基于ARM的柔版印刷调压系统的运动控制器设计

发布时间：2020-05-04 09:52

【摘要】：随着制造业技术的不断发展,绿色无污染的智能化机械设备受到了越来越多的重视。在目前的印刷领域中,有“绿色印刷”之称的柔版印刷技术在国外得到了广泛的应用并逐渐成熟。但在国内柔印技术仍处于发展阶段,现投入使用的高端柔版印刷机仍大量使用国外的设备,因此对柔版印刷技术的研究对实现柔版印刷机国产化具有重要的作用。柔版印刷机的关键技术之一就是柔版印刷系统的压力调节,本文主要对柔版印刷调压系统的运动控制器进行了研究设计。本文以实际工厂项目的应用需求为背景,设计了一个以台达HMI为人机交互平台,以ARM芯片为核心的运动控制器,以FPGA芯片为核心的扩展接口电路板,以步进电机驱动器、步进电机、光栅尺为执行反馈部件的柔版印刷调压控制系统。针对该系统的硬件电路,设计了通信电路、电机驱动器脉冲信号发送电路、光栅尺信号接收电路等,并完成了硬件电路的焊接和调试。针对该系统的软件功能,采用模块化的程序设计方法,完成了RS422和CAN通信协议的设计,各类数据解析函数以及运动控制函数的设计。同时利用Dopsoft软件设计了人机交互界面,用于控制系统的运动参数。在控制器运动控制算法的设计中,依据步进电机的矩频特性,设计了基于数字采样插补算法的梯形加减速算法,来保证步进电机能够正常平稳按照预定轨迹运行,并在此基础上设计了闭环控制算法,使得步进电机可以在规定阶段完成闭环控制,实现对步进电机位置的精确控制。同时在运动过程中,设计了交叉耦合同步控制算法来控制同轴两侧电机的位置偏差,保证了系统同轴电机之间的同步性能。最后结合步进电机的数学模型,利用Matlab和Simulink工具对本文所设计的运动控制算法进行仿真,依据仿真曲线验证了算法的可行性。在实验室环境下,利用设计好的硬件和软件,搭建了系统测试平台。由于实验室的资源有限,仅能实现一色带电机的硬件连接,所以为了对八色系统的通信稳定性进行测试,需要将其余七色ARM从运动控制器收发脉冲模块的程序修改为自闭环和自反馈的模式,从而实现模拟八色系统。通过对系统各模块功能的测试,分析实验结果后,验证了本文设计的运动控制器软件和硬件的可行性。
【图文】：

4.在柔版印刷的过程中，因为有配料、制版等各种复杂的过程，所以在印刷过程中也会因为对工艺及操作的不熟练而产生大量的废料和质量较差的产品，影响生产的利润。1.4 运动控制器和现场总线的发展现状柔版印刷调压控制系统需要通过对各色电机精确、稳定的控制来实现对各色辊筒位置的控制，在这个过程中不仅仅有运动控制算法的设计，还需要考虑数据的交互，，采用现场总线的方式来连接各运动控制器，可使得数据的交互更加的快速、可靠。1.4.1 运动控制器概述近几十年来，运动控制器的功能变得越来越强大，从最初简单的开环到闭环，从模拟到数字，从基于工控 PC 再到基于嵌入式的控制芯片，每一次的进步，都是一次伟大的技术变革[9]。随着工业市场对自动化需求的增加，运动控制器发展的也越来越快，种类功能也越来越多样化，其产品也受到了越来越多人的关注。

计一个运动性能良好的运动控制系统，方案设计在整个过程中是非常重结合工厂中卫星式柔版印刷的调压控制系统的实际需求，完成运动控制的设计。题的功能需求分析节中，介绍了卫星式柔版印刷机调压系统的原理，然后进一步分析了该器的功能需求。下面将进行具体的论述。1.1 调压系统原理分析星式柔版印刷机[25]（CI,Central Impression）是柔版印刷机中结构复杂，重要机型。以本文的研究对象八色组卫星式柔版机为例，其结构如图 2辊、一个磨辊以及墨槽构成一个印刷色组，每一个印刷色组都围绕在中，就像卫星围绕在地球的周围，共 8 组。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS873;TP273

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本文编号：2648365