贝加莱无轴传动控制系统在凹版印刷机中的应用(3)

其独立性表现在每个“轴”独立驱动，其控制模式是一致的，控制框架也基本相同。由PCC实现具体的工艺控制和数据处理。然后通过Ethernet POWRELINK总线和HUB口将数据传送到各台用于驱动印刷版辊的伺服电机的伺服驱动器ACOPOSmulti中，伺服驱动器则根据要求对数据进行必要的分析处理，控制相应的伺服电机驱动各自的印刷版辊以实现同步控制。伺服电机的实际速度(位置)由其内置编码器反馈给伺服驱动器的编码器信号分析卡，再由该编码器卡将该信号反馈给伺服驱动器，并由伺服驱动器对其控制参数进行必要的修正，形成内闭环控制。

它们的关联性表现在系统速度来源是统一的，即跟踪当前的印刷速度，各个轴反映在相应的印刷版辊的线速度是相同的。这一关联性也确保了系统传动的同步性。

套色时，通过光电眼将实际的套印误差及时反映给伺服驱动器，伺服驱动器对该误差信号快速处理并反馈给PCC，PCC则根据各个印刷单元的实际运转情况统一处理，调整印刷版辊的相位，从而实现套色。

2.2.4色标识别及处理系统

包括色标识别传感器及信号处理系统，色标信号经传感器识别及处理系统的初步处理后，输入到ACOPOSmuti系统再进行处理运算。PCC的CPU模块对识别的信号做高级别的算法处理后再传输给ACOPOSmuti伺服系统进行控制。

2.3 Ethernet POWERLINK总线及其网络结构

2.3.1 Ethernet POWERLINK总线技术

(1)概述

Ethernet POWERLINK通信技术是由贝加莱公司研发并推向市场的一种严格且具有确定性的实时通信软件协议，它完全建立在工业以太网硬件的基础上，而不依赖于其它特定硬件环境，并仅采用软件协议来实现的具有高实时特性的安全工业以太网技术。当前它可实现波特率为1Gbits/s的安全通信速率。POWERLINK不仅支持PCC、分布式I/O以及运动控制系统数据的循环通信，同时也支持实时网络节点间的非同步通信，并且专门为这一目的预留有部分网络带宽。

(2)技术参数(基于快速以太网100Mbit/s)

Ethernet POWERLINK的主要技术参数如下：

传输协议：标准快速以太网，IEEE802.3u

数据传输速率：100Mbps

支持的通信类型：同步数据、异步数据

每站点最大的网络数据量：1488byte

每个POWERLINK网络最大站点数：240个

(3)Ethernet POWERLINK总线的通信原理

POWERLINK网络中有两种数据通信形式：

周期性的非周期性的POWERLINK循环：

采用SCNM (Slot Communication Network Management，时槽通信网络管理) 技术解决了传统的以太网CSMA/CD通信方式为解决数据冲突而引发的数据交换的不确定性问题。

SCNM规定POWERLINK网络中由管理器节点(MN)统一分配时槽给各控制器站点(CN)，并依次轮询。MN以点对点的方式向CN发出访问请求PollRequest，CN以广播的方式向所有站点发出响应信息PollResponse。

循环周期如图2所示。

图2 POWERLINK的循环周期

一个POWERLINK循环包括一个循环头(SoC-Start of Cycle)，它被控制器用于同步操作，循环头之后，管理器向第一个站点发送一个传送请求，相应地它会收到一个传送回应，以此类推，在每一个循环中，所有的站点都会被访问到。循环通信在一个循环尾(EoC-End of Cycle)终止，而后就是非同步通信时间，这时，管理器就向某个站点发送或者提示其发送数据。

其数据通信过程如图3所示。

图3 POWERLINK数据通信的过程

2.3.2 无轴凹印机控制系统中Ethernet POWERLINK的网络架构

该凹印机控制系统的Ethernet POWERLINK网络架构以及站点分配如图4所示，这是一个基于Ethernet POWERLINK总线的星形网络。

在该网络中，贝加莱的X20系列PCC的CPU (CP1486) 模块是中央处理单元，除PCC与操作监控站的通信采用以太网(TCP/IP) 以外，PCC的CPU与各伺服驱动器

(ACOPOS multi)之间通过Ethernet POWERLINK总线和HUB实现数据通信，各伺服驱动器之间的数据通信也基于Ethernet POWERLINK。

在该Ethernet POWERLINK通信网络中，CPU (CP1486) POWERLINK接口的站点号为00(MN)，各伺服控制器的站号依次为01到10(CN)。

图4 EtherNet POWERLINK的网络结构