1 引言 圓網(wǎng)印花機是多分部協(xié)調(diào)運動的電氣傳動系統(tǒng)，由于具有速度快、成本低的優(yōu)點，目前廣泛應用于印染工業(yè)中。圓網(wǎng)印花的工藝要求各個印花圓網(wǎng)之間以及圓網(wǎng)與送布皮帶之間保持嚴格的同步運動，同步控制的好壞直接影響印花質(zhì)量。因此，設計研制高性能的圓網(wǎng)印花機控制器成為研制圓網(wǎng)印花機的關鍵。印花傳送帶經(jīng)主動電機拖動，以穩(wěn)定的線速度運行。各印花篩網(wǎng)分別由步進電機拖動跟蹤送布帶，迅速達到同速運轉(zhuǎn)，再經(jīng)過快速調(diào)整，使各個篩網(wǎng)的零位標志會合。此時，織物進入印花機，進入生產(chǎn)過程。在穩(wěn)態(tài)運行過程中，要求各個篩網(wǎng)不僅能夠自動調(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)前級誤差確定自身的最佳會合點。傳統(tǒng)印花機存在著：系統(tǒng)的可靠性低、（例如：采用分布式設計、cpu計算能力的限制）成本高等缺點已不能適應靈活多變的市場需要。因此，設計研制高性能圓網(wǎng)印花機控制器成為研制新型圓網(wǎng)印花機的關鍵。 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)印花機工作原理圖[/align] 圓網(wǎng)印花機由四個單元組成：進布單元、印花單元、烘房單元和落布單元。其工作原理如圖1所示，織物在進布電機的傳送下進入機臺，送至印花導帶上，并被粘貼在印花導帶上?？椢锝?jīng)過印花圓網(wǎng)時，由印花導帶和印花圓網(wǎng)的同步運動，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，被送至烘房進行烘躁處理。烘干后的織物最后由落布單元送出機臺，這樣就完成了整個印花過程。 圓網(wǎng)印花機是多軸運動機械，所以穩(wěn)定的印花導帶運行速度、高性能的圓網(wǎng)位置控制系統(tǒng)是保證圓網(wǎng)印花機印花精度的關鍵所在。 3 控制系統(tǒng)的設計 以往都采用分布式圓網(wǎng)印花機控制器的設計方案，這種方案具有便于分解和處理復雜問題，局部故障不易導致系統(tǒng)整體崩潰的優(yōu)勢。但是分布式控制有安裝復雜，成本高，抗干擾性差，可靠性低等缺點。然而采用fpga和單片機的集中式圓網(wǎng)印花機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，適應廣，控制算法極易實現(xiàn)，抗干擾好，可靠性高，互換性好，板子體積小等優(yōu)點。整個系統(tǒng)設計框圖如圖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] 在實際印花過程中，造成錯花的原因是多方面的。從整體分析，錯花是由兩個方面的原因引起的：一是由于機械部分的非線性特性造成的錯花；二是由于控制系統(tǒng)中圓網(wǎng)與導帶之間、圓網(wǎng)與圓網(wǎng)之間，不同傳動鏈的傳動特性不同而導致位置不同步造成的錯花。機械部分的非線性特性造成的錯花現(xiàn)象由機械加工特性決定，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)的機械傳動跟隨控制技術(shù)，通過改變電子齒輪算法實現(xiàn)動態(tài)跟蹤。電子齒輪能實現(xiàn)電子齒輪比的實時調(diào)整，提高了工作的可靠性和柔性，減少了累積誤差。 4 電子齒輪的設計 伺服系統(tǒng)的精度由編碼器的線數(shù)決定，而通過電子齒輪設定可以使指令脈沖設為任意值。電子齒輪的作用就是用電子電路的方式實現(xiàn)機械式齒輪的功能。機械齒輪的功能就是實現(xiàn)傳動速度的變化（增速或減速），電子齒輪同理，是對指令脈沖的頻率進行調(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系比稱線性關系（其比值即等于電子齒輪比）。當電子齒輪比固定時，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設計電子齒輪如圖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，提供可編程邏輯的設計環(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設計的電子齒輪[/align] 5 結(jié)束語 為了保證印花過程中不錯花，控制系統(tǒng)必須保證在誤差范圍內(nèi)圓網(wǎng)之間的同步，同時必須保證圓網(wǎng)速度與導帶速度恒定。本文提出的采用fpga和單片機的集中式控制系統(tǒng)，它能減少系統(tǒng)的干擾，從而提高印花精度。本次設計調(diào)試已經(jīng)成功。實際運行和測試結(jié)果表明，系統(tǒng)功能基本實現(xiàn)，精度到達設計要求。