如何實(shí)現(xiàn)多伺服電機(jī)同步控制？

　　在印刷機(jī)械行業(yè)中，多電機(jī)的同步控制是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。由于印刷產(chǎn)品的特殊工藝要求，尤其是對(duì)于多色印刷，為了保證印刷套印精度（一般≤0.05mm），要求各個(gè)電機(jī)位置轉(zhuǎn)差率很高（一般≤0.02%）。在傳統(tǒng)的印刷機(jī)械中，以往大都采用以機(jī)械長(zhǎng)軸作為動(dòng)力源的同步控制方案，但機(jī)械長(zhǎng)軸同步控制方案易出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，各個(gè)機(jī)組互相干擾，而且系統(tǒng)中有許多機(jī)械零件，不方便系統(tǒng)維護(hù)和使用。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不斷應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域并得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)機(jī)組式印刷機(jī)械的同步需求，提出了一種基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的同步控制解決方案，并得以驗(yàn)證。

　　無(wú)軸傳動(dòng)印刷機(jī)控制系統(tǒng)的同步需求

　　機(jī)組式卷筒印刷機(jī)一般由給紙機(jī)組、印刷機(jī)組、張力機(jī)組、加工機(jī)組和復(fù)卷機(jī)組等機(jī)組組成。在傳統(tǒng)的有軸傳動(dòng)印刷機(jī)中，動(dòng)力源由異步電機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)一根機(jī)械長(zhǎng)軸（約10-20m），然后通過(guò)長(zhǎng)軸帶動(dòng)各機(jī)組的齒輪、凸輪、連桿等傳動(dòng)元件，再通過(guò)傳動(dòng)元件帶動(dòng)設(shè)備的執(zhí)行元件完成設(shè)備的輸人、輸出任務(wù)。

　　卷筒印刷機(jī)要求印刷速度為300m/min，套印精度≤0.03mm，為了滿足套印精度，要求在各個(gè)機(jī)組定位精度≤0.03mm。在印刷機(jī)印刷過(guò)程中，要求各機(jī)組軸與機(jī)械長(zhǎng)軸保持一定的同步運(yùn)動(dòng)關(guān)系，能否很好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)機(jī)組軸的同步關(guān)系，將直接影響到印刷速度、套印精度等。其中，給紙機(jī)組、印刷機(jī)組要求與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度成一定的比例關(guān)系，張力機(jī)組根據(jù)不同的印刷速度調(diào)整張力系數(shù)，加工機(jī)組需要與主軸保持凸輪運(yùn)動(dòng)關(guān)系，而復(fù)卷機(jī)組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求隨著紙卷直徑的增大而減小。我們把機(jī)械長(zhǎng)軸作為主軸（參考軸），各印刷機(jī)組軸為從動(dòng)軸，如圖1，各從動(dòng)軸與主軸要滿足同步關(guān)系θ1=f1（θ） ，θ2=f2（θ） ，θ3=f3（θ） ··· ，其中，θ為主軸位置轉(zhuǎn)角，θ1、θ2、θ3···為從動(dòng)軸位置轉(zhuǎn)角。

　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　考慮到印刷機(jī)中同步運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，套印精度高、印刷機(jī)組點(diǎn)多、分散，多操作子站，印刷生產(chǎn)線長(zhǎng)等特點(diǎn)，采用全分散、全數(shù)字、全開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS，總線的選擇選用CAN總線。

　　為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)印刷機(jī)組的復(fù)雜同步關(guān)系，將主控制器和各個(gè)電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器都掛接到CAN總線上，構(gòu)成以印刷機(jī)控制器為核心的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，如圖2。

　　控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器都配有CAN總線控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250的通訊適配卡，通過(guò)連接在印刷機(jī)控制器上的CAN通訊適配卡，控制器可以方便、快速的與各伺服驅(qū)動(dòng)器通訊，向各個(gè)伺服單元發(fā)送控制指令和位置給定指令，并實(shí)時(shí)獲得各個(gè)伺服電機(jī)的狀態(tài)信息，按照需要實(shí)時(shí)地對(duì)伺服參數(shù)進(jìn)行修改，各個(gè)伺服單元也可以通過(guò)CAN總線及時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器在獲得自己的位置參考指令后，緊密的跟隨位置指令。由于控制器的位置指令直接輸入到各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，因此每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器都獲得同步運(yùn)動(dòng)控制指令，不受其他因素影響，即任一伺服單元都不受其他伺服單元的擾動(dòng)影響。在這個(gè)系統(tǒng)中，控制器和各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器都作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，形成CAN控制網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，由于采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，可以根據(jù)印刷規(guī)模，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。