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本帖最后由 师程工_李 于 2019-9-3 16:02 编辑
印包工艺分类——定位控制
印刷包装加工工艺和设备非常繁多和复杂，我们可以把这些工艺梳理分类为：定位控制、跟标套色、张力控制、纠偏控制、多轴同步几个部分。这里是定位控制部分。 ===============================================================
一、轻载、短行程：梯形指令、半闭环 梯形指令是最常见的指令形态，一般的单片机、小型PLC都可以发送，使用方便、成本低廉。加减速时间短，匀速段运行速度稳定，相同运动时间内，电机最高转速相对较低。 但梯形指令也有它的缺点，加减速峰值电流高、平均负载率高，运动不平稳、负载抖动大，定位时间较长、影响效率和精度。 所以，梯形指令一般适用于负载较轻、形变较小、打滑较小、行程较短的场合。这种场合，一般使用半闭环也就满足要求了。
二、重载、长行程：S曲线、凸轮曲线、全闭环 对于重载、长行程的应用，因为负载惯量较大，如果使用梯形指令，加速度会产生阶跃，就会产生较大的随动偏差和抖动，需要更大的电流，产生更高负载率。这不仅对能源是一种浪费，并且难以获得很好的效果。 如果是单轴控制，我们可以把梯形指令变成S曲线。如果是多轴控制，我们可以使用电子凸轮。由于使用了高阶算法，使得其速度、加速度是平滑连贯变化的，随动偏差小、定位快速、电流波动小、平均负载率低，尤其在重载和长行程的应用当中，效果尤其明显，真正做到了定位又准又快。峰值电流小，伺服系统功率也可以降低，节省了成本和能源。 但使用了S曲线或者电子凸轮后，由于初始加速度很低，要保证运动时间不变甚至更短，需要比梯形指令更高的峰值转速。
对于重载、长行程的应用，因为负载惯量较大，还容易产生打滑的现象，尤其加工金属材料的时候。这样的话，即使控制与驱动系统精度再高，传动过程产生了偏差，最终负载也是会产生偏差的。为解决此类问题，我们常采用全闭环控制方式。除了电机端的编码器闭环反馈，在负载端再加一个传感器做闭环。我们常叫电机端的编码器反馈为内环，负载端的编码器反馈为外环。使用外环跑位置环，内环跑速度环。这样最终的定位位置是以负载端决定的，故可以解决传动偏差的影响。 另有些精度要求非常高的场合，传动本身的机械背隙等，也是不允许的，同样可以采用全闭环控制。 但是，全闭环方式的定位是会稍慢一些的，内环虽不参与位置环控制，但也需要实时与外环比较，避免发生意外。同时外环传感器的安装精度一般也难以保证，也会造成整定时间长、刚性上不去的现象。
三、机械定位：转矩模式+速度限制 还有这样一些场合，由于机械安装精度和一致性难以保证，在回原点、机械贴合、压痕、剪切等动作时，很容易造成回零位置不准、机械撞击、电机过载等现象。那么，我们一般采用转矩模式来解决问题。 对于回原点一类的应用，我们一般采用转矩模式+机械限位的方式。前面大部分运动采用位置模式或者速度模式，在接近机械原点的时候，切换为转矩模式，并将转速限制到很低，慢慢靠在机械限位上。 对于机械贴合等一类应用，可以使用位置模式/速度模式切换转矩模式+速度限制的方式，也可以采用位置模式/速度模式+转矩限制的方式(位置模式需保证位置偏差在报警阈值以内)，限制在安全转矩以内。 这种方式都需要采用转矩模式切换，切换的时机、转矩的大小，都会影响运动效率和曲线，是这块处理的难点。
四、间距定位：速度模式/位置模式 在原料输送的过程中，来料最初经常是散乱或者堆集在一起的，而我们需要将他们整理成一定间距，再送入下一道进行加工。这中间也有定位的要求，只不过是动态完成的，控制的是来料的间距。 为达到调整间距的目的，传送机构一般会分为多级，相邻两级的速度是不一样的，这样来料在从前一级送往后一级时，间距就会产生变化。由于来料和传送带的摩擦力有限，所以两级传送之间的速度差要控制好，否则会产生打滑，无法准确控制间距。 一般要求不高的场合，可以采用速度模式，利用速度差计算位置差，即为间距。这种情况只能近似控制间距，精度不高。 大多数场合采用位置模式，各级传送带之间是电子齿轮跟随关系，根据电子齿轮比，可以求得每个来料产生的位置差，即为间距。不考虑打滑因素，这种控制方式的精度是非常高的。如果要求更高，可以闭环检测来料边沿位置，进行位置叠加补偿。 对于效率和精度要求都很高的场合，可以将两者结合起来应用。速度模式做粗调，位置模式做细调。
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（下期内容：印包工艺分类——跟标套色）
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