运动控制技术在印刷/贴标中的应用

近几年，运动控制技术的不断改善使得机器制造商的水平也随之提高，很多行业的机器的运行工序得到了改善。例如，以前印刷行业的机械设计是对不同彩色印刷工位采用机械耦合，通过一根主传动轴实现同步；而现在，则是通过控制器采用电子齿轮耦合在一起，从而从根本上消除了机械依赖性。在贴标工业中可以看到，开环步进电机和驱动器正逐渐被闭环位置伺服驱动器和电机所取代，从而消除了步进电机可能存在的步进损失或位置的不准确性。随着电子齿轮和伺服技术的发展，作为一个系统，整个运动控制平台已得到了很大改观。

今天的运动控制系统为包装机制造商提供了许多功能和改进措施。现在，通过控制器、伺服驱动器和电机结合，能够提供更加稳定的系统，使机器在精度、速度等方面的性能更佳，单位时间产量更高，可用时间更长，制造时间更短，所需维护更少，排除故障更容易。

数字网络作为该系统不可分割的一部分，在当前的许多控制器上都很常见。与传统控制器的驱动模拟命令接口相比，这些数字网络通常是基于通信协议的以太网，用于控制器和伺服驱动器之间确定性的数据交换，并以微秒级速率同步运行，实现驱动器 I/O 和驱动器参数的实时访问。要知道，在机器运行时，这些 I/O 和参数都在快速变化。因为减少了接口电缆线的数量，实际上是使用标准以太网 CAT5E 屏蔽电缆的即插即用网络，所以其抗噪音性比模拟系统更好。此特性还便于将驱动器布置在机器周围最合适的位置，以及实现机器的模块化，并使制造商可为基本型机器增装选件，而几乎没有任何接口方面的问题。总之，数字网络与模拟网络相比具有很大的优势。

印刷机和贴标机非常类似，都有若干材料退卷工位，一个或两个收卷工位。纸张或塑料等材料从滚筒退卷和分送至机器内，或者从机器内出来收卷到滚筒上，滚筒的直径不断增大或减小。随着直径变化，滚筒惯量也发生变化，惯量的波动产生不同直径下的不同伺服回路调整值，以防止回路的不稳定性。在模拟系统中，也许不可能在机器运行时通过该参数来将其改变。但是在数字网络系统中，可以通过控制器来访问和改变这些值，从而实时控制动态变化的机器。

由于需要具有与控制器之间的数字通信能力，驱动器也必须像控制器一样更加智能化。现在，许多驱动器都是利用 DSP（数字信号处理）技术制造的，在速度和处理能力性能等方面都优于老式驱动技术。现今的大部分伺服驱动器还具有内置安全电路，因此驱动器和控制器可轻易集成到机器的安全逻辑系统中。

伺服电机的机座虽小，但输出扭矩并不小，而直接驱动电机，更可以直接连接到像印刷筒这样的负载上，不再需要传统皮带轮系统所需要的变速箱和其他机械机构。由于整个控制系统使机器的生产能力得到提升，因此相应的也要求其它非运动操作也能相应得到改进，如连接在机器上的其它装置，以及机器所在的车间或企业活动及管理等。

为此，许多控制系统内都嵌入了以太网 TCPIP 通信，以将装置集成到诸如 I/O、视觉系统、RFID读码器、条形码扫描器和机器人等控制系统中，并与其它控制平台、PC、OPC 客户端、SCADA 系统交换数据。

对设计工程师来说，这个系统方法是个可喜的改进。由于运动控制供应商一般都可提供全面的产品线，设计工程师现在几乎能够依靠一家生产厂家设计机器，而不需要选择许多不同的供应商，每个供应商负责一部分设计，然后花费大量时间和精力将所有部分拼凑在一起。设计工程师可以将精力集中于设计问题，而不用再为解决任何接口问题而担心。这也减少了供应商数目和重复订货。这样做的优点显而易见——在机器装配车间，部件之间可以无缝连接。由于该机器便于进行调试和排除故障，从而也相应提高了技术服务水平。

因此，运动控制系统是您的不二之选。

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