1 引言 圓網(wǎng)印花機(jī)是多分部協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，由于具有速度快、成本低的優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于印染工業(yè)中。圓網(wǎng)印花的工藝要求各個(gè)印花圓網(wǎng)之間以及圓網(wǎng)與送布皮帶之間保持嚴(yán)格的同步運(yùn)動(dòng)，同步控制的好壞直接影響印花質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)研制高性能的圓網(wǎng)印花機(jī)控制器成為研制圓網(wǎng)印花機(jī)的關(guān)鍵。印花傳送帶經(jīng)主動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)，以穩(wěn)定的線速度運(yùn)行。各印花篩網(wǎng)分別由步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)跟蹤送布帶，迅速達(dá)到同速運(yùn)轉(zhuǎn)，再經(jīng)過快速調(diào)整，使各個(gè)篩網(wǎng)的零位標(biāo)志會(huì)合。此時(shí)，織物進(jìn)入印花機(jī)，進(jìn)入生產(chǎn)過程。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中，要求各個(gè)篩網(wǎng)不僅能夠自動(dòng)調(diào)整由皮帶速度變化、自身干擾等造成的誤差，而且能夠根據(jù)前級(jí)誤差確定自身的最佳會(huì)合點(diǎn)。傳統(tǒng)印花機(jī)存在著：系統(tǒng)的可靠性低、（例如：采用分布式設(shè)計(jì)、cpu計(jì)算能力的限制）成本高等缺點(diǎn)已不能適應(yīng)靈活多變的市場(chǎng)需要。因此，設(shè)計(jì)研制高性能圓網(wǎng)印花機(jī)控制器成為研制新型圓網(wǎng)印花機(jī)的關(guān)鍵。 2 工作過程及控制結(jié)構(gòu) [align=center][img=567,300]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/wyl-1.jpg[/img] 圖1 圓網(wǎng)印花機(jī)工作原理圖[/align] 圓網(wǎng)印花機(jī)由四個(gè)單元組成：進(jìn)布單元、印花單元、烘房單元和落布單元。其工作原理如圖1所示，織物在進(jìn)布電機(jī)的傳送下進(jìn)入機(jī)臺(tái)，送至印花導(dǎo)帶上，并被粘貼在印花導(dǎo)帶上?？椢锝?jīng)過印花圓網(wǎng)時(shí)，由印花導(dǎo)帶和印花圓網(wǎng)的同步運(yùn)動(dòng)，使各種印花染料經(jīng)印花圓網(wǎng)轉(zhuǎn)移到織物上，從而完成印花過程。印花后的織物在松弛狀態(tài)下，被送至烘房進(jìn)行烘躁處理。烘干后的織物最后由落布單元送出機(jī)臺(tái)，這樣就完成了整個(gè)印花過程。 圓網(wǎng)印花機(jī)是多軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械，所以穩(wěn)定的印花導(dǎo)帶運(yùn)行速度、高性能的圓網(wǎng)位置控制系統(tǒng)是保證圓網(wǎng)印花機(jī)印花精度的關(guān)鍵所在。 3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 以往都采用分布式圓網(wǎng)印花機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方案，這種方案具有便于分解和處理復(fù)雜問題，局部故障不易導(dǎo)致系統(tǒng)整體崩潰的優(yōu)勢(shì)。但是分布式控制有安裝復(fù)雜，成本高，抗干擾性差，可靠性低等缺點(diǎn)。然而采用fpga和單片機(jī)的集中式圓網(wǎng)印花機(jī)的控制器可以提高系統(tǒng)的可靠性和控制精度。這種控制方案有安裝方便，適應(yīng)廣，控制算法極易實(shí)現(xiàn)，抗干擾好，可靠性高，互換性好，板子體積小等優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。 [align=center][img=567,300]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/wyl-1.jpg[/img] 圖2 圓網(wǎng)控制系統(tǒng)組成原理圖[/align] 在實(shí)際印花過程中，造成錯(cuò)花的原因是多方面的。從整體分析，錯(cuò)花是由兩個(gè)方面的原因引起的：一是由于機(jī)械部分的非線性特性造成的錯(cuò)花；二是由于控制系統(tǒng)中圓網(wǎng)與導(dǎo)帶之間、圓網(wǎng)與圓網(wǎng)之間，不同傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)特性不同而導(dǎo)致位置不同步造成的錯(cuò)花。機(jī)械部分的非線性特性造成的錯(cuò)花現(xiàn)象由機(jī)械加工特性決定，在加工成形后是固定不變的。用電子齒輪技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)跟隨控制技術(shù)，通過改變電子齒輪算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤。電子齒輪能實(shí)現(xiàn)電子齒輪比的實(shí)時(shí)調(diào)整，提高了工作的可靠性和柔性，減少了累積誤差。 4 電子齒輪的設(shè)計(jì) 伺服系統(tǒng)的精度由編碼器的線數(shù)決定，而通過電子齒輪設(shè)定可以使指令脈沖設(shè)為任意值。電子齒輪的作用就是用電子電路的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械式齒輪的功能。機(jī)械齒輪的功能就是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)速度的變化（增速或減速），電子齒輪同理，是對(duì)指令脈沖的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)（見圖3）。 [align=center][img=567,300]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/wyl-1.jpg[/img] 圖3[/align] 指令裝置發(fā)脈沖，經(jīng)過4倍頻處理進(jìn)入電子齒輪環(huán)節(jié)，再輸出給脈沖接收裝置。通過電子齒輪環(huán)節(jié)中不同的電子齒輪比，保證輸出脈沖和輸入脈沖的頻率關(guān)系比稱線性關(guān)系（其比值即等于電子齒輪比）。當(dāng)電子齒輪比固定時(shí)，輸出脈沖頻率隨輸入脈沖頻率的變化而變化。通過以上的理論原理，可以利用quartusii設(shè)計(jì)電子齒輪如圖4所示。altera的quartus ii可編程邏輯軟件屬于第四代pld開發(fā)平臺(tái)，提供可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境。 [align=center][img=567,300]http://www.ca800.com/uploadfile/maga/plc2008-7/wyl-1.jpg[/img] 圖4 基于quartus ii設(shè)計(jì)的電子齒輪[/align] 5 結(jié)束語(yǔ) 為了保證印花過程中不錯(cuò)花，控制系統(tǒng)必須保證在誤差范圍內(nèi)圓網(wǎng)之間的同步，同時(shí)必須保證圓網(wǎng)速度與導(dǎo)帶速度恒定。本文提出的采用fpga和單片機(jī)的集中式控制系統(tǒng)，它能減少系統(tǒng)的干擾，從而提高印花精度。本次設(shè)計(jì)調(diào)試已經(jīng)成功。實(shí)際運(yùn)行和測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)功能基本實(shí)現(xiàn)，精度到達(dá)設(shè)計(jì)要求。