【集萃網(wǎng)觀察】一.前言
圓網(wǎng)印花機(jī)是紡織印染行業(yè)中印花生產(chǎn)的主要設(shè)備，按圓網(wǎng)傳動(dòng)方式可以分為機(jī)械式整體傳動(dòng)圓網(wǎng)印花機(jī)和獨(dú)立傳動(dòng)圓網(wǎng)印花機(jī)兩種，本文介紹的是基于Kinco伺服的獨(dú)立傳動(dòng)式圓網(wǎng)印花機(jī)中的網(wǎng)頭部分同步控制方案。
圓網(wǎng)印花機(jī)通常由進(jìn)布單元、印花單元、烘房單元和落布單元組成，其中的印花單元是整個(gè)設(shè)備的核心部分，本文主要介紹kinco伺服系統(tǒng)在印花單元的應(yīng)用。
Kinco伺服采用德國(guó)Jat公司技術(shù)，Jat公司在德國(guó)擁有近20年的伺服研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
設(shè)備外形圖：
二.設(shè)備工藝介紹
待印染的白坯布通過(guò)進(jìn)布單元被傳遞到導(dǎo)帶上，由于導(dǎo)帶表面事先涂有一層專用膠水，用于坯布可以緊密的和導(dǎo)帶接觸，不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，和導(dǎo)帶緊密接觸的坯布隨著導(dǎo)帶的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)各個(gè)印花單圓，由印花單元上的絲網(wǎng)（雕刻有圖案、染料通過(guò)絲網(wǎng)內(nèi)圓隨著網(wǎng)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)滲透在坯布上，從而形成1種顏色的圖案，不同的印花單元上的絲網(wǎng)圖案形成不同的顏色的圖案，為了確保各個(gè)顏色的圖案最終形成一幅完整的圖形，各個(gè)絲網(wǎng)之間的相位必須確保恒定，也就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、自動(dòng)化的印花生產(chǎn)，圓網(wǎng)與導(dǎo)帶及各圓網(wǎng)間在連續(xù)、高速運(yùn)行時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)高精度的同步控制，各個(gè)圓網(wǎng)的線速度與印花導(dǎo)帶線速度必須確保同步，否則會(huì)產(chǎn)生斷布、斷網(wǎng)或“錯(cuò)花”事故，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
圓網(wǎng)印花工作原理如下圖：
1#圓網(wǎng)印S1區(qū)域，只印黑色。
2#圓網(wǎng)印S2區(qū)域，將紅色套在空白處。
3#圓網(wǎng)印S3區(qū)域，將藍(lán)色套在空白處。
最終印出有多種顏色的圖案。
要保證良好的印花效果就要求印花網(wǎng)頭和印花導(dǎo)帶保持高度的同步。
印花網(wǎng)頭
三.Kinco伺服控制工藝
如果要實(shí)現(xiàn)印花網(wǎng)頭和導(dǎo)帶之間的高度同步，必須實(shí)現(xiàn)：
1.同步功能
只有圓網(wǎng)和導(dǎo)帶之間的相位角保持恒定，才可以確保圖案不錯(cuò)位。Kinco伺服具有的主從模式（-4模式），可以在保證速度同步的同時(shí)保證位置同步。令各輥之間的相位始終保持一致。主從模式下，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器內(nèi)電子齒輪比參數(shù)，達(dá)到消除齒輪傳動(dòng)時(shí)齒輪間隙的作用，極大的方便了系統(tǒng)的調(diào)試并確保了印布的精度。
2.高速響應(yīng)
系統(tǒng)不但要實(shí)現(xiàn)勻速下的印花效果，還要保證在主動(dòng)輥加減速時(shí)的印花效果。在主動(dòng)輥（導(dǎo)帶）加減速時(shí)導(dǎo)帶的速度速度變化較大，Kinco伺服1KHz的位置環(huán)采樣頻率可以確保驅(qū)動(dòng)器在1ms內(nèi)對(duì)主編碼器的速度變化進(jìn)行調(diào)整，而且，采集導(dǎo)帶位置和速度的編碼器信號(hào)是通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式傳遞到各個(gè)網(wǎng)頭驅(qū)動(dòng)器，信號(hào)在0.1us內(nèi)可以傳遞到多達(dá)32個(gè)軸，從而確保了主軸信號(hào)無(wú)損傳遞。
Kinco伺服驅(qū)動(dòng)器的Master Encoder和Encoder Out接口，前者用于接收外部的高速脈沖信號(hào)（響應(yīng)頻率高達(dá)2MHz），后者直接將接收到的脈沖信號(hào)傳遞給下一級(jí)的驅(qū)動(dòng)器。這種級(jí)聯(lián)的方式，不會(huì)因?yàn)橹虚g任何一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器受到干擾或出現(xiàn)故障而影響導(dǎo)后面圓網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)，而且，這種方式下，各個(gè)圓網(wǎng)（從軸）跟隨的主軸信號(hào)是相同的，如果某個(gè)圓網(wǎng)的相位角產(chǎn)生誤差后不會(huì)被傳遞給后面的圓網(wǎng)。
除上述功能需求外，圓網(wǎng)印花機(jī)還需要具備手動(dòng)調(diào)整各個(gè)圓網(wǎng)單元的相位角，每個(gè)圓網(wǎng)控制單元有4個(gè)按鈕，快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退，分別控制對(duì)應(yīng)的圓網(wǎng)相位角的快速超前、慢速超前、快速退后、慢速退后，調(diào)整完成后，圓網(wǎng)依然要保持原有的速度比跟隨導(dǎo)帶運(yùn)動(dòng)。Kinco伺服自帶8個(gè)數(shù)字輸入口，可以將這4個(gè)按鈕輸入直接接入到4個(gè)數(shù)字輸入口（分別調(diào)用4個(gè)內(nèi)部子程序），而無(wú)需通過(guò)PLC，從而大大節(jié)省了上位機(jī)的編程和控制難度，當(dāng)然，Kinco伺服具有的相位角動(dòng)態(tài)糾偏功能使得這個(gè)要求實(shí)現(xiàn)成為可能。
四.Kinco伺服解決方案
電氣結(jié)構(gòu)圖
配置表：
其他說(shuō)明：
1. PLC性能要求，本方案可以采用的PLC有Kinco K3系列PLC或三菱FX2N或其他品牌PLC，要求支持RS232/RS485兩個(gè)通訊串口，一個(gè)和變頻器（控制導(dǎo)帶）通訊，一個(gè)和HMI通訊，由于同步控制功能完全置入驅(qū)動(dòng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，極大的降低了對(duì)控制器處理運(yùn)動(dòng)控制的要求，本方案中控制器主要實(shí)現(xiàn)的是整個(gè)設(shè)備的IO邏輯控制及對(duì)非網(wǎng)頭部分電機(jī)的控制，而網(wǎng)頭部分電機(jī)的同步控制全部由驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置的同步功能完成。
2. 編碼器：采集導(dǎo)帶的位置和速度信號(hào)，要求分辯率較高，編碼器的分辯率需要按導(dǎo)帶主軸的直徑等參數(shù)計(jì)算（和編碼器輪與導(dǎo)帶從動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比有關(guān)），編碼器信號(hào)直接連接到各個(gè)網(wǎng)頭驅(qū)動(dòng)器。
3.除Kinco伺服的主從跟隨功能外，在該方案中還利用了Kinco伺服的內(nèi)部編程功能，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)網(wǎng)頭的聯(lián)動(dòng)、獨(dú)立控制、手動(dòng)快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退、網(wǎng)頭自轉(zhuǎn)、導(dǎo)帶起動(dòng)前重新定位到停止前相位角等功能，由于系統(tǒng)的核心功能由Kinco伺服的內(nèi)部編程、主從控制、自帶IO口等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，除網(wǎng)頭控制外，導(dǎo)帶、磁缸、進(jìn)布、出布等控制全部由PLC承擔(dān)。
五.總結(jié)
相比較目前市場(chǎng)上主流的采用同步控制器或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制器的方案，本方案采用的Kinco伺服的主從功能極大的節(jié)省了對(duì)控制器的運(yùn)動(dòng)控制要求，在控制網(wǎng)頭同步相位過(guò)程中，由于沒(méi)有控制器的參與，也節(jié)省了采用控制器時(shí)處理同步信號(hào)所花費(fèi)的時(shí)間，確保了網(wǎng)頭伺服電機(jī)的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
Kinco伺服提供的圓網(wǎng)印花機(jī)傳動(dòng)部分解決方案目前在多家公司得到了成功應(yīng)用，分別實(shí)現(xiàn)了12色和9色套印，速度達(dá)到60m/min，精度<±0.1mm。
來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)
手機(jī)版印花網(wǎng)
微信號(hào)：yinhuashijie
