淺談PLC在印刷機的精確控制

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1 引言
　　近年來，隨著我國自動化技術(shù)的提高，工廠自動化也上了一個新臺階钝侠。PLC作為一個新興的工業(yè)控制器，以其體積小,功能齊全酸舍，價格低廉帅韧，可靠性高等方面具有獨特的優(yōu)點，在各個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用啃勉。

　　作為國內(nèi)最大的印刷機生產(chǎn)廠家---北人集團公司忽舟，為了使產(chǎn)品性能穩(wěn)定，易于維護淮阐，我們采用了以PLC為主控器的控制方案叮阅。由于雙色印刷機要求易于操作，精度高泣特，故其輸入浩姥，輸出點較多，因此采用了雙機通訊谆威。上位機采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A簸眼，主要負責主傳動的控制，各機組離合壓的控制婉饼，以及氣泵疤削，氣閥的控制等。下位機采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要負責水輥電機的控制序敷，主傳動的調(diào)速輸出撬彭，調(diào)版電機數(shù)據(jù)采集等。同時選用了一臺三菱5.7寸觸摸屏锤镀，主要負責水輥電機速度顯示赖相，調(diào)版顯示，以及整機故障顯示等手索。本系統(tǒng)運行可靠钳骚，維護方便，操作簡便直觀唱枝，大大提高了膠印機的檔次貌嫡，受到用戶好評。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

　　其中该溯，上位機與下位機采用了RS485通訊岛抄，通訊方便，可靠狈茉。對多色機而言夫椭，安全因素很重要。在設(shè)計中氯庆，每個機組既要考慮到安全控制蹭秋，其中包括本位機組的急停，安全按鈕堤撵；還要考慮方便操作仁讨，包括每個機組均應(yīng)有正點，反點按鈕实昨。因此洞豁，一方面輸入點增加很多；另一方面荒给，走線也很不方便掐抢。采用雙機通訊，可以很好地解決此問題哗缀，各機組的走線可以按照就近原則统扔，進入離它較近的控制柜內(nèi)，既節(jié)省了走線胃宰，也方便了控制嘹冀。

　　由于印刷機是一個精度較高的機械，印刷品的好壞一方面在于機械加工以及安裝的精度垦适，另一方面朽突，也取決于水路，墨路的平衡以及合壓的準確性矛塑。雙色機的每一色組析口，都有水路和墨路裝置。為了便于水輥速度的調(diào)節(jié)媳厕，每根水輥都用一個變頻器控制乱归，同時，主電機速度也需要變頻器調(diào)節(jié)睬魂。因此终吼，為了實現(xiàn)多路速度調(diào)節(jié)镀赌，我們采用了三菱4D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它將PLC方給出的數(shù)字量际跪，根據(jù)相應(yīng)的算法商佛，轉(zhuǎn)換成0~10V直流電壓輸出，很好地實現(xiàn)了多路速度調(diào)節(jié)要求姆打。

　　在印刷過程中良姆，調(diào)版是一個比較繁瑣的過程。尤其對多色機來說幔戏，各組版對正的精度會對印品產(chǎn)生很大的影響玛追。如果套印不準，印刷品就會出現(xiàn)字面重疊或影像不清闲延。一般來說痊剖，印版軸向調(diào)節(jié)范圍為-2mm~+2mm ,周向調(diào)節(jié)范圍為-1mm~+1mm。如果使用手動調(diào)版慨代，會浪費很多時間邢笙，而且精度不高。為了實現(xiàn)自動打版品昭，我們在版輥上安裝了電位器越化，通過電位器將模擬量傳送給4A/D，經(jīng)過PLC處理侍融，可將版輥的轉(zhuǎn)動精度很好地控制在打版范圍內(nèi)疚逝。

　　觸摸屏作為一種新型的人機界面，從一出現(xiàn)就受到關(guān)注崇夫，它的簡單易用誊爵，強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境。用戶可以自由地組合文字缭涣，按鈕匆救，圖形，數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理隨時可能變化的信息热阁。隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展扭妖，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，無法提高效率荡明。但使用人機界面捆革，能明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況，使操作變得簡單生動着茸。使用觸摸屏壮锻，還可以使機器配線標準化，簡單化涮阔，同時也能減少PLC控制所需的I/O點數(shù)猜绣，降低生產(chǎn)成本灰殴，也相對提高整套設(shè)備的附加價值。三菱觸摸屏和三菱PLC有很好的通用性途事，能在線監(jiān)視并修改程序验懊，不必很麻煩的重復(fù)插拔接口擅羞。

　　3 軟件設(shè)計
　　
　　3．1 給紙設(shè)計

　　印刷機整體的電氣設(shè)計還是比較復(fù)雜的尸变，對時間的要求也很嚴格。在機器的很多地方裝有接近開關(guān)减俏，用來檢測不同的時間點召烂。在印刷過程中，走紙的好壞是影響機器質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)娃承。所謂紙走的好壞奏夫，指的是無歪張，雙張等現(xiàn)象倒灰，如果有歪張艳杯，雙張現(xiàn)象，在高速情況下茬蓝，就會將走壞的紙统褂，卷入機器內(nèi)，從而破壞膠皮桐夭，給用戶帶來很大損失稼掏。此過程流程如下：

　　

　　在實驗中，我們發(fā)現(xiàn)搅谆，按照上述流程編制的程序憾牵，在低速沒有問題，但速度增高至7000r/h后阀温，就會出現(xiàn)歪張鎖不住現(xiàn)象印脓。究其原因，主要是因為光頭反應(yīng)時間和磁鐵動作時間滯后造成啡笑。程序在執(zhí)行過程中崇磁，采用循環(huán)掃描方式，為了讓電磁鐵輸出提前蔫缸，在設(shè)計中腿准，我采用了中斷和三菱編程指令的輸入輸出刷新指令，使電磁鐵輸出立即執(zhí)行拾碌，提前了電磁鐵動作時間吐葱，即使在12000r/h的速度下，也能很好的鎖住有故障的紙張校翔，解決了給紙的一大難題弟跑。
　　
　　3．2離合壓設(shè)計

　　離壓灾前，合壓在印刷中具有很重要的作用。離合壓的準確性孟辑，對印品質(zhì)量的好壞有著直接的影響哎甲。合壓過早，會弄臟壓印輥筒饲嗽，給操作帶來很多不便炭玫；離壓過早，會使最后一張紙印不上完整的圖案貌虾，造成紙張浪費蕴莉。

　　在設(shè)計中，離壓革秩，合壓的程序流程如圖所示：

　　

　　印刷時仓突，版輥筒與膠皮輥筒先合壓，膠皮輥筒與壓印輥筒后合壓焦赋。在我們的機器中绊削，合壓全部采用了氣動裝置，每個氣缸都有一個動作時間鲁磺。由于印刷速度是多段速制棉，在3000~12000r/h之間，根據(jù)用戶需要可選擇不同的速度痹对。但是扰褒，氣缸動作時間是一定的，齒輪轉(zhuǎn)過角度是一定的弦密，因此贮芹，機器速度不同時，合壓時間也不同缨叫。為了解決此問題椭符，我們根據(jù)理論計算值，找出對于不同機器速度時耻姥，機器的延時時間销钝。采用比較指令，當機器段速與理論值相等時琐簇，延時相應(yīng)的時間蒸健，使壓印輥筒與膠皮輥筒準確合壓。經(jīng)過多次試驗婉商，離壓似忧，合壓都沒有問題。

　　3．3 人機界面設(shè)計

　　在人機界面中，設(shè)計了7幅畫面盯捌，包括整體圖形淳衙，故障顯示，機器速度和計數(shù)顯示饺著，水輥速度顯示箫攀，調(diào)版監(jiān)控等。故障顯示使用指示器煞精，給出位元件即可實現(xiàn)閃動效果筷穿，讓操作者很方便的知道故障部位，整體感很好肿兴。在水輥速度顯示中荡减，設(shè)計了一個柱狀圖，可以顯示水量增加大小湖诅，只需按下柱狀圖，就可增加水量凌蝎，同時也可方便監(jiān)控匕伶。如圖所示：

　　

　　4．結(jié)束語

　　印刷機的一套電氣設(shè)計屬于系統(tǒng)設(shè)計，包括硬件舰缠，軟件設(shè)計括樟，涵蓋范圍較廣。這里蚣凰，我只簡單介紹了其中比較重要的幾部分手浙，其它細節(jié)還有很多，這里不再一一列舉坦辟。使用三菱的一套控制系統(tǒng)刊侯，感覺可靠，方便锉走，在機器批量生產(chǎn)過程中滨彻，沒有發(fā)現(xiàn)大問題。其PLC功能齊全挪蹭，可靠耐用亭饵，指令簡潔，與其他產(chǎn)品相比梁厉，感覺三菱整體軟件系統(tǒng)界面都比較友好辜羊，給用戶編程，維修都帶來極大方便词顾。其觸摸屏與PLC有很好的通用性八秃，可通過觸摸屏]監(jiān)視并修改程序，這是其它產(chǎn)品所不能匹及的∠驳拢總之山橄，三菱的工控元件給設(shè)計人員和用戶都帶來了很多方便。

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