圆网印花机是多分部协调运动的电气传动系统，由于具有速度快、成本低的优点，目前广泛应用于印染工业中。圆网印花的工艺要求各个印花圆网之间以及圆网与送布皮带之间保持严格的同步运动，同步控制的好坏直接影响印花质量。因此，设计研制高性能的圆网印花机控制器成为研制圆网印花机的关键。印花传送带经主动电机拖动，以稳定的线速度运行。各印花筛网分别由步进电机拖动跟踪送布带，迅速达到同速运转，再经过快速调整，使各个筛网的零位标志会合。此时，织物进入印花机，进入生产过程。在稳态运行过程中，要求各个筛网不仅能够自动调整由皮带速度变化、自身干扰等造成的误差，而且能够根据前级误差确定自身的最佳会合点。传统印花机存在着：系统的可靠性低、（例如：采用分布式设计、cpu计算能力的限制）成本高等缺点已不能适应灵活多变的市场需要。因此，设计研制高性能圆网印花机控制器成为研制新型圆网印花机的关键。
2 工作过程及控制结构
图1 圆网印花机工作原理图
圆网印花机由四个单元组成：进布单元、印花单元、烘房单元和落布单元。其工作原理如图1所示，织物在进布电机的传送下进入机台，送至印花导带上，并被粘贴在印花导带上。织物经过印花圆网时，由印花导带和印花圆网的同步运动，使各种印花染料经印花圆网转移到织物上，从而完成印花过程。印花后的织物在松弛状态下，被送至烘房进行烘躁处理。烘干后的织物最后由落布单元送出机台，这样就完成了整个印花过程。
圆网印花机是多轴运动机械，所以稳定的印花导带运行速度、高性能的圆网位置控制系统是保证圆网印花机印花精度的关键所在。
3 控制系统的设计
以往都采用分布式圆网印花机控制器的设计方案，这种方案具有便于分解和处理复杂问题，局部故障不易导致系统整体崩溃的优势。但是分布式控制有安装复杂，成本高，抗干扰性差，可靠性低等缺点。然而采用fpga和单片机的集中式圆网印花机的控制器可以提高系统的可靠性和控制精度。这种控制方案有安装方便，适应广，控制算法极易实现，抗干扰好，可靠性高，互换性好，板子体积小等优点。整个系统设计框图如图2所示。
图2 圆网控制系统组成原理图
在实际印花过程中，造成错花的原因是多方面的。从整体分析，错花是由两个方面的原因引起的：一是由于机械部分的非线性特性造成的错花；二是由于控制系统中圆网与导带之间、圆网与圆网之间，不同传动链的传动特性不同而导致位置不同步造成的错花。机械部分的非线性特性造成的错花现象由机械加工特性决定，在加工成形后是固定不变的。用电子齿轮技术代替传统的机械传动跟随控制技术，通过改变电子齿轮算法实现动态跟踪。电子齿轮能实现电子齿轮比的实时调整，提高了工作的可靠性和柔性，减少了累积误差。
4 电子齿轮的设计
伺服系统的精度由编码器的线数决定，而通过电子齿轮设定可以使指令脉冲设为任意值。电子齿轮的作用就是用电子电路的方式实现机械式齿轮的功能。机械齿轮的功能就是实现传动速度的变化（增速或减速），电子齿轮同理，是对指令脉冲的频率进行调节（见图3）。
图3
指令装置发脉冲，经过4倍频处理进入电子齿轮环节，再输出给脉冲接收装置。通过电子齿轮环节中不同的电子齿轮比，保证输出脉冲和输入脉冲的频率关系比称线性关系（其比值即等于电子齿轮比）。当电子齿轮比固定时，输出脉冲频率随输入脉冲频率的变化而变化。通过以上的理论原理，可以利用quartusii设计电子齿轮如图4所示。altera的quartus ii可编程逻辑软件属于第四代pld开发平台，提供可编程逻辑的设计环境。
图4 基于quartus ii设计的电子齿轮
5 结束语
为了保证印花过程中不错花，控制系统必须保证在误差范围内圆网之间的同步，同时必须保证圆网速度与导带速度恒定。本文提出的采用fpga和单片机的集中式控制系统，它能减少系统的干扰，从而提高印花精度。本次设计调试已经成功。实际运行和测试结果表明，系统功能基本实现，精度到达设计要求。
