭。

　　（7） 由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行監(jiān)視和操作颅停。通過(guò)RS232C串行接口谓晌， 可將計(jì)算機(jī)與MSD相連， 并且由計(jì)算機(jī)對(duì)MSD進(jìn)行控制和操作癞揉， 用戶(hù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)所連的MSD進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改纸肉， 也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的CRT來(lái)監(jiān)視MSD的工作情況。

　　2.2 脈沖串位置控制誤差的操作

　『笆臁（1） 試運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸上不加負(fù)載柏肪，由于電機(jī)加減速有沖突，必須固定電機(jī)芥牌。

　》澄丁（2） 如果用帶制動(dòng)器的電機(jī)則先釋放制動(dòng)器。

　”诶（3） 在沒(méi)有加主電源前谬俄， 先加DC12~24V電壓。

　∑怼（4） 加主電源到驅(qū)動(dòng)器贼匾。

　☆跆铩（5） 當(dāng)SERVO-ON時(shí)， 電機(jī)就處于待運(yùn)行狀態(tài)瞪栋。

　∠（6） 在位置控制方式時(shí)， 使偏差計(jì)數(shù)器零信號(hào)CL釋放荷焦，使脈沖指令禁止信號(hào)INH釋放阻羞， 電機(jī)就處于SERVO-LOCK狀態(tài)。

　◇∧琛（7） 置參數(shù)NO.02為零， 此方式是位置（脈沖串）控制方式捏诫。

　≡渎（8） 設(shè)置參數(shù)NO.29為參數(shù)值， 電機(jī)轉(zhuǎn)速正比于輸入脈沖頻率f×P25/P26×P27=2500×4×n/60连定。

3 包裝印刷自動(dòng)套色原理

　　套印出現(xiàn)誤差有諸多原因铝框，例如導(dǎo)輥和壓輥的平行度轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，運(yùn)動(dòng)平衡不良磁携，張力的波動(dòng)褒侧，印料厚薄不均，印料熱變形及印版輥的直徑誤差等谊迄，這種套印偏差在性質(zhì)上是連續(xù)變化的闷供，而偏差量也不是定量［4》。所以必須不斷地監(jiān)視套印誤差并及時(shí)加以修正统诺，人工套色時(shí)通常由印刷工肉眼觀察套印誤差歪脏，憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)修正輥的移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償套印誤差，因而大大限制了印刷速度及套色精度粮呢，而采用自動(dòng)套色系統(tǒng)則可以提高印刷速度和套色精度婿失。

　　圖1為凹版印刷機(jī)生產(chǎn)線的印刷過(guò)程簡(jiǎn)圖（僅畫(huà)出前面4個(gè)印刷單元）。印刷機(jī)由開(kāi)卷機(jī)運(yùn)行依次經(jīng)過(guò)各印刷單元啄寡，進(jìn)行各色的印刷和烘干豪硅，由收卷機(jī)進(jìn)行收卷。每色印刷都會(huì)在印料的邊緣印上以供套色用的色標(biāo)挺物，每個(gè)相鄰顏色的標(biāo)志線在套印精確時(shí)應(yīng)相互平行懒浮，垂直（縱向）相距20mm。圖1中盘胯，光電掃描頭S1檢測(cè)由1單元和2單元印出的色標(biāo)沃羽。如果相鄰兩色標(biāo)間隙不等于20mm，則說(shuō)明套印出現(xiàn)了偏差咧笔，偏差經(jīng)微處理器進(jìn)行運(yùn)算鉴膝，輸出控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)诵两，使相應(yīng)的套色修正輥ML上下移動(dòng)來(lái)延長(zhǎng)或縮短印料上一單元印刷版輥到該單元印刷版輥的行程來(lái)動(dòng)態(tài)修正。各單元印刷套色以前一單元印出的色標(biāo)為基礎(chǔ)李晾。

4 套色自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介與方案設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)渔茉， S7-200CPU214/EDC可編程控制器， MSD變頻伺服系統(tǒng)組成控制核心恕且， 其結(jié)構(gòu)如圖2所示牡违。

　　控制原理：整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)由最初軸頭安裝一臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器，隨著傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)吩欣，編碼器產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)蛛最，即每轉(zhuǎn)一周發(fā)出n個(gè)脈沖，根據(jù)輥?zhàn)又荛L(zhǎng)可換算出20mm相當(dāng)于多少個(gè)脈沖恋瞳，此脈沖信號(hào)作為輸入給定信號(hào)磨镶，通過(guò)PLC的I0.6口送到高速計(jì)數(shù)器HSC1中。每個(gè)色輥上裝一臺(tái)色標(biāo)傳感器健提，它可以檢測(cè)到印品邊緣上的色標(biāo)琳猫，然后把檢測(cè)到的印品上的色標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)，通過(guò)聯(lián)接到PLC的輸入端I1.0反饋到高速計(jì)數(shù)器HSC1的Reset中私痹， PC機(jī)與PLC通過(guò)RS-485接口進(jìn)行異步串行通信脐嫂，PC機(jī)從PLC中讀取這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號(hào)， 由軟件進(jìn)行比較分析紊遵、運(yùn)算账千、邏輯判斷后， 向PLC發(fā)出控制指令和數(shù)據(jù)暗膜，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制量蕊爵， 調(diào)節(jié)色輥的相對(duì)位置， 消除印刷錯(cuò)位桦山。

　　在整套印刷中衬潦，一般采用改變印版滾角的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以達(dá)到調(diào)整印刷位置的目的巾甲，其閉環(huán)控制如圖3所示误证。

　　圖3中檢測(cè)裝置為色標(biāo)傳感器今伏， 它把檢測(cè)到的色標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖送到PLC中， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是交流伺服系統(tǒng)姑郊， 它由PLC直接驅(qū)動(dòng)匈惑， 不需要任何外圍電路。PLC把檢測(cè)到的信號(hào)與存貯器預(yù)先測(cè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值相比較得到偏差值裂膛，然后按運(yùn)算規(guī)律根據(jù)脈沖偏差數(shù)算出該發(fā)出多少個(gè)脈沖庇鸭。

5 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件包括主程序、初始化對(duì)零程序、計(jì)數(shù)子程序狂嘉、集成脈沖輸出子程序爵孔。

　　5.1 初初始化對(duì)零處理

　　如圖4所示，初始化對(duì)零程序的任務(wù)是使系統(tǒng)一合電源询蚊，包裝印刷機(jī)就自動(dòng)地對(duì)某個(gè)給定值進(jìn)行跟蹤而減少錯(cuò)位神阔。當(dāng)編碼器的回0脈沖一到就起動(dòng)高速計(jì)數(shù)器，PLC一旦檢測(cè)到色標(biāo)信號(hào)就立即讀取計(jì)數(shù)值送入存貯器中因震。

　　5.2 計(jì)數(shù)子程序

　　首先把高速計(jì)數(shù)器HSC1的控制字節(jié)SMB47置為16#FC吩捞，其含義為：正方向計(jì)數(shù)，可更新預(yù)置值（PV）汁蝶，可更新當(dāng)前值（CV）渐扮，激活HSC1。

　　然后掖棉，用指令HDEF把高速計(jì)數(shù)器HSC1置成工作模式1墓律，即只有復(fù)位沒(méi)有起始輸入，也沒(méi)有方向選擇啊片。當(dāng)前值SMD48復(fù)位為0，預(yù)置值SMD52置成FFFF（16進(jìn)制）玖像。當(dāng)色標(biāo)傳感器的色標(biāo)脈沖信號(hào)輸入到PLC的I1.0就引起中斷紫谷，讀取計(jì)數(shù)器當(dāng)前值。用指令HSC1啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器捐寥。

　　5.3 集成脈沖輸出子程序

　　CPU214/DC有兩個(gè)脈沖輸出笤昨，可以用來(lái)控制交流驅(qū)動(dòng)器的脈沖，接線圖如上述程序流程圖如圖5所示握恳。

÷髦稀（1） 起動(dòng)電機(jī)的三個(gè)條件

　　（a） 按“START”（起動(dòng)）按鈕乡洼，在輸入端I1.0產(chǎn)生脈沖上升沿（從0到1）

　〕绮谩（b） 無(wú)聯(lián)鎖，即聯(lián)鎖標(biāo)志M0.2=0

　】负浮（c） 電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)波耗，即操作標(biāo)志M0.1=0

　　如果同時(shí)具備上述3個(gè)條件，則將M0.1置位崎绽，控制時(shí)執(zhí)行PLSO指令休敛，在輸出端Q0.0輸出脈沖，其他必須預(yù)先具備的條件宅殿，已經(jīng)在首先掃描（SM0.1=1）設(shè)置史糕，主要是脈沖輸出功能的基本數(shù)據(jù)，例如時(shí)基诞书、周期和脈沖數(shù)锤知。

　∑迳选（2） 停止電機(jī)：停止電機(jī)的兩個(gè)條件

　　（a） 按“STOP”（停止）按鈕羊湃， 在輸入端I1.1產(chǎn)生脈沖上升沿（從0到1）

　《媾！（b） 電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即操作標(biāo)志M0.1=1

　　如果同時(shí)具備上述2個(gè)條件然走，則將標(biāo)志M0.1復(fù)位援制，并中斷輸出端Q0.0的脈沖輸出。

　∩秩稹（3） 聯(lián)鎖

　　為保護(hù)人員和設(shè)備的安全晨仑， 在按“STOP”按鈕（I1.1）之后，必須規(guī)定驅(qū)動(dòng)器聯(lián)鎖拆檬，將聯(lián)鎖標(biāo)志M0.2置位洪己，立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器， 只有在M0.2復(fù)位后竟贯，才能重新起動(dòng)電機(jī)答捕。當(dāng)“STOP”按鈕松開(kāi)后， 為防止電機(jī)的意外起動(dòng)屑那， 只有在“START”按鈕和“STOP”按鈕（I1.1）都松開(kāi)后拱镐，才能將M0.2復(fù)位，如要再次起動(dòng)電機(jī)持际，則必須再發(fā)出一個(gè)起動(dòng)信號(hào)沃琅。

　　5.4 主程序

　　當(dāng)系統(tǒng)投入工作時(shí)，主程序的任務(wù)就是根據(jù)PLC把隨機(jī)讀到的計(jì)數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較搂物，而得到的偏差值蝠笔，調(diào)節(jié)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。程序流程圖如圖6所示囱蕴。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　在包裝印刷系統(tǒng)中我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平存在明顯差距床少，國(guó)內(nèi)大多數(shù)先進(jìn)生產(chǎn)線都采用進(jìn)口設(shè)備。我們采用了全數(shù)字式變頻器驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)作為校正裝置朋堪。由于它采用的是脈沖串位置控制方式禀坝，它可以利用PLC高速計(jì)數(shù)器與集成脈沖輸出功能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)倾秤，該套裝置控制精度高伟秩，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

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