|
一.前言
圓網印花機是紡織印染行業(yè)中印花生產的主要設備，按圓網傳動方式可以分為機械式整體傳動圓網印花機和獨立傳動圓網印花機兩種，本文介紹的是基于博瑋BWS伺服的獨立傳動式圓網印花機中的網頭部分同步控制方案。
圓網印花機通常由進布單元、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設備的核心部分，本文主要介紹kinco伺服系統(tǒng)在印花單元的應用。
博瑋BWS伺服采用德國進口jat技術，Jat公司在德國擁有近20年的伺服研發(fā)、生產和應用經驗。
設備外形圖：
二.設備工藝介紹
待印染的白坯布通過進布單元被傳遞到導帶上，由于導帶表面事先涂有一層專用膠水，用于坯布可以緊密的和導帶接觸，不會產生相對運動，和導帶緊密接觸的坯布隨著導帶的運動，通過各個印花單圓，由印花單元上的絲網（雕刻有圖案、染料通過絲網內圓隨著網頭的轉動滲透在坯布上，從而形成1種顏色的圖案，不同的印花單元上的絲網圖案形成不同的顏色的圖案，為了確保各個顏色的圖案最終形成一幅完整的圖形，各個絲網之間的相位必須確保恒定，也就是說，要實現(xiàn)高質量、自動化的印花生產，圓網與導帶及各圓網間在連續(xù)、高速運行時，必須實現(xiàn)高精度的同步控制，各個圓網的線速度與印花導帶線速度必須確保同步，否則會產生斷布、斷網或“錯花”事故，影響生產效率和產品質量。
圓網印花工作原理如下圖：
1#圓網印S1區(qū)域，只印黑色。
2#圓網印S2區(qū)域，將紅色套在空白處。
3#圓網印S3區(qū)域，將藍色套在空白處。
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頭和印花導帶保持高度的同步。
印花網頭
三.博瑋BWS伺服控制工藝
如果要實現(xiàn)印花網頭和導帶之間的高度同步，必須實現(xiàn)：
1.同步功能
只有圓網和導帶之間的相位角保持恒定，才可以確保圖案不錯位。博瑋BWS伺服具有的主從模式（-4模式），可以在保證速度同步的同時保證位置同步。令各輥之間的相位始終保持一致。主從模式下，通過動態(tài)調整驅動器內電子齒輪比參數(shù)，達到消除齒輪傳動時齒輪間隙的作用，極大的方便了系統(tǒng)的調試并確保了印布的精度。
2.高速響應
系統(tǒng)不但要實現(xiàn)勻速下的印花效果，還要保證在主動輥加減速時的印花效果。在主動輥（導帶）加減速時導帶的速度速度變化較大，BWS伺服1KHz的位置環(huán)采樣頻率可以確保驅動器在1ms內對主編碼器的速度變化進行調整，而且，采集導帶位置和速度的編碼器信號是通過級聯(lián)的方式傳遞到各個網頭驅動器，信號在0.1us內可以傳遞到多達32個軸，從而確保了主軸信號無損傳遞。
博瑋BWS伺服驅動器的Master Encoder和Encoder Out接口，前者用于接收外部的高速脈沖信號（響應頻率高達2MHz），后者直接將接收到的脈沖信號傳遞給下一級的驅動器。這種級聯(lián)的方式，不會因為中間任何一臺驅動器受到干擾或出現(xiàn)故障而影響導后面圓網的運動，而且，這種方式下，各個圓網（從軸）跟隨的主軸信號是相同的，如果某個圓網的相位角產生誤差后不會被傳遞給后面的圓網。
除上述功能需求外，圓網印花機還需要具備手動調整各個圓網單元的相位角，每個圓網控制單元有4個按鈕，快進、慢進、快退、慢退，分別控制對應的圓網相位角的快速超前、慢速超前、快速退后、慢速退后，調整完成后，圓網依然要保持原有的速度比跟隨導帶運動。博瑋BWS伺服自帶8個數(shù)字輸入口，可以將這4個按鈕輸入直接接入到4個數(shù)字輸入口（分別調用4個內部子程序），而無需通過PLC，從而大大節(jié)省了上位機的編程和控制難度，當然，博瑋BWS伺服具有的相位角動態(tài)糾偏功能使得這個要求實現(xiàn)成為可能。
四.博瑋BWS伺服解決方案
電氣結構圖
配置表：
其他說明：
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/RS485兩個通訊串口，一個和變頻器（控制導帶）通訊，一個和HMI通訊，由于同步控制功能完全置入驅動器內實現(xiàn)，極大的降低了對控制器處理運動控制的要求，本方案中控制器主要實現(xiàn)的是整個設備的IO邏輯控制及對非網頭部分電機的控制，而網頭部分電機的同步控制全部由驅動器內置的同步功能完成。
2. 編碼器：采集導帶的位置和速度信號，要求分辯率較高，編碼器的分辯率需要按導帶主軸的直徑等參數(shù)計算（和編碼器輪與導帶從動軸之間的傳動比有關），編碼器信號直接連接到各個網頭驅動器。
3.除博瑋BWS伺服的主從跟隨功能外，在該方案中還利用了博瑋BWS伺服的內部編程功能，實現(xiàn)了各個網頭的聯(lián)動、獨立控制、手動快進、快退、慢進、慢退、網頭自轉、導帶起動前重新定位到停止前相位角等功能，由于系統(tǒng)的核心功能由博瑋BWS伺服的內部編程、主從控制、自帶IO口等功能來實現(xiàn)，除網頭控制外，導帶、磁缸、進布、出布等控制全部由PLC承擔。
五.總結
相比較目前市場上主流的采用同步控制器或專用運動控制器的方案，本方案采用的博瑋BWS伺服的主從功能極大的節(jié)省了對控制器的運動控制要求，在控制網頭同步相位過程中，由于沒有控制器的參與，也節(jié)省了采用控制器時處理同步信號所花費的時間，確保了網頭BWS伺服電機的高動態(tài)響應。
博瑋BWS伺服提供的圓網印花機傳動部分解決方案目前在多家公司得到了成功應用，分別實現(xiàn)了12色和9色套印，速度達到60m/min，精度<±0.1mm。
|
