摘要：本文主要介紹基于臺達" title="臺達">臺達自動化產(chǎn)品的圓網(wǎng)印花機整體系統(tǒng)解決方案。臺達圓網(wǎng)印花機整體系統(tǒng)解決方案，主要通過工業(yè)控制網(wǎng)絡DeviceNet實現(xiàn)各色系的I/O控制；通過CANopen實現(xiàn)伺服數(shù)據(jù)的讀寫；同時通過獨有的脈沖By-Pass功能實現(xiàn)12色伺服的同步控制" title="同步控制">同步控制。經(jīng)現(xiàn)場實際生產(chǎn)驗證，臺達完善的工業(yè)控制網(wǎng)絡，尤其是伺服內(nèi)建獨特動態(tài)誤差修正功能可保證劇烈加減速不跑花。此系統(tǒng)方案的成功應用，有效地推動了國內(nèi)圓網(wǎng)印花機的性能提升。
關鍵詞：同步控制 相位調(diào)整對花 電子凸輪" title="電子凸輪">電子凸輪 糾偏 DeviceNet CANopen
一、圓網(wǎng)印花機簡介
1.圓網(wǎng)印花機原理
圓網(wǎng)印花機是一種使用圓形鎳網(wǎng)在白色坯布上連續(xù)印制各色圖案專用加工設備，工作原理類似套色印刷機。圓網(wǎng)印花機是篩網(wǎng)印花一種。如圖1所示。
圓網(wǎng)印花機按圓網(wǎng)排列方式可分為：立式、臥式和放射式三種，其中使用最普遍的是臥式圓網(wǎng)印花機。圓網(wǎng)印花機與其他設備組成聯(lián)合機使用，一般印花車速為30～80m/min。廣泛用于棉織物、化纖及其混紡織物和一般針織物、絲織物的印花。
圖1 圓網(wǎng)印花機外觀
2.印花園網(wǎng)規(guī)格參數(shù)：
印花圓網(wǎng)是在涂布感光膠的鎳網(wǎng)上通過照相制網(wǎng)獲得的。如圖2所示。
圓網(wǎng)周長(D)：640mm、726mm、 820mm、 914mm、1018mm。
工作幅度(W)：1280mm、1620mm、1850mm、2400mm、2800mm、3200mm。
套色數(shù)目：6、12、16、20、24。
印品種類：機織或針織的純棉、化纖即其混紡布、無紡布、毛巾布、植絨布、絲綢
車 速：5～100 m/min
印花精度：0.1mm
圖2 圓網(wǎng)外形圖
3.圓網(wǎng)印花機主要裝置功能
⑴進布裝置：保證按要求的速度和張力將織物從布卷或布箱中無褶皺地導入到導帶的準確位置上。
⑵印花導帶：起作用在于將織物向前導送。
?、菍ㄑb置：對花裝置可使安裝在網(wǎng)座上的所有圓網(wǎng)迅速組成一個完整的圖案花型，共包含以下三個調(diào)整系統(tǒng)：
縱向調(diào)整：在印花過程中，通過圓網(wǎng)傳動電機的差動，對圓網(wǎng)進行縱向調(diào)整；
橫向調(diào)整：由一個對花電機帶動減速機通過偏心塊拖動網(wǎng)架，作橫向調(diào)整；
斜向?qū)钦{(diào)整：由另一個對花電機帶動減速機通過偏心塊拖動網(wǎng)架，作斜向調(diào)整。
?、葓A筒鎳網(wǎng)：簡稱圓網(wǎng)，由鎳網(wǎng)膠接在悶頭上制成，是印花的主要部件，通過刮刀將圓網(wǎng)圖案轉(zhuǎn)印至織物。
⑸烘房裝置：主要用于印花織物的干燥。
⑹落布裝置：把烘干的織物用正確的速度，以適當?shù)膹埩暮娓刹糠炙统觯M入布箱。
4.設備工藝流程
圓網(wǎng)印花機主要工作流程，如圖3所示。
圖3 圓網(wǎng)設備工藝流程
二、控制系統(tǒng)設計原理
該系統(tǒng)涵括12臺伺服、9臺變頻、25臺HMI，為了便于系統(tǒng)控制和維護，每個色系均采用單獨的PLC進行I/O" title="I/O">I/O點的控制。由于每個色系有1個INPUT和5個OUTPUT,故選用DVP-14SS PLC，12個色系子PLC通過臺達現(xiàn)場總線DeviceNet與主控PLC進行通訊。由于系統(tǒng)I/O點較多，且采用網(wǎng)絡控制，所以主控PLC選用DVP32EH-L,圓網(wǎng)伺服的控制采用CANopen工業(yè)控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)與主控PLC的數(shù)據(jù)傳輸。導帶由主控PLC通過模擬量實現(xiàn)速度控制，完成進步、烘房、出布。電機由同步控制器實現(xiàn)與主軸的同步控制。主控人機界面選用色彩絢麗、功能豐富的A系列10.4in超大屏幕觸控面板，通RS485與主控PLC進行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與交換。
圓網(wǎng)采用具有網(wǎng)絡型、高解析度、高響應的A2系列運動控制型伺服獨立控制每色圓網(wǎng)。由于工藝要求12臺圓網(wǎng)與主軸同步，所以本系統(tǒng)采用A2伺服內(nèi)建電子凸輪功能和脈沖By-pass功能實現(xiàn)與主軸的同步控制。即主軸編碼器直接輸入12臺伺服，實現(xiàn)所有圓網(wǎng)與主軸導帶的同步。
三、臺達系統(tǒng)應用解決方案
1.臺達系統(tǒng)控制架構
本系統(tǒng)主要由臺達B系列高端HMI、網(wǎng)絡型PLC、變頻器以及智能型運動控制伺服A2組成，其系統(tǒng)架構如圖4所示。
圖4 臺達圓網(wǎng)系統(tǒng)控制架構
2.圓網(wǎng)伺服架構
圓網(wǎng)印花機主機部分是整個機臺的核心工藝，工藝難點在于12軸圓網(wǎng)的同步控制。基于臺達ASDA-A2系列高性能" title="高性能">高性能伺服驅(qū)動器的圓網(wǎng)主機控制系統(tǒng)，憑借其內(nèi)置電子凸輪功能和強大的脈沖By-pass功能即可實現(xiàn)圓網(wǎng)的同步控制。運動控制程序有A2伺服單獨完成，伺服與上位控制器之間采用CANopen網(wǎng)絡通訊，實現(xiàn)邏輯控制。控制架構如圖5所示。
圖5 圓網(wǎng)控制架構
圓網(wǎng)點動對花設計
圓網(wǎng)對花：即在機臺運轉(zhuǎn)情況下，對印花位置進行調(diào)整補償，此調(diào)整只能通過調(diào)整圓網(wǎng)來實現(xiàn)。如果花位超前，則需圓網(wǎng)減速，疊加負向偏差脈沖；如果花位滯后，則需圓網(wǎng)加速，疊加正向偏差脈沖。其工藝難點在于每次所疊加的速度和位置大小，因為圓網(wǎng)壁厚度僅為0.2mm,如果每次所疊加的速度或位置過大或過小，都有可能發(fā)生“扭網(wǎng)”或“斷網(wǎng)”，而這兩種現(xiàn)象都是不允許出現(xiàn)的。
對花分為粗對花和細對花，粗對花又包含點動對花和連續(xù)粗對花。點動對花主要采用凸輪+PR重疊方式執(zhí)行，每次超前或滯后導帶0.3mm；由于客戶所要求印花精度為0.1mm，故細對花每次超前或滯后導帶0.1mm,對花由操作人員手動完成。利用伺服事件觸發(fā)(Event)PR程序，伺服PR規(guī)劃如圖7所示。
圖7 伺服PR規(guī)劃
3.HMI畫面程序設計
主控HMI主要用于數(shù)據(jù)的采集，設備數(shù)據(jù)和狀態(tài)的顯示，以及機臺控制按鈕操作。圓網(wǎng)HMI除了規(guī)劃基本機臺控制功能外，通過人機配方功能在系統(tǒng)增加規(guī)格記憶與調(diào)用功能，此功能可記憶歷史規(guī)格的套色數(shù)目、各色圓網(wǎng)的磁力大小、圓網(wǎng)尺寸、磁棒直徑等必要信息，用戶在下一做同等規(guī)格時，只需調(diào)用即可很方便地完成相關的設定。此功能在國產(chǎn)圓網(wǎng)系統(tǒng)為首次應用。為了減輕PLC的負擔，對于規(guī)格參數(shù)的計算均采用HMI宏指令完成。（圖8）
圖8 HMI畫面程序設計
4.PLC程序設計
⑴網(wǎng)絡配置
對于DeviceNet和CANopenBuilder的配置，臺達提供人性化編輯軟件DeviceNetBuilder(圖9),運用此軟軟可以簡單迅速地完成整個網(wǎng)絡的地址映射和配置。
圖9 DeviceNetBuilder界面圖
⑵園網(wǎng)單動程序設計
工藝要求在導帶停止狀態(tài)，即主編碼器無脈沖送出的情況下，被選中圓網(wǎng)依然可以保持其原有相位以3m/min的速度運轉(zhuǎn)，故此處利用CANopen網(wǎng)絡控制P5-07觸發(fā)PR#5以速度模式進行運轉(zhuǎn)，以達到同步控制。
啟動：寫入P5-07=K5，即觸發(fā)PR#5
停止：寫入P5-07=K6，即觸發(fā)PR#6
圖10 圓網(wǎng)動作程序
四、臺達圓網(wǎng)整體解決方案優(yōu)勢
1.整個控制系統(tǒng)采用CAN工業(yè)控制總線具有節(jié)省配線、降低成本、提高性能、方便維護等特點。
2. 圓網(wǎng)采用高性能運動控制伺服，整個印花動作伺服單獨處理;1kHz響應頻寬，獨有動態(tài)誤差修正，保證加減速過程無跑花。
3. 經(jīng)現(xiàn)場測試，臺達控制系統(tǒng)可實現(xiàn)80～100m/min車速，印花精度≤0.1mm。
臺達圓網(wǎng)印花機整套集成系統(tǒng)解決方案的成功應用，表明臺達對此類行業(yè)機械的工藝流程有了更加深入的了解，可以為更多的印染行業(yè)客戶提供低成本、高性能、最優(yōu)化的系統(tǒng)解決方案。
