1 前言

    圓網(wǎng)印花機通常由進(jìn)布裝置、印花機頭、烘燥裝置、落布裝置等四部分組成。目前，圓網(wǎng)印花機分為八色、十二色、十六色、二十四色等。圓網(wǎng)印花機的圓網(wǎng)周長(cháng)主要有640mm和904mm兩種。其中，640mm圓網(wǎng)印花機居多。圓網(wǎng)印花機具有操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強度小、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，適合各種織物的印花，同時(shí)也適合多品種小批量織物的印花。主要裝置介紹如下：

    進(jìn)布裝置：有布車(chē)進(jìn)布和布卷進(jìn)布兩種。布卷進(jìn)布時(shí)，可將擺動(dòng)式引布輥壓在布卷上，依靠引布輥轉動(dòng)把布導入印花裝置。進(jìn)布時(shí)被織物隨循環(huán)運行的橡膠導帶前進(jìn)而完成印花。此導帶先經(jīng)給膠輥在表面涂一層熱塑性樹(shù)脂薄層，可平整地粘貼織物。

    印花裝置：圓網(wǎng)印花裝置包括圓網(wǎng)、刮刀、給漿裝置等，如圖2所示。

圖2 印花裝置

    圓網(wǎng)是印花機的花版，由鎳金屬制造，又稱(chēng)鎳網(wǎng)，呈六邊形網(wǎng)孔。圓網(wǎng)兩端以悶頭固定，以防印花時(shí)圓網(wǎng)變形，影響對花的準確性，能承受印花時(shí)色漿和刮刀的壓力。為了提高圓網(wǎng)的彈性，減少承受的壓力，圓網(wǎng)要偏離支撐輥中心線(xiàn)安裝，一般要偏離16mm左右。每一圓網(wǎng)機座有一示讀裝置，可顯示出各方向上所受的刮刀的壓力。

    刮刀安裝在圓網(wǎng)中心線(xiàn)上的刮刀架上。刮刀架既裝有刮刀又裝有給漿管。刮刀系采用鉻、鉬、釩、鋼合金制造，具有摩擦系數小和可以任意調節角度的特點(diǎn)。印花時(shí)，刮刀的刀口和圓網(wǎng)的內圓相切，刮刀對色漿以施加壓力為主、刮為輔的復合動(dòng)作。

    圓網(wǎng)印花機的刮刀壓力和位置可以調節，以適應各種花型和各種厚、薄色漿的織物印花。

    印花裝置圓網(wǎng)印花機是自動(dòng)給漿，每一圓網(wǎng)都配有給漿系統。供應色漿時(shí)，將機臺上塑料管一端套在金屬給漿管上，而機外另一端軟管插入色漿桶內，用泵輸入圓網(wǎng)，由電極自動(dòng)控制色漿液面的高度。

    烘干和擺布裝置：圓網(wǎng)印花機采用松式熱風(fēng)烘干。印花后即和橡膠導帶分離，導入烘干部分，松式平放在滌綸網(wǎng)上，經(jīng)熱風(fēng)烘干出布。出布由電動(dòng)擺布軸牽引落入布車(chē)內。

    圓網(wǎng)印花機具有勞動(dòng)強度低、生產(chǎn)效率高、對織物適應性強的優(yōu)點(diǎn)，適合于化纖織物、針織物、輕薄織物印花；能獲得花型活潑、色澤鮮艷的效果，并可避免傳色的疵病。但是，受圓網(wǎng)結構的限制，印制精細線(xiàn)條時(shí)效果還不十分理想。本文針對圓網(wǎng)印花機的12軸控制作詳細介紹。

    2 控制系統設計原理

    本文中，圓網(wǎng)印花機是12軸印刷，12軸圓網(wǎng)需要位置同步套色，主機在加減速過(guò)程中，12軸印花棍需要精確同步跟隨。在套色出現偏移時(shí)，需要實(shí)時(shí)調整軸位置。主要的控制要求如下:

    2.1 12軸同步跟隨控制

    印花棍需要與橡膠導帶速度同步，橡膠導帶由變頻器帶動(dòng)主電機經(jīng)過(guò)1/25.5的減速箱控制。跟隨主軸安裝在主電機后，編碼器的分辨率為1024P/R。將編碼器信號接到AH10PM的X0.8和X0.9端子，AH10PM可以帶6個(gè)軸，所以需要兩個(gè)AH10PM，編碼器信號可以并到兩AH10PM端子上。在A(yíng)H10PM可以建立主從電子齒輪關(guān)系的運動(dòng)程序。

    2.2 網(wǎng)頭單獨運行

    印刷結束后需要清洗導帶和圓網(wǎng)，需要在導帶不運行的情況下12個(gè)網(wǎng)頭單獨運行。這個(gè)功能可以通過(guò)在A(yíng)H10PM里建立虛主軸，讓12個(gè)網(wǎng)頭跟隨虛主軸。虛主軸進(jìn)行JOG或者變速運動(dòng)，因12個(gè)軸與虛主軸之間建立了主從關(guān)系，12個(gè)網(wǎng)頭就會(huì )跟隨虛主軸運動(dòng)。在正常生產(chǎn)時(shí)，讓虛主軸跟隨主編碼器運動(dòng)，而虛主軸一直與12個(gè)軸保持主從關(guān)系保持在不同情況下都是同步關(guān)系。

    2.3 對花糾偏

    在印花過(guò)程中，會(huì )因布的張力大小、導帶與布之間的摩擦力、圓網(wǎng)變形等情況，造成套色偏移。需要通過(guò)糾正網(wǎng)頭與導帶之間的相位把花色重新對準。我們通過(guò)虛主軸與12個(gè)軸建立了電子齒輪的關(guān)系，在需要進(jìn)行糾正時(shí)，可以實(shí)時(shí)更改電子齒輪的分子。工藝上糾偏分為快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退，只要設定不同大小的齒輪比就可以實(shí)現。

    2.4 觸摸屏、模擬量、I/O點(diǎn)控制
圓網(wǎng)印花機的各個(gè)裝置如烘箱、水氣閥、擺布變頻器、導帶上下、糾偏快進(jìn)快退慢進(jìn)慢退按鈕都是通過(guò)臺達DVP-ES2與AH500 CPU進(jìn)行PLC-link通訊，再由AH500 CPU與AH10PM進(jìn)行數據交往，把外部信號讀進(jìn)來(lái)，更改相應的變量實(shí)現控制。

    3 硬件架構

    根據以上系統要求構建硬件架構，如圖4、圖5和圖6所示。

圖6 現場(chǎng)硬件圖

    需要注意的是實(shí)際現場(chǎng)整個(gè)電柜的干擾問(wèn)題。AH10PM的高速計數器的端子是集電極輸入，AH10PM的前四軸脈沖輸出是差分形式，后兩軸脈沖輸出是集電極輸出，集電極很容易受到外部的干擾，建議主編碼器使用推挽的輸出方式，屏蔽層要單端接地，整個(gè)電柜需要良好的接地，否則很容易造成模塊與模塊間的位置偏差。

    4 軟件架構

    根據以上系統要求可以構建運動(dòng)程序架構，如圖6所示。

圖7 運動(dòng)程序架構

    系統在正常運行時(shí)，虛擬主軸跟隨主編碼器運行，通過(guò)改變主編碼器與虛擬軸之間的齒輪比，可以在觸摸屏里調整導帶與網(wǎng)頭摩擦系數。當產(chǎn)生套色偏移時(shí)，可以調整虛擬主軸與從軸之間的齒輪比來(lái)調整導帶與網(wǎng)頭之間的相位。
當需要單動(dòng)網(wǎng)頭時(shí)，可以直接JOG或者變速運動(dòng)虛擬主軸，從軸同樣會(huì )跟隨虛擬主軸運動(dòng)。

    5 PLC-link與AH500背板數據交換

    在本案例中，所有的外部I/O點(diǎn)都是接到臺達DVP-ES2小型PLC里，再由PLC-link傳到AH500 CPU里。PLC Link是透過(guò)RS485的聯(lián)機來(lái)進(jìn)行數據交換的網(wǎng)絡(luò )機制。臺達AH500是圖形化規劃接口，提供PLC Link與Ether Link的主機數據交換，便利快速的功能、簡(jiǎn)單的填表與設定，即可以在免程序撰寫(xiě)下實(shí)現復雜的數據交換通訊功能，針對OEM設備集中收集信息至FMCS或ERP的應用需求，特別有幫助。

    AH500 CPU與AH10M模塊之間的數據是通背板通訊實(shí)現，通過(guò)建立數據交換表來(lái)定義互相交換寄存器地址。

    6 程序編寫(xiě)

    程序主要分為軸初始化、系統正常生產(chǎn)即跟隨主編碼器、網(wǎng)頭單動(dòng)、網(wǎng)頭對花和糾偏。

    1號軸初始化如圖8所示，其他軸類(lèi)似。定義運動(dòng)軸的最高速、最低速和加減速時(shí)間以及脈沖輸出方式等。AH10PM前四軸最高頻率可以達到1MHz，后兩軸最高頻率是200kHz，為了統一，我們都設為200kHz。

    虛軸建立不需要進(jìn)行初始化，直接可以用軸號K7～K16來(lái)聲明。圖9是主編碼器與虛主軸建立主從關(guān)系。Master軸為0，即高速計數器X0.8、X0.9。Slave軸為7，就是虛軸。

    12軸跟隨主編碼器運動(dòng)，建立主從跟隨關(guān)系。如圖10所示為1號軸跟隨，其他軸類(lèi)似。

    糾偏功能分為快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退，可以通過(guò)改變齒輪比實(shí)現，如圖11建立一個(gè)跟隨條件功能塊。

    計布長(cháng)是主編碼器的計數長(cháng)度，這個(gè)長(cháng)度可以隨時(shí)清零，所以不能直接用虛主軸的脈沖值。但是，可以再建立一個(gè)虛軸用于計長(cháng)，并且可以隨時(shí)清零而不影響其他軸的正常運行，如圖12。

    程序中8號軸跟隨主編碼器記錄脈沖數，D200作為計長(cháng)，當需要清零是只要M44斷開(kāi)一個(gè)周期后再導通就可以實(shí)現，把D200傳到AH500 CPU里計算出長(cháng)度。

    7 結束語(yǔ)

    基于臺達的中型PLC AH500和AH10PM運動(dòng)模塊的解決方案在圓網(wǎng)印花機上得到了成功應用，車(chē)速可以達到100M/min。同時(shí)，如果選用臺達的伺服驅動(dòng)器和臺達的PLC控制器搭配使用，可以為客戶(hù)量身定制更多的解決方案，給客戶(hù)提供低成本、高性能、最優(yōu)化的系統解決方案。