[01632431]包装机械嵌入式数控系统

系统技术概要该项目“包装机械嵌入式数控系统设计”于2007年列入广州市科技计划攻关重点项目，项目编号2007Z2-D3161，研发一种应用于高速高精度纸箱印刷成套设备的嵌入式数字控制系统，属于装备制造业中用于印刷机械自动化系统的数控装置。项目综合了机械、嵌入式计算机、测控等多门学科和技术，涉及面广、技术起点高、难度较大。采用国际先进的嵌入式技术和数控技术、实时工业网络控制等，实现纸箱印刷成套设备的控制，投入实际应用，具有自主知识产权。该系统软件及应用成套设备经有关部门测试，各项技术性能及质量指标达到计划任务书及检验依据的要求。主要技术特点1)应用嵌入式技术，总体设计采用分级处理的控制结构，实现了高效、稳定的复杂驱动控制算法；底层驱动程序和应用程序采用FPGA的模块化设计，实现了硬件可重构；选用移植嵌入式实时操作系统，确保数字控制系统的实时性，实现系统多任务应用。2)控制系统的操作界面设计人性化，支持多种语言的μC/GUI人机交互界面，提示完整清晰，具有良好的可操作性，能够实时显示控制状态和控制参数。3)采用模块化设计，现场总线CAN联网，确保了数据传输的实时性，有效提高了控制精度；支持运动控制和加工标准代码、具有过程控制图形编程功能等；具有联机实时加工的图形监控、仿真功能和现场网络通信功能。4)软硬件结构系统采用模块化，FPGA实现硬件结构高度模块化、满足特殊应用控制要求，底层驱动程序、模块化和开放化设计以及可重构框架结构便于二次开发。技术性能指标1)控制轴数：6轴，具有超过6色以上印刷的同步联动功能。2)控制系统编程最小设定：0.01mm；当脉冲当量为0.01mm时，达到直线最大的进给速度：300m/min；具有手动调节和自动控制功能。3)控制方式：开环、闭环、双闭环。4)系统控制的成套设备包括：(1)送纸部；(2)印刷机：1～6色及以上印刷颜色；(3)开槽部；(4)模切部。5)控制成套设备的主要性能指标：最小进纸尺寸：350×900mm；最大进纸尺寸：1600×2400mm；最高机械速度：280pcs/min。与国内外同类技术比较系统在参考了国内外同类型的高速高精度瓦楞纸箱印刷设备的功能和技术指标基础上研制，综合应用先进的嵌入式数控技术、分布式总线控制技术等，并选用国际先进部件，达到国际同类技术先进水平，整体技术水平国内领先。推广应用前景与措施：从整个行业的走势来看，国产数控系统的国内市场占有率低，而非加工机械产品方面的数字控制系统更是发展缓慢。国产数控系统的国内市场占有率得到提高，市场需求走势的曲线已经发生变化，从近两年继续上扬，具有很好的市场前景。由于采用最先进的嵌入式数控技术研发，按模块化和标准化的原则设计，具有自主知识产权，达到国际先进水平，整体技术水平国内领先，综合成本却大大降低，应用该系统的高速高精度瓦楞纸箱印刷设备达到国际上同类型设备的功能和技术指标，从而具备相当强的市场竞争力。从市场调研和成本分析可以看到，由于各类机械产品数控化需求的不断提高，对基于嵌入式的开放式体系结构的数控系统投放市场前景较好，五年内可预测盈利。作为创新技术开发研制和改进阶段，其产销量相对较小，到成熟推广时期会有逐步上升。项目研制过程为其他高科技项目开发积累了经验，项目成果的产业化将产生显著的经济效益和社会效益。由于印刷机械自动化水平的不断提高，必然促进其效率的大幅度提高，而项目成果能够适应高速高精度瓦楞纸箱印刷设备的前沿技术发展方向，即采用电子轴同步控制，因此项目组将继续以产学研合作形式，项目成果得到完善并推广。