項目背景
由于柔版油墨具有綠色環(huán)保的特點，因此，在各印刷中，它發(fā)展較為迅速，而目前，柔版印刷正朝著高速高精度的方向發(fā)展。在此過程中，POWERLINK的穩(wěn)定可靠性為高速、高精度的印刷系統(tǒng)提供保障。
一、柔版印刷需求
在國內(nèi)某家柔版印刷系統(tǒng)中，其印刷要求如下：
印刷速度：150m/min
印刷范圍：280～420mm
印刷精度：+/-0.05mm
傳動精度：+/-0.005mm
重復精度：+/-0.05mm
二、機器控制系統(tǒng)的功能構(gòu)成
柔版印刷機無軸傳動系統(tǒng)由以下幾個部分構(gòu)成：
前端放卷、后端收卷的卷取張力控制；
印刷色組電子齒輪同步（印刷色組從4～10色）；
印刷色標檢測與全自動套色控制；
電子凸輪(CAM)裁切；
模切控制；
在該系統(tǒng)中，需要完成電子齒輪同步控制，以任意印刷色組的驅(qū)動為實軸，其它軸跟隨此軸，在150米高速下實現(xiàn)高精度的電子齒輪同步控制，為確保+/-0.05mm的控制精度。
三、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過工業(yè)HUB進行多個運動控制單元的連接
四、系統(tǒng)性能實現(xiàn)
4.1系統(tǒng)功配置
總共包含了6個色組伺服，前后收放卷伺服驅(qū)動器2個軸、前端牽引、后道送紙、電子凸輪、模切軸、吸廢POWERLINK接口變頻器2個，即總共14個POWERLINK節(jié)點、2個POWERLINK遠程I/O站總計200個I/O（模擬量10個）。
系統(tǒng)刷新速度：400uS循環(huán)周期
4.2虛擬主軸同步
對于印刷而言，為了確保高精度的印刷色組之間的電子齒輪同步，采用了虛擬主軸進行系統(tǒng)運動關(guān)系建模，所有實際的伺服軸均以此虛擬為軸為跟隨對象－由于采用虛擬是一個不存在的軸，因此，相對于傳統(tǒng)的機械軸而言，它可以是一個理想的模型，即，完全沒有機械誤差或累積誤差，其它的伺服軸通過不斷的獲得來自虛擬主軸的信號，并根據(jù)此來調(diào)節(jié)自身的位置環(huán)，這樣通過POWERLINK 400uS的循環(huán)周期即可實現(xiàn)所有軸之間的同步關(guān)系。
虛擬主軸通過廣播的形式給所有跟隨軸自己當前位置，其它軸則通過高速位置環(huán)計算來進行自身的調(diào)節(jié)。
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4.3套色控制
對于印刷系統(tǒng)而言，套色是最具有難度的控制需求，它由以下幾個方面構(gòu)成：
4.3.1色標檢測
對于雙光電的色標信號采集，當印刷材料上的色標信號經(jīng)過第一個光電眼時，其會高速鎖存一個當前編碼器位置，而當經(jīng)過第二個光電眼時則鎖存第二個當前編碼器位置，兩項比較即為當前偏差值，每個軸均需要對其色標進行采樣，并將處理的偏差值通過POWERLINK總線以最快速度發(fā)送給主站。
4.3.2套色算法
運行于主站的套色軟件通過POWERLINK網(wǎng)絡(luò)獲得了每個色組的偏差值，并經(jīng)過其模糊控制算法對系統(tǒng)進行耦合和解耦運算，并將偏差調(diào)整值給出到每個色組的伺服軸由其對本軸的印刷輥相位進行調(diào)整。
4.3.3疊加的調(diào)節(jié)量
如上圖，在無偏差時，印刷單元之間運行一個虛擬主軸的電子齒輪同步關(guān)系，而當出現(xiàn)偏差時，則這個偏差將疊加在當前的伺服軸上，這同樣采用了本地虛擬主軸計算，本地伺服軸由一個基本的位置運行，另一個則是偏差疊加值給定，這兩者共同運行調(diào)整整個印刷過程的每個色組的位置，從而獲得對整個印刷套色的偏差回歸。
五、POWERLINK的應(yīng)用優(yōu)勢
POWERLINK非常適合于這樣的高速印刷系統(tǒng)，甚至更為高速的印刷系統(tǒng)。
1.穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)
采用帶有屏蔽層和機械加固的RJ45,確保了機器在震動情況下的高可靠性，另外，POWERLINK的穩(wěn)定可靠本身體現(xiàn)在其抗干擾的能力，相對于集束幀技術(shù)而言，獨立幀實現(xiàn)的POWERLINK更高的可靠性，當數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯誤時，POWERLINK不會影響整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而僅單獨某個受到影響的從站數(shù)據(jù)報錯，通過數(shù)據(jù)錯誤處理機制來處理。
INK滿足模塊化的機械設(shè)計
對于柔版印刷系統(tǒng)，POWERLINK不僅滿足性能的卓越，而且，也能夠契合模塊化的機器設(shè)計理念，首先，POWERLINK的任意拓撲使得在系統(tǒng)中增加一個單元或減少一個單元變得簡單，無需復雜的參數(shù)設(shè)置，例如：是否帶有模切單元？是否進行裁單張？或者印刷色組增加一個，甚至增加一個不同的色組（例如凸版、絲網(wǎng)印刷單元），POWERLINK拓展?jié)M足機器的靈活組織而無需復雜的調(diào)整。
3.直接交叉通信確保了軸與軸之間的耦合關(guān)系
POWERLINK實現(xiàn)電子齒輪是通過虛擬主軸(Virtual Master Axis)來實現(xiàn)的，而這意味著系統(tǒng)中的某個軸可被定義為主軸(Master),而其它軸作為從站(Slave)跟隨其，通過直接交叉通信－主軸將其自身的位置通過廣播形式發(fā)送給每個從站，而每個從站則通過預(yù)先設(shè)定的電子齒輪比例關(guān)系例如1:1:1:1:1來計算自身的絕對位置，然后由伺服驅(qū)動通過位置環(huán)計算來進行調(diào)節(jié)以跟隨，通過400uS一個周期的刷新和控制，每個軸與軸之間便實現(xiàn)了高精度的電子齒輪同步，其傳動精度可以達到0.005mm的水平，由于其傳動精度遠高于機械軸的傳動精度，這使得由機械產(chǎn)生的誤差被忽略。
在另外一些POWERLINK實現(xiàn)的柔版系統(tǒng)中，其色組的壓印采用伺服軸外，其印刷輥也可以采用伺服驅(qū)動，另外，機臺的調(diào)整、版輥的軸向調(diào)整也可以實現(xiàn)全伺服的驅(qū)動，在意大利一家著名的印刷設(shè)備制造商機器上實現(xiàn)了總計40個伺服軸的高速印刷。
（轉(zhuǎn)載）
