步科CAN总线多轴系统解决方案在丝网商标印刷机上的应用

• 关键词：电机,伺服,流量计,直流调速
• 摘要：步科CAN总线多轴系统解决方案在丝网商标印刷机上的应用

一、设备图片

二、以前方案电气框图

a) 方案缺点：
i. 通讯速度慢、响应不及时：采用485通讯方式，由于目前设备较长（8色机长度达到40米），要赢得稳定的通讯，必须使用较低的通讯速率，因此整套系统响应比较慢；
ii. 编程量大：系统中采用了多台PLC，而PLC之间的数据交换必须通过编程来完成，每个PLC均要进行独立的编程操作，因此给编程、维护造成了大量的工作量；
iii. 印刷速度慢、效率低：一个工作流程中各个工位与主PLC间交换数据的次数多，系统在交换数据上花费了太多时间，造成了系统效率低下，印刷速度提不上去；
iv. 升级能力不足：由于系统的印花数跟控制器有关，如果想增加新的花色还需要购买新的控制器和相关附件，因此增加了系统的改造成本；同时系统使用的主PLC也属于小型PLC，如果新增工位，必然会对系统的整体性能产生较大影响，因此不利于系统的升级换代；
v. 系统成本高：每一个工位使用单独的PLC进行控制，增加了系统成本；
vi. 接线众多，距离长，抗干扰能力差；

三、 CAN总线解决方案电气框图

四、 每个工位的操作面板

▲ 印刷左移：控制伺服电机带动印刷臂左移
▲ 印刷右移：控制伺服电机带动印刷臂右移
▲追色左移：控制色标电机带动色标左移
▲ 追色右移：控制色标电机带动色标右移 
    这4个按钮开关信号均直接接入伺服驱动器。

五、 印花工位控制

a) 色标补偿电机控制：
      i. 色标补偿电机的控制采用绝对定位模式和3模式来完成，在拖膜完成后，误差补偿电机以绝对定位的方式运行到目标位置，然后自动切换成3模式返回，返回过程中检查到色标，即停止运行，同时记录下误差；
b) 刮板气缸控制： 
      i. 刮板气缸的启动和停止通过PLC来完成，但气缸的状态则由伺服驱动器自身所带DI接收，然后通过CAN传送给PLC；
c) 刮刀电机控制：
      i. 刮刀电机的控制采用绝对定位模式，刮刀长度、刮刀速度均通过CAN传送给伺服驱动器。刮刀目标位置由色标补偿伺服驱动器把检测到的误差通过CAN总线传递给刮刀伺服，然后由刮刀伺服计算出电机运行目标位置，这个计算过程直接由工位上的两台伺服完成，无需PLC参与计算。刮板动作的开始与停止均通过PDO来判断；

六、 系统每个工位控制流程图

七、 CAN总线解决方案为客户带来的直接好处：
a) 采用总线控制方式，减小了众多处理环节，系统循环时间大幅降低，生产效率大幅得到提高，比以前采用多PLC的方式提高20%；
b) 印刷精度比以前提高1倍；
c) 采用远程I/O，极大的减少了系统布线，降低了系统故障率；
d) 系统扩展能力大幅增强，可以很方便增加印刷工位；
e) 开放式系统，客户可以根据自身需求来更换系统部件；
f) 总线式结构、智能式伺服驱动器，可以很方便监控系统各个工位的运行状态；

八、 CAN总线解决方案比传统方案的优势:
a) 效率更高、速度更快：采用数字伺服控制控制、驱动技术，伺服能够工作在加速、运速、减速三种模式下；由于采用总线，系统的协调性更好，减去了很多中间数据传输环节，从而极大的提高了印刷速度；
b) 实时性更强：由于采用CAN总线通讯，通讯波特率能够高达1M，因此系统的实时响应能力得到了很大的提升，主站与各个工位之间数据通讯更流畅、更及时；
c) 减少工作量：整个系统采用一个主PLC控制，PLC只需要把所要传输的数据发送到总线上，每个工位的从站（伺服驱动器）会自动接收所需要的数据并自动进行处理，因此极大的减少了工程的编程和维护量；
d) 便于系统扩展：采用了CAN总线方案，系统中所有设备均连接到总线上，由主PLC进行调度，如果不需要某个工位或者要添加一个工位，那么只需把工位上的伺服驱动器折掉或连接到总线上，而不需添加别的任何控制设备，程序的改动量也很少，从而有效地减少客户开支 ；
e) 节约成本：省去了各个工位的控制器及其他相关设备，因此系统的成本得到了有效降低，同时PLC具有以太网、电话线接口，可以远程诊断和维护，坚信系统维护成本；
f) 可靠性增强：CAN总线具有强大的容错、监控、错误处理能力，可以很轻易的发现问题的所在，并能自动处理出现的各种故障并及时显示各个节点所出现的报警信息，如果其中一个节点出现问题，只需更换该节点即可；
g) 网络化管理：PLC具有以太网接口，可以接入上层管理网络（比如ERP），实现管理层对现场设备的监控，可以根据生产线情况安排生产调度，进而实现清晰和有效的计划管理；
h) 控制更灵活：ED系列驱动器是智能化伺服驱动器，具有很强的可编程能力，并具有DI/DO，是一个带PLC功能的伺服驱动器，可以满足一些小型场合的应用，一些I/O点可以直接接入驱动器进行处理，而不需PLC参与，为系统节省了大量I/O点；
i) 开放及模块化的系统设计，确保投资价值：该系统采用当前最流行的控制方式，可以保证技术长期不过时，开发和模块化设计保证系统可以任意扩展并实时升级，从而可以确保赢得长期收益，最终确保投资价值；