控制網(wǎng)：近幾年，貴公司為印刷機械行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行的自動(dòng)化產(chǎn)品、技術(shù)或方案的創(chuàng )新有哪些？

    封巖：貝加萊在印刷機械行業(yè)最具代表性的創(chuàng )新方案就是將套色控制和張力控制集成在A(yíng)utomation Studio的一個(gè)軟件庫中。貝加萊的專(zhuān)家在A(yíng)utomation Studio中直接調用這個(gè)軟件庫，即可實(shí)現對套色和張力的精準控制，效果良好。這意味著(zhù)我們不再需要使用2套獨立的系統分別控制套色和張力，使用一套貝加萊的整體控制方案即可滿(mǎn)足需求。集成套色方案體現了貝加萊一貫倡導的集成自動(dòng)化理念。
 

實(shí)用案例：基于POWERLINK無(wú)軸凹版印刷套色控制

貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司    西安分公司

力生

摘要：本文介紹了高速工業(yè)以太網(wǎng)POWERLINK的技術(shù)及其在無(wú)軸凹版印刷機上的成功應用，給出基于POWERLINK的無(wú)軸凹版印刷套色控制的網(wǎng)絡(luò )結構和整體方案，分析POWERLINK無(wú)軸凹版印刷機的特點(diǎn)及其成功之處。

關(guān)鍵字：POWERLINK（Ethernet POWERINK），無(wú)軸凹版印刷套色控制(Non-shaft Intaglio Printing Color Control)

引言

    傳統的機組式凹版印刷機的各色組版輥的傳動(dòng)是掛在同一個(gè)電機上的，由該電機帶動(dòng)一個(gè)機械主軸來(lái)傳動(dòng)。各色組版輥都通過(guò)機械的連接跟主軸連接在一起，所以，各色組版輥的運動(dòng)同步，而且好的機械下各色組版輥的運動(dòng)步調嚴格一致，版輥的傳動(dòng)問(wèn)題是這樣解決的，印刷圖案的套準控制是通過(guò)控制專(zhuān)門(mén)的浮動(dòng)輥的運動(dòng)，通過(guò)控制張力，來(lái)控制承印物的拉伸來(lái)完成的。我們將這種傳統的機組式凹版印刷方式，簡(jiǎn)稱(chēng)為有軸印刷，相應的將一種新型的印刷方式，簡(jiǎn)稱(chēng)為無(wú)軸印刷。

    無(wú)軸和有軸的根本區別是版輥的傳動(dòng)方式不同，無(wú)軸的各色組版輥的傳動(dòng)是各自獨立的，由單獨的電機驅動(dòng)，這樣從機械上來(lái)說(shuō)，減少了機械主軸，各單元版輥獲得獨立，從控制上來(lái)說(shuō)各單元的同步問(wèn)題有待解決，而且是整個(gè)機器印刷品質(zhì)的前提和基礎。

    無(wú)軸印刷的圖案套準控制也有別于有軸印刷，無(wú)軸印刷的圖案套準控制是在各軸同步的基礎上，通過(guò)控制版輥的相位來(lái)實(shí)現的。

    所以，無(wú)軸凹版印刷是集版輥傳動(dòng)和套準控制于一體的印刷方式，版輥的獨立，使得版輥的控制更加復雜，也更加靈活，相應地，印刷的靈活性、可操作性，以及凹版印刷機的自動(dòng)化水平得到了提高，從而，適應了當今印刷行業(yè)復雜工藝生產(chǎn)的要求，提高了印刷品質(zhì)，節約了生產(chǎn)成本，適應了印刷行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展，實(shí)現了安全生產(chǎn)和環(huán)保生產(chǎn)。

    正是無(wú)軸凹版印刷控制的復雜性、靈活性，要求高品質(zhì)和新技術(shù)的應用，如工業(yè)以太網(wǎng)POWERLINK，可編程計算機控制器PCC，全數字伺服驅動(dòng)器ACOPOS的應用。

    基于POWERLINK在整個(gè)方案中起著(zhù)網(wǎng)絡(luò )通訊的作用，是數據的傳輸通道，所以，POWERLINK是整個(gè)方案的基礎，是數據的橋梁，是系統安全可靠的保證，可見(jiàn)其在整個(gè)方案中的份量，本文主要講解POWERLINK技術(shù)，以及無(wú)軸凹版印刷的成功應用。

一．關(guān)于POWERLINK技術(shù)：

    在本方案中各驅動(dòng)器（ACOPOS系統）之間，以及各驅動(dòng)與中央處理器PCC之間的關(guān)系，是通過(guò)總線(xiàn)的方式建立起來(lái)的，這個(gè)總線(xiàn)就是POWERLINK。POWERLINK是建立在以太網(wǎng)硬件基礎之上的，不依賴(lài)于特定硬件的，完全基于軟件協(xié)議的實(shí)現高實(shí)時(shí)要求的安全的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。

    POWERLINK通訊技術(shù)于2001年由貝加萊公司研發(fā)并推向市場(chǎng)，同年成立EPSG(Ethernet POWERLINK Standardization Group)聯(lián)盟，如今POWERLINK已經(jīng)成為國際標準（IEC61158和IEC61784-2），并滿(mǎn)足工業(yè)安全標準IEC61508。全球已有240個(gè)機械制造商正在使用POWERLINK技術(shù)。

    下面是關(guān)于POWERLINK的技術(shù)參數數據。

    POWERLINK是一個(gè)嚴格且具有確定性的實(shí)時(shí)通訊軟件協(xié)議，它完全建立在以太網(wǎng)硬件基礎上，現在可實(shí)現波特率為1Gbits/s的安全通訊速率。POWERLINK不僅支持PLC，I/O以及運動(dòng)控制數據的循環(huán)通信，同時(shí)也支持實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間的非同步通信，并且專(zhuān)門(mén)為這一目的預留有部分網(wǎng)絡(luò )帶寬。

技術(shù)參數（基于快速以太網(wǎng)（100Mbit/s））：

 POWERLINK電纜：

貝加萊（B&R）公司提供的專(zhuān)用電纜具有如下特性：

工作原理：

POWERLINK網(wǎng)絡(luò )中有兩種數據通信形式： 

    •周期性的

    •非周期性的

POWERLINK循環(huán)：

    POWERLINK采用SCNM(Slot Communication Network Management)通訊技術(shù)解決了傳統的以太網(wǎng)CSMA/CD通訊方式的沖突問(wèn)題。

    SCNM規定POWERLINK網(wǎng)絡(luò )中由管理器節點(diǎn)（MN）統一分配時(shí)槽給各控制器站點(diǎn)（CN），并依次輪詢(xún)。MN以點(diǎn)對點(diǎn)的方式向CN發(fā)出訪(fǎng)問(wèn)請求PollRequest，CN以廣播的方式向所有站點(diǎn)發(fā)出響應信息PollResponse。

圖示如下：圖1

    一個(gè)POWERLINK循環(huán)包括一個(gè)循環(huán)頭（SoC）,它被控制器用于同步操作，循環(huán)頭之后，管理器向第一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)傳送請求，相應的它會(huì )收到一個(gè)傳送回應。依此類(lèi)推。在每一個(gè)循環(huán)中，所有的站點(diǎn)都會(huì )被訪(fǎng)問(wèn)到。循環(huán)通訊在一個(gè)循環(huán)尾（EoC）終止。而后就是非同步通信時(shí)間，這時(shí)，管理器就向某個(gè)站點(diǎn)發(fā)送或者提示其發(fā)送數據。

    圖示如下：圖2

二．POWERLINK在無(wú)軸凹版印刷上的應用：

    凹版印刷具有數據響應要求快的特征，所以POWERLINK的高實(shí)時(shí)響應和其安全性正好滿(mǎn)足了這個(gè)要求。

1〉 運動(dòng)控制中POWERLINK的應用：

    在運動(dòng)控制中，POWERLINK作為通信總線(xiàn)是透明的，不需要編寫(xiě)任何的驅動(dòng)程序或通信程序，這些都是集成在系統中的，只要在項目中添加相應的通信接口卡，并做相應的POWERLINK通信屬性的設置，比如，循環(huán)周期的設置，POWERLINK強大的通訊功能即可在項目中無(wú)縫的使用。主要的編程就集中在運動(dòng)方案的實(shí)現上。

2〉無(wú)軸凹版印刷機中POWERLINK的網(wǎng)絡(luò )結構：

    型號不同的機組式凹版印刷機的色組單元個(gè)數是不同的，下面以一個(gè)10個(gè)色組單元的凹版印
刷機的網(wǎng)絡(luò )結構為例，說(shuō)明無(wú)軸凹版印刷機的POWERLINK網(wǎng)絡(luò )結構，以及站點(diǎn)分配的情況。在POWERLINK網(wǎng)絡(luò )結構中，貝加萊2005系列PCC的CPU模塊是中央數據處理單元，其插槽中的通信模塊的站點(diǎn)撥碼為00（MN），各伺服控制器站號依次為01到10（CN）。

    網(wǎng)絡(luò )結構如下圖示：圖3

3〉POWERLINK總線(xiàn)是連接電子齒輪的紐帶：

    在引言中提到各色組單元要解決好同步的問(wèn)題，POWERLINK總線(xiàn)在其中為各軸的電子齒輪的同步提供了可靠實(shí)時(shí)安全的數據通道。

4〉基于POWERLINK總線(xiàn)的無(wú)軸凹版印刷機的整體方案：

    顯示操作監控站：貝加萊POWER PANEL 系列集顯示操作數據處理于一體的人機界面；

    中央數據處理單元：貝加萊2005系列PCC系統CPU，是一款高性能的CPU模塊，可處理從機器制造行業(yè)的高端應用到過(guò)程控制中的高難任務(wù)。

    印刷版輥驅動(dòng)及控制系統：貝加萊全數字伺服驅動(dòng)器ACOPOS系統及伺服電機系統。

    色標識別及處理系統：色標識別傳感器及信號處理系統，色標信號經(jīng)傳感器識別及處理系統的初次處理，輸入到ACOPOS系統做處理運算及控制。CPU模塊對識別的信號做高級別的算法再傳輸給ACOPOS系統做控制。

    POWERLINK總線(xiàn)：給整個(gè)色標系統提供了高實(shí)時(shí)的安全數據通道。

5〉貝加萊套色控制系統結構圖：

    以10色無(wú)軸凹版印刷機為例。

    以下為無(wú)軸凹版印刷機的整體框架結構圖：圖4

三．無(wú)軸凹版印刷機的特點(diǎn)：

    •機械上取消主軸，電氣上采用總線(xiàn)方式，使機器的操作和維護更方便；

    •控制系統采用整體的方案，使系統的安裝啟動(dòng)調試更快捷高效；

    •高速實(shí)時(shí)總線(xiàn)系統，高性能PCC系統，全數字伺服系統的應用，使色標信號的識別及控制更直接高效，從而提高了控制精度；

    •版輥的單獨驅動(dòng)，使單個(gè)版輥參與印刷或暫停印刷的操作更方便，從而適應了復雜工藝的要求。

四．無(wú)軸凹版印刷機的案例分析：

    貝加萊公司的整體無(wú)軸凹版印刷方案與凹版印刷機的領(lǐng)軍企業(yè)合作，為多家客戶(hù)多個(gè)行業(yè)提供了品質(zhì)優(yōu)秀的凹版印刷機，比如在煙包行業(yè)，裝飾紙印刷，瓦楞紙印刷，塑膜印刷等。其印刷精度，印刷合格率，以及機器的質(zhì)量及操作人性化都得到了用戶(hù)的普遍認可。