伺服電機與編碼器選擇：確保印刷機同步精度的關(guān)鍵因素,！
在印刷機械行業(yè)中,，實現(xiàn)多伺服電機的同步控制是至關(guān)重要的,，特別是在多色印刷等特殊工藝中,，需要保證高度精準的套印精度和各個電機的位置同步,。傳統(tǒng)的機械長軸同步控制方法存在振蕩和維護困難等問題,。為了解決這些問題，現(xiàn)代印刷機械采用了基于CAN現(xiàn)場總線的同步控制解決方案,，以下將詳細介紹如何實現(xiàn)多伺服電機同步控制,。
1. 無軸傳動印刷機控制系統(tǒng)的同步需求
印刷機通常由多個機組組成,，包括給紙機組,、印刷機組,、張力機組,、加工機組和復卷機組等。在傳統(tǒng)的有軸傳動印刷機中,，通常使用機械長軸作為主要動力源,，通過長軸帶動各機組的傳動元件來完成任務。為了滿足印刷速度和套印精度的要求,，各個機組之間需要保持同步運動關(guān)系,。這些要求包括給紙機組和印刷機組與主軸的速度比例關(guān)系、張力機組的張力調(diào)整,、加工機組的凸輪運動關(guān)系以及復卷機組的運動規(guī)律等,。
為了更好地理解這些同步需求，我們可以將機械長軸視為主軸,，而各印刷機組的軸則是從動軸,，每個從動軸都需要與主軸保持特定的同步關(guān)系，這些關(guān)系可以表示為θ1=f1(θ),，θ2=f2(θ),，θ3=f3(θ)，其中θ表示主軸的位置轉(zhuǎn)角，θ1,、θ2,、θ3是各從動軸的位置轉(zhuǎn)角。
2. 控制系統(tǒng)設計
考慮到印刷機的復雜同步運動需求,，可以采用現(xiàn)代的分布式,、數(shù)字化、開放式控制系統(tǒng),，其中現(xiàn)場總線技術(shù)如CAN總線被廣泛應用,。以下是一些關(guān)鍵設計要點：
CAN總線架構(gòu)：將主控制器和各伺服驅(qū)動器連接到CAN總線上，形成一個以印刷機控制器為核心的CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng),。每個控制器和伺服驅(qū)動器都配備有CAN總線控制器和收發(fā)器,，用于實現(xiàn)通信。
通信協(xié)議：通過CAN總線,，控制器可以與各個伺服驅(qū)動器快速,、實時地通信?？刂破骺梢园l(fā)送控制指令和位置給定指令,，并實時獲取伺服電機的狀態(tài)信息。這使得各個伺服單元可以緊密跟隨位置指令,，而不受其他因素的干擾,。
可擴展性：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有良好的可擴展性，可以根據(jù)印刷規(guī)模擴展網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量,，以適應不同印刷機的需求,。
3. 編碼器和伺服電機的選擇
在印刷系統(tǒng)中，選擇合適的編碼器和伺服電機對于實現(xiàn)同步控制至關(guān)重要,。以下是一些關(guān)鍵考慮因素：
轉(zhuǎn)動慣量：印刷系統(tǒng)中的負載轉(zhuǎn)動慣量通常很大,，因此需要選擇能夠應對這種大慣量的伺服電機。
編碼器分辨率：為了滿足定位精度要求,，編碼器的分辨率應足夠高,。在某些情況下，考慮到系統(tǒng)調(diào)整時的需求,，可以選擇更高分辨率的編碼器,。
電機轉(zhuǎn)速范圍：確保伺服電機的轉(zhuǎn)速范圍可以滿足印刷機的工作要求，特別是在不同機組之間切換時,。
電機的調(diào)整能力：在系統(tǒng)調(diào)整中,，需要考慮電機的調(diào)整能力，以避免在調(diào)整過程中產(chǎn)生大的角加速度和轉(zhuǎn)矩,。
4. 時鐘同步機制
在分布式的無軸傳動同步控制系統(tǒng)中,，各個印刷機組需要保持統(tǒng)一的時間系統(tǒng),，以協(xié)調(diào)它們的工作。時鐘同步方法可以選擇硬件時鐘同步,、同步報文授時同步和協(xié)議授時同步等,。硬件時鐘同步通常具有最高的同步精度，而協(xié)議授時同步成本較低但同步精度較低,。
在具體的系統(tǒng)中,，可以根據(jù)需求選擇合適的時鐘同步方法，確保各個機組之間的協(xié)調(diào)工作,。
5. 上位機同步運動數(shù)據(jù)的產(chǎn)生
同步運動數(shù)據(jù)的產(chǎn)生通常由上位機負責,。在印刷機系統(tǒng)中，上位機通常使用軟PLC系統(tǒng)來生成同步運動數(shù)據(jù),。這些數(shù)據(jù)包括位置指令值,、邏輯接口信號輸入等。上位機通過連接到CAN總線的控制器將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到伺服驅(qū)動器,，以實現(xiàn)同步運動控制,。
6. 同步接口技術(shù)協(xié)議
在CAN總線控制系統(tǒng)中，需要定義同步接口技術(shù)協(xié)議,，以確保各個節(jié)點之間能夠正確地通信和協(xié)同工作,。以下是一些關(guān)于同步接口技術(shù)協(xié)議的關(guān)鍵信息：
總線參數(shù)設置：在系統(tǒng)中，需要設置CAN總線的參數(shù),，包括波特率,、位傳輸時間等。這些參數(shù)應該在所有節(jié)點上進行一致設置,，以確保通信的穩(wěn)定性,。
數(shù)據(jù)幀格式：定義CAN數(shù)據(jù)幀的格式，包括數(shù)據(jù)幀的長度,、標識符等,。通常，數(shù)據(jù)幀包括指令報文和反饋報文,。指令報文用于發(fā)送位置指令值和邏輯接口信號輸入，而反饋報文用于傳輸伺服電機的狀態(tài)信息,。
同步控制信號：在系統(tǒng)中需要定義同步控制信號線,，用于傳輸時間同步信號和報文的基準信號線。同步控制信號的周期需要合理設置,，以滿足系統(tǒng)的要求,。
通信時序：定義控制周期內(nèi)的通信時序，包括控制器在同步控制信號上跳沿后發(fā)送指令報文,，以及驅(qū)動器在接收到指令報文后發(fā)送反饋報文,。這些時序需要確保數(shù)據(jù)的及時傳輸,。
報文內(nèi)容：明確定義報文的內(nèi)容，包括位置指令值,、邏輯接口信號輸入等,。位置指令值通常占用4個字節(jié)，而邏輯接口信號輸入可以用一個字節(jié)表示,。
同步控制指令：定義控制指令,，包括位置控制、速度控制等,。這些指令需要在控制器和伺服驅(qū)動器之間進行協(xié)商和傳輸,。
通過定義明確的同步接口技術(shù)協(xié)議，系統(tǒng)的各個節(jié)點可以協(xié)同工作,，確保伺服電機的同步控制,。這種協(xié)議的制定和遵循對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護性至關(guān)重要。
7. 運動控制器伺服電機控制調(diào)試步驟
對于運動控制器和伺服電機的控制調(diào)試,，以下是一些基本步驟：
初始化參數(shù)：在開始調(diào)試之前,，確保控制器和伺服驅(qū)動器的參數(shù)已正確初始化,。這包括選擇控制方式,、清零PID參數(shù)、設置使能信號等,。
接線：斷電后,，連接控制器和伺服電機之間的信號線，包括模擬量輸出線,、使能信號線和編碼器信號線,。確保接線正確，沒有錯誤,。
試方向：打開伺服的使能信號,，觀察伺服電機的行為。它應該以較低的速度開始轉(zhuǎn)動,，這被稱為零漂,。使用控制器的抑制零漂功能，確保電機的轉(zhuǎn)速和方向可以通過指令控制,。
抑制零漂：在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,，抑制零漂是非常重要的。使用控制器或伺服驅(qū)動器上的參數(shù)來抑制電機的零漂,，確保電機的轉(zhuǎn)速趨近于零,。
建立閉環(huán)控制：通過控制器，將伺服的使能信號打開,，輸入一個較小的比例增益,，確保電機可以按照指令做出動作,。這時，電機應該已經(jīng)開始響應,。
調(diào)整閉環(huán)參數(shù)：細調(diào)控制參數(shù),，確保電機按照控制器的指令運動。這需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整,，通常需要一些經(jīng)驗,。
以上是實現(xiàn)多伺服電機同步控制的基本步驟。在調(diào)試過程中,，需要不斷調(diào)整參數(shù)和觀察電機的響應,，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)精準的同步控制,。同時,，需要謹慎處理電機的使能信號和安全問題，以確保操作安全,。
