1、 Ethernet POWERLINK中国 用户组织 地址上海市田林路 487号宝石园 21号楼 电话 021-54644803 传真 021-33675666 POWERLINK技技 术术 应应 用用 于于 凹凹 版版 印印 刷刷 无无 轴轴 传传 动动 系系 统统 凹版印刷是 各种 印刷 机械中对于控制要求而言 最为 复杂的，对于 凹版 印刷系统而言，其印刷精度是最为关键的指标， 在传统上， 为了达到 高的 印刷精度往往需要设计为低速系统来保证，而对于大量 印刷见长的凹版而言，这构成了一个瓶颈，如何实现高速高精度的印刷而又能提高速度？国际先进的无轴传动技术用于解决这一印刷问题。 一、系统需
2、求 2004年开始，作为国内最大的印刷机械制造商陕西北人印刷即开始设计一个高速的印刷系统，其机械系统速度达到 350m/min-要确保稳态的印刷速度必须在 300m/min，采用了无轴传动技术取消了原有机械长轴而采用独立的伺服驱动器来对每个印刷色组的版辊进行直接的驱动控制，这一最为先进的印刷控制方案。 要求 印刷速度： 300m/min 印刷精度： +/-0.1mm 传动精度： +/-0.005mm 二、系统构成 在这个方案中， POWERLINK以高性能、实时性 、易于扩展等特性赢得了信任并被选择为系统的通信网络 ，采用了带有 POWERLINK接口的 B&R ACOPOS伺服驱动系统。 主
3、站： B&R X20CP1486控制器带有 POWERLINK接口 和标准以太网口各 1个； 从站： B&R ACOPOS伺服驱动器，包含收放卷 -采用双收双放，四个伺服轴，前后牵引单元 2个伺服轴； 色站：版辊驱动采用 ACOPOS带有 POWERLINK接口， 4 12色 I/O站：每个本地 I/O站采用 POWERLINK总线扩展模块 X20BC0083进行扩展 B & R X 2 0 系 列 P C C 系 统共 用 直 流 母 线B & R A C O P O S m u l t i 伺 服 驱 动 系 统H M IE t h e r N e t（ T C P / I P )E t
4、h e r N e t P O W E R L I N K 总 线色 标 识 别 系 统0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0站 点 号三、网络 构建 为了提高系统控制精度，高速实时通信技术是必须的选择，相较于传统的 CAN， Profibus 总线技术，POWERLINK具有非常突出的性能和功能特点 ，被作为最佳的网络选择来满足凹版印刷这种高动态响应需Ethernet POWERLINK中国 用户组织 地址上海市田林路 487号宝石园 21号楼 电话 021-54644803 传真 021-33675666 求的控制要求。 3.1POWERLINK技术
5、参数 Ethernet POWERLINK是一个自 2001年即投入使用的实时工业以太网技术，其性能参数如下： 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 网络循环周期： 200uS（最小） 网络抖动 100nS 物理介质 :普通工业双绞线 -RJ45接头； 综上 可知 ,相较于 传统总线技术， POWERLINK 在网络速度、开放程度（标准 IEEE802.3）、响应速度、网络节点支持数、节点间距、抖动各项指标均优于其它总线
6、技术。 3.2Ethernet POWERLINK通信规则 POWERLINK采用 SCNM (Slot Communication Network Management， 时隙 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 Poll Request， CN 以广播的方式向所有站点发出响应信息PollResponse。 循环周期如 下 图所示 ： POWERLINK的循环周期
7、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 下 图所示。 Ethernet POWERLINK中国 用户组织 地址上海市田林路 487号宝石园 21号楼 电话 021-54644803 传真 021-33675666 POWERLINK数据通信的过程
8、3.1拓扑结构 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（ ACOPOSmulti）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） B & R X 2 0 系 列 P
9、C C 系 统E t h e r N e t P O W E R L I N K 总 线B & R A C O P O S m u l t i伺 服 驱 动 系 统C N 站 ： 0 1 1 0POWERLINK星形拓扑 四、网络的数据交换任务 Ethernet POWERLINK中国 用户组织 地址上海市田林路 487号宝石园 21号楼 电话 021-54644803 传真 021-33675666 4.1POWERLINK基本通信规则 L + l 1 L + l 2 L + l 3 L + l 4 L + l 5R VL1 1 1 1 1 13 33 3 3 32系统的任务在每个阶段由上图
10、描述 4.1色标偏差信号传递 标注为 1的阶段 采样色标偏差 ，每个色组的偏差信号将通过 POWERLINK传递给 CPU； 4.2套色调整信号传递 标准为 2的阶段 套色运算 ，套色系统通过处理，将调整值给每个伺服轴， POWERLINK任务发送 4.3偏差调整 标注为 3的阶段 偏差调整 ，事实上，在这个阶段也包含了一个电子齿轮同步 +偏差量调整的值给每个伺服轴进行处理，首先虚拟主轴跟随方式的进行电子齿轮同步，由虚拟主轴提供当前位置广播发送给网络的每个伺服轴，而网络的调整值也分发给每个伺服轴，当地运算在伺服进行计算处理。 五、网络性能与效果 整个网络数据负荷较高，需要较高的 传输 速度， 100Mbps的网络完全满 足 300m/min的任务和 400uS的控制循环，达到 +/-0.1mm以下 的印刷精度 ，以及在加减速阶段仍然保持 +/-0.1mm的精度 。 稳定可靠，目前该系统自 2004年第一台全伺服凹版印刷机器至今已经运行超过 200台。
