控制網(wǎng)：近幾年，貴公司為印刷機械行業(yè)用戶進行的自動化產(chǎn)品、技術或方案的創(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Automation Studio的一個軟件庫中。貝加萊的專家在Automation Studio中直接調用這個軟件庫，即可實現(xiàn)對套色和張力的精準控制，效果良好。這意味著我們不再需要使用2套獨立的系統(tǒng)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足需求。集成套色方案體現(xiàn)了貝加萊一貫倡導的集成自動化理念。
 

實用案例：基于POWERLINK無軸凹版印刷套色控制

貝加萊工業(yè)自動化（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的技術及其在無軸凹版印刷機上的成功應用，給出基于POWERLINK的無軸凹版印刷套色控制的網(wǎng)絡結構和整體方案，分析POWERLINK無軸凹版印刷機的特點及其成功之處。

關鍵字：POWERLINK（Ethernet POWERINK），無軸凹版印刷套色控制(Non-shaft Intaglio Printing Color Control)

引言

    傳統(tǒng)的機組式凹版印刷機的各色組版輥的傳動是掛在同一個電機上的，由該電機帶動一個機械主軸來傳動。各色組版輥都通過機械的連接跟主軸連接在一起，所以，各色組版輥的運動同步，而且好的機械下各色組版輥的運動步調嚴格一致，版輥的傳動問題是這樣解決的，印刷圖案的套準控制是通過控制專門的浮動輥的運動，通過控制張力，來控制承印物的拉伸來完成的。我們將這種傳統(tǒng)的機組式凹版印刷方式，簡稱為有軸印刷，相應的將一種新型的印刷方式，簡稱為無軸印刷。

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

    無軸印刷的圖案套準控制也有別于有軸印刷，無軸印刷的圖案套準控制是在各軸同步的基礎上，通過控制版輥的相位來實現(xiàn)的。

    所以，無軸凹版印刷是集版輥傳動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，節(jié)約了生產(chǎn)成本，適應了印刷行業(yè)市場的發(fā)展，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)和環(huán)保生產(chǎn)。

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

    基于POWERLINK在整個方案中起著網(wǎng)絡通訊的作用，是數(shù)據(jù)的傳輸通道，所以，POWERLINK是整個方案的基礎，是數(shù)據(jù)的橋梁，是系統(tǒng)安全可靠的保證，可見其在整個方案中的份量，本文主要講解POWERLINK技術，以及無軸凹版印刷的成功應用。

一．關于POWERLINK技術：

    在本方案中各驅動器（ACOPOS系統(tǒng)）之間，以及各驅動與中央處理器PCC之間的關系，是通過總線的方式建立起來的，這個總線就是POWERLINK。POWERLINK是建立在以太網(wǎng)硬件基礎之上的，不依賴于特定硬件的，完全基于軟件協(xié)議的實現(xiàn)高實時要求的安全的工業(yè)以太網(wǎng)技術。

    POWERLINK通訊技術于2001年由貝加萊公司研發(fā)并推向市場，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），并滿足工業(yè)安全標準IEC61508。全球已有240個機械制造商正在使用POWERLINK技術。

    下面是關于POWERLINK的技術參數(shù)數(shù)據(jù)。

    POWERLINK是一個嚴格且具有確定性的實時通訊軟件協(xié)議，它完全建立在以太網(wǎng)硬件基礎上，現(xiàn)在可實現(xiàn)波特率為1Gbits/s的安全通訊速率。POWERLINK不僅支持PLC，I/O以及運動控制數(shù)據(jù)的循環(huán)通信，同時也支持實時網(wǎng)絡節(jié)點間的非同步通信，并且專門為這一目的預留有部分網(wǎng)絡帶寬。

技術參數(shù)（基于快速以太網(wǎng)（100Mbit/s））：

 POWERLINK電纜：

貝加萊（B&R）公司提供的專用電纜具有如下特性：

工作原理：

POWERLINK網(wǎng)絡中有兩種數(shù)據(jù)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)通訊技術解決了傳統(tǒng)的以太網(wǎng)CSMA/CD通訊方式的沖突問題。

    SCNM規(guī)定POWERLINK網(wǎng)絡中由管理器節(jié)點（MN）統(tǒng)一分配時槽給各控制器站點（CN），并依次輪詢。MN以點對點的方式向CN發(fā)出訪問請求PollRequest，CN以廣播的方式向所有站點發(fā)出響應信息PollResponse。

圖示如下：圖1

    一個POWERLINK循環(huán)包括一個循環(huán)頭（SoC）,它被控制器用于同步操作，循環(huán)頭之后，管理器向第一個站點發(fā)送一個傳送請求，相應的它會收到一個傳送回應。依此類推。在每一個循環(huán)中，所有的站點都會被訪問到。循環(huán)通訊在一個循環(huán)尾（EoC）終止。而后就是非同步通信時間，這時，管理器就向某個站點發(fā)送或者提示其發(fā)送數(shù)據(jù)。

    圖示如下：圖2

二．POWERLINK在無軸凹版印刷上的應用：

    凹版印刷具有數(shù)據(jù)響應要求快的特征，所以POWERLINK的高實時響應和其安全性正好滿足了這個要求。

1〉 運動控制中POWERLINK的應用：

    在運動控制中，POWERLINK作為通信總線是透明的，不需要編寫任何的驅動程序或通信程序，這些都是集成在系統(tǒng)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縫的使用。主要的編程就集中在運動方案的實現(xiàn)上。

2〉無軸凹版印刷機中POWERLINK的網(wǎng)絡結構：

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

    網(wǎng)絡結構如下圖示：圖3

3〉POWERLINK總線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題，POWERLINK總線在其中為各軸的電子齒輪的同步提供了可靠實時安全的數(shù)據(jù)通道。

4〉基于POWERLINK總線的無軸凹版印刷機的整體方案：

    顯示操作監(jiān)控站：貝加萊POWER PANEL 系列集顯示操作數(shù)據(jù)處理于一體的人機界面；

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

    印刷版輥驅動及控制系統(tǒng)：貝加萊全數(shù)字伺服驅動器ACOPOS系統(tǒng)及伺服電機系統(tǒng)。

    色標識別及處理系統(tǒng)：色標識別傳感器及信號處理系統(tǒng)，色標信號經(jīng)傳感器識別及處理系統(tǒng)的初次處理，輸入到ACOPOS系統(tǒng)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(tǒng)做控制。

    POWERLINK總線：給整個色標系統(tǒng)提供了高實時的安全數(shù)據(jù)通道。

5〉貝加萊套色控制系統(tǒng)結構圖：

    以10色無軸凹版印刷機為例。

    以下為無軸凹版印刷機的整體框架結構圖：圖4

三．無軸凹版印刷機的特點：

    •機械上取消主軸，電氣上采用總線方式，使機器的操作和維護更方便；

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

    •高速實時總線系統(tǒng)，高性能PCC系統(tǒng)，全數(shù)字伺服系統(tǒng)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，使單個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．無軸凹版印刷機的案例分析：

    貝加萊公司的整體無軸凹版印刷方案與凹版印刷機的領軍企業(yè)合作，為多家客戶多個行業(yè)提供了品質優(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，以及機器的質量及操作人性化都得到了用戶的普遍認可。