專利名稱：一種高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)方案涉及一種高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，具體的說是涉及紙張印刷中，用送紙輥(伺服電機控制)給印刷版輥(變頻電機控制)送紙的一種無軸傳動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無軸傳動紙張印刷技術(shù)為目前國際流行的新型包裝印刷技術(shù)。如圖1，以一般無軸傳動紙張印刷控制系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)采用PLC作為主控系統(tǒng)，印刷版輥、墨輥、送紙輥、進(jìn)紙輥和電子凸輪等皆為伺服傳動，用步進(jìn)電機調(diào)整間隙，人機界面集中監(jiān)控，現(xiàn)場總線采集傳遞信號，再結(jié)合高精度減速機、聯(lián)軸器、編碼器、滑軌絲杠和同步皮帶等機構(gòu)，實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn) 下的各輥筒速度同步及相位同步，真空吸附電子凸輪送紙機構(gòu)保障快速精確送紙。該系統(tǒng)中的送紙輥和印刷版輥的送紙控制方法是當(dāng)紙張傳感器感應(yīng)到紙張到達(dá)時，通過印刷版輥的編碼器反饋讀取當(dāng)前原點標(biāo)記的位置，再結(jié)合紙張傳感器到原點傳感器的距離，算出相應(yīng)脈沖頻率比，使得紙張和原點標(biāo)記同時到達(dá)原點。上述無軸傳動紙張印刷系統(tǒng)是現(xiàn)有技術(shù)中比較常用的采用技術(shù)，這個系統(tǒng)中采用了全套伺服電機，而沒有采用普通電機或其他形式電機，原因主要是一般變頻器并不能精確控制電機速度的原因，即使矢量變頻器也要有編碼器才能實現(xiàn)速度的同步，這必然使得系統(tǒng)電控系統(tǒng)的成本成倍提高。
發(fā)明內(nèi)容本技術(shù)方案的目的就是針對此應(yīng)用背景，在保證印刷控制精度的前提下，設(shè)計出了一種可以應(yīng)用PLC的高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能夠使得無軸傳動紙張印刷系統(tǒng)里，大功率，高成本的控制印刷版輥的伺服電機可以被用普通變頻器控制的交流電機所取代。一種高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，包括控制送紙輥的伺服電機、控制印刷版輥的交流電機、感應(yīng)印刷版輥上的原點標(biāo)記的原點傳感器、反饋編碼器、紙張傳感器、人機交互裝置和控制器；所述交流電機由變頻器控制；所述人機交互裝置的控制信號輸出端分別連接控制器的控制信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端；控制器的數(shù)據(jù)輸出端連接人機交互裝置的數(shù)據(jù)輸入端；所述原點傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述反饋編碼器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述紙張傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述接控制器的控制信號輸出端連接伺服電機的控制信號輸入端；所述控制器是PLC ;所述人機交互裝置包括操作面板和HMI顯示屏，操作面板的控制信號輸出端分別連接PLC的控制信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端，所述HMI顯示屏與PLC連接。[0012]所述控制器是工控計算機；所述人機交互裝置包括操作面板、以及工控計算機的鍵盤和顯示器；操作面板的控制信號輸出端分別連接工控計算機的信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端。本高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)的控制方法，步驟如下第一步、設(shè)置伺服電機驅(qū)動器的編碼器線數(shù)；編碼器線數(shù)值的設(shè)置依據(jù)是，印刷版輥與送紙輥線之間的傳送比、以及反饋編碼器線數(shù)來計算設(shè)置，使得當(dāng)反饋編碼器返回脈沖直接驅(qū)動伺服電機時，印刷版輥和送紙輥的線速度相同；第二步、在紙張傳送路徑上，設(shè)紙張傳感器所在A點，反饋編碼器所在O點；當(dāng)紙張到達(dá)A點時，原點標(biāo)記處于B點位置，折算圓弧長度OB ；把紙張從A點到O點的傳送過程分為三個階段在O點之A點之間的兩個的位置各取一點C和D作為參考點，其中，C點靠近A點，D點靠近O點；確定CA距離為紙張調(diào)速階段，對應(yīng)時間h ;確定CD為紙張補償階段，對應(yīng)時間t2 ;確定DO為同步階段，對應(yīng)時間t3 ； 第三步、在h時間內(nèi)，輸出伺服電機的加/減速控制脈沖，初步消除紙張和B點到O點的行程差；第四步、在&時刻，重新計算紙張和原點標(biāo)記到D點的距離若紙張到D點的距離Λ SI小于B點到D點的距離Λ S2，則反饋編碼器輸出反饋頻率的(AS1/AS2) XK倍的PWM脈沖至伺服電機；Κ為修正系數(shù)，范圍是O. 95 I. 05 ;第五步、如果考慮誤差，總能使紙張到達(dá)D點附近時，紙張和B點距離原點O點的弧長距離OB相等，這時，由反饋編碼器的脈沖直接驅(qū)動伺服電機，進(jìn)行零誤差同步，此時紙張和B點同時到達(dá)O點。采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)方案有以下特點I)整個系統(tǒng)采用一個主控專用PLC完成所有控制，各部分電機控制，比較穩(wěn)定。2)印刷系統(tǒng)所有的電機，運動時不需要絕對的同步，系統(tǒng)對于紙張的傳送過程穩(wěn)定性要求不高，具有一定的調(diào)節(jié)機制。只需要紙張傳送到送紙輥的時間差在一定的范圍之內(nèi)。3)印刷系統(tǒng)，印刷版輥采用變頻電機，送紙輥采用伺服電機，其他前沿送紙電機也可以使用變頻電機。4)送紙輥和印刷版輥處于同步狀態(tài)時，送紙輥伺服電機的驅(qū)動脈沖直接取至印刷版輥的編碼器返回脈沖，可以做到理論絕對同步，不存在累計誤差。5)紙張在OA距離內(nèi)傳送共分為三個階段，調(diào)速階段，補償階段，同步階段。6)系統(tǒng)同樣擁有印刷偏移的軟件補償能力，細(xì)微調(diào)整OA距離參數(shù)，就可以達(dá)到補償效果，使得印刷相對位置超前或滯后的微調(diào)。7)簡化設(shè)備，提高性價比。本技術(shù)方案目的并不是取代現(xiàn)有通用設(shè)計方案，而是在保有現(xiàn)有聞精度，聞效率，聞穩(wěn)定等優(yōu)點的如提下，提聞性價比。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中，無軸傳動印刷技術(shù)結(jié)構(gòu)圖；圖2本技術(shù)方案送紙階段示意圖；圖3本技術(shù)方案送紙階段原理示意圖；[0031]圖4本技術(shù)方案控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖3所示本技術(shù)方案的控制系統(tǒng)包括專用可編程邏輯控制器PLC，PLC分別與操作顯示屏、印刷版輥相連的反饋編碼器、紙張到達(dá)光電傳感器、印刷版輥原點光電傳感器，送紙輥伺服電機驅(qū)動器相連。印刷版輥電機連接可調(diào)速變頻器，由外部可調(diào)電位器單獨控制印刷版輥變頻電機轉(zhuǎn)速。送紙輥伺服電機與伺服電機驅(qū)動器相連。印刷版輥原點光電安裝在印刷版輥與紙張相切位置。紙張光電安裝在送紙輥出口位置。本技術(shù)方案的具體工作過程I、調(diào)整外部可調(diào)電位器控制印刷版輥變頻電機轉(zhuǎn)速，初始狀態(tài)，送紙輥線速度和 印刷版輥線速度同步轉(zhuǎn)動。2、PLC累計印刷版輥相連的反饋編碼器反饋脈沖，當(dāng)印刷版輥原點光電傳感器感應(yīng)到信號時計數(shù)清零。印刷版輥旋轉(zhuǎn)一周清零一次。3、設(shè)置操作顯示屏上OA距離參數(shù)值。4、前沿送紙把紙張在適當(dāng)?shù)臅r間點把紙送入送紙輥。5、送紙輥在紙張到達(dá)光電傳感器有信號的時候，PLC通過印刷版輥反饋編碼器讀取當(dāng)前原點標(biāo)記的位置，通過該算法，開始三階段的送紙過程，最終使得紙張準(zhǔn)時送到印刷版輥進(jìn)行印刷。6、印刷版棍旋轉(zhuǎn)一周表不一個印刷循環(huán)周期。本技術(shù)方案的核心是利用專用PLC控制伺服電機傳送紙張速度迎合普通變頻電機旋轉(zhuǎn)速度，通過PLC對印刷版輥反饋編碼器的輸出脈沖的處理，來達(dá)到印刷精度理論零誤差的控制方法。因此凡是采用這種控制方法實現(xiàn)伺服電機匹配普通變頻電機旋轉(zhuǎn)，均屬于本技術(shù)方案的保護(hù)范圍。本技術(shù)方案的原理說明如下第一步、設(shè)置送紙輥伺服電機驅(qū)動器的編碼器線數(shù)。這個值根據(jù)印刷版輥和送紙輥線傳送比，以及印刷版輥的編碼器線數(shù)計算設(shè)置，能夠使得當(dāng)印刷版輥的編碼器返回脈沖直接驅(qū)動送紙輥的伺服電機時，印刷版輥和送紙輥的線速度能夠?qū)崿F(xiàn)同步。第二步、因為圖I中，第一，二兩級送紙過程精度不是很高，這樣就使得紙張到達(dá)A點時，原點標(biāo)記離O點的切線距離不等于OA的距離，紙張到達(dá)A點后，送紙輥和印刷版輥不能直接做同步運動，必須通過調(diào)節(jié)伺服電機速度來使得紙張和原點標(biāo)記同時到達(dá)O點。見圖2。當(dāng)紙張到達(dá)A點時,原點標(biāo)記處于B點位置,折算圓弧長度0B。把紙張從A點到O點的傳送過程分為三個階段在O點前某兩個的位置各取一點C，D作為參考點，確定CA距離為紙張調(diào)速階段，確定CD為紙張補償階段，確定DO為同步階段。三階段從時間角度折射成圖3。第三步、因為印刷版輥在宏觀上是基本勻速旋轉(zhuǎn)，編碼器反饋脈沖的頻率反應(yīng)轉(zhuǎn)速，在CA調(diào)速階段時(即h時間段)，加減速輸出伺服電機控制脈沖，來初步消除紙張和原點標(biāo)記到原點的行程差。第四步、在h時刻，重新計算紙張和原點標(biāo)記到D點的距離，若紙張到D點的距離ASl略小于原點標(biāo)記到D點的距離AS2，則輸出編碼器反饋頻率的(AS1/AS2)*K倍的PWM脈沖至伺服電機(K為修正系數(shù)O. 95 I. 05)。第五步、即使考慮誤差，總能使紙張到達(dá)D點附近時，紙張和原點標(biāo)記距離原點O點的距離相等，這時，由編碼器的脈沖直接驅(qū)動伺服電機，進(jìn)行零誤差同步，紙張和原點標(biāo) 記同時到達(dá)O。
權(quán)利要求1.一種高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，其特征是包括控制送紙輥的伺服電機、控制印刷版輥的交流電機、感應(yīng)印刷版輥上的原點標(biāo)記的原點傳感器、反饋編碼器、紙張傳感器、人機交互裝置和控制器；所述交流電機由變頻器控制； 所述人機交互裝置的控制信號輸出端分別連接控制器的控制信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端；控制器的數(shù)據(jù)輸出端連接人機交互裝置的數(shù)據(jù)輸入端； 所述原點傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端； 所述反饋編碼器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端； 所述紙張傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端； 所述接控制器的控制信號輸出端連接伺服電機的控制信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，其特征是所述控制器是PLC ;所述人機交互裝置包括操作面板和HMI顯示屏，操作面板的控制信號輸出端分別連接PLC的控制信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端，所述HMI顯示屏與PLC連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，其特征是所述控制器是工控計算機；所述人機交互裝置包括操作面板、以及工控計算機的鍵盤和顯示器；操作面板的控制信號輸出端分別連接工控計算機的信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端。
專利摘要一種高速無軸傳動印刷送紙控制系統(tǒng)，包括控制送紙輥的伺服電機、控制印刷版輥的交流電機、感應(yīng)印刷版輥上的原點標(biāo)記的原點傳感器、反饋編碼器、紙張傳感器、人機交互裝置和控制器；所述交流電機由變頻器控制；所述人機交互裝置的控制信號輸出端分別連接控制器的控制信號輸入端和變頻器的控制信號輸入端；控制器的數(shù)據(jù)輸出端連接人機交互裝置的數(shù)據(jù)輸入端；所述原點傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述反饋編碼器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述紙張傳感器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端；所述接控制器的控制信號輸出端連接伺服電機的控制信號輸入端。本技術(shù)方案成本低，穩(wěn)定性強，精度高，無軸傳動，減小了各部分的機械磨損。
文檔編號B41F33/16GK202592957SQ20122018844
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者李廣勇, 張博, 陳思寧, 陳宇彥 申請人:南大傲拓科技江蘇有限公司