曼罗兰开发高精度商业印刷机控制器
作为全球第二大印刷系统制造商和卷筒纸胶印机的市场领导者，曼罗兰股份公司160多年来一直致力于推动印刷技术的创新。为了满足客户对印刷质量进一步提高的要求，包括提高图像清晰度和图像在页面上更准确的定位，曼罗兰需要一种新的设计方法，使他们能够尝试多种想法，并将测试与设计结合起来。如今，他们使用MathWorks工具开发高精度控制器，用于基于模型的设计。
manroland首席软件工程师Thomas Debes指出:“我们已经达到了现有设计流程和软件的极限。“我们需要一种解决方案，使我们能够达到新的质量水平。使用MathWorks软件，我们可以非常快速地测试新想法和控制算法，然后将这些算法引入我们的生产系统。”
挑战
在最近的一个项目中，曼罗兰工程师试图提高该公司商用打印机上切割寄存器的准确性。切割寄存器将印刷材料放置在滚筒叶片下，然后再切割成单独的页面。对于高质量的印刷杂志，切割必须精确到0.3毫米以内。由于印刷材料以高达每秒15米的速度通过印刷机，控制算法只有10毫秒来定位切割寄存器。德比斯说:“为了达到所需的速度和精度，我们需要完全重写现有的控制软件。”
曼罗兰的工程师需要一个开发环境，使他们能够测试新的控制算法，模拟和比较设计，并快速构建实时控制器进行最终测试和部署。
解决方案
manroland使用MathWorks工具进行基于模型的设计，为其最先进的印刷机上的切割寄存器设计、测试和实现一个可用于生产的控制系统。
在Simulink工作®，项目团队建立了压力机的工厂模型，该模型结合了从运行中的压力机收集的性能数据。然后，他们开发了基于比例积分导数(PID)控制器的控制系统的Simulink模型，并对几种控制策略进行了开环测试，以确定最优方法。该模型结合了DSP系统工具箱中的计数器和滤波器块™．Stateflow®和Simulink编码器™被用来实现一个有限状态机来控制运行状态。
在将植物模型与控制器模型连接起来之后，工程师们在Simulink中运行闭环仿真来验证控制器。当他们确信控制器满足非实时仿真的功能要求时，曼罗兰工程师使用Simulink Coder从工厂和控制器模型中生成C代码。
他们使用Simulink Real-Time™进行实时模拟，在一台标准PC上执行植物模型代码，在另一台PC上执行控制器模型代码。两个系统通过用户数据报协议(UDP)和现场总线进行通信。
在控制器模型中，工程师们使用Simulink实现了TCP/IP接口，使他们能够从第三台计算机远程配置设定值，例如机器速度。
他们使用Simulink植物模型来模拟异常的挤压行为，这通常很难在真实的硬件上重建。Debes说:“我们能够在许多错误条件下测试控制器，否则我们无法测试。”
工程师通过微调控制器模型，然后使用Simulink Coder和Simulink Real-Time重新生成和部署控制器来优化性能。
然后，他们将Simulink实时PC机与工厂模型断开连接，并使用相同的现场总线和网络接口将其重新连接到曼罗兰客户站点的生产印刷机。由于模拟非常准确，控制器立即在生产环境中按照设计工作，并且始终满足客户的错误率、准确性和响应时间的要求。
结果
开发时间减少了50%以上．“我们花了大约10个月的时间使用MathWorks工具为基于模型的设计开发控制器，为我们节省了至少一年的开发时间，”Debes解释道。“主要的好处是缩短了上市时间，为曼罗兰带来了竞争优势。”
设计迭代在几分钟内完成，而不是几周．Debes说:“即使是一个非常复杂的模型，我们也在大约10分钟内完成了设计和调试迭代。“当我们改变Simulink中的控制器结构时，我们只是使用Simulink Coder重新生成代码。如果使用我们的标准方法，完成类似的更改可能需要一周或更长时间。”
曼罗兰客户的错误分析流线型．Debes指出:“使用MathWorks工具，我们可以从生产压力机收集数据，并在内部模拟错误情况。“这大大减少了我们客户解决问题的时间，以及我们自己的支持和差旅费用，因为我们的印刷机销往世界各地。此外，我们不受客户生产时间的限制，在排除故障时也不会消耗他们的制造资源。”
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