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用三菱PLC實現(xiàn)對印刷機(jī)精確控制

  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。PLC作為一個新興的工業(yè)控制器瘩朋,以其體積小,功能齊全,價格低廉赠粘,可靠性高等方面具有獨特的優(yōu)點券亚,在各個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
  
   作為國內(nèi)最大的印刷機(jī)生產(chǎn)廠家---北人集團(tuán)公司校摩,為了使產(chǎn)品性能穩(wěn)定看峻,易于維護(hù)阶淘,我們采用了以PLC為主控器的控制方案。由于雙色印刷機(jī)要求易于操作互妓,精度高溪窒,故其輸入,輸出點較多冯勉,因此采用了雙機(jī)通訊澈蚌。上位機(jī)采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A,主要負(fù)責(zé)主傳動的控制珠闰,各機(jī)組離合壓的控制惜浅,以及氣泵,氣閥的控制等伏嗜。下位機(jī)采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要負(fù)責(zé)水輥電機(jī)的控制,主傳動的調(diào)速輸出伐厌,調(diào)版電機(jī)數(shù)據(jù)采集等承绸。同時選用了一臺三菱5.7寸觸摸屏,主要負(fù)責(zé)水輥電機(jī)速度顯示邑丰,調(diào)版顯示伸危,以及整機(jī)故障顯示等。本系統(tǒng)運行可靠伺免,維護(hù)方便欺邻,操作簡便直觀,大大提高了膠印機(jī)的檔次徐敢,受到用戶好評橘抵。
  
   2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  
   本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:
  

  

   其中,上位機(jī)與下位機(jī)采用了RS485通訊彰茉,通訊方便甲脚,可靠。對多色機(jī)而言垮登,安全因素很重要帽拘。在設(shè)計中,每個機(jī)組既要考慮到安全控制疙岂,其中包括本位機(jī)組的急停坡疼,安全按鈕;還要考慮方便操作衣陶,包括每個機(jī)組均應(yīng)有正點柄瑰,反點按鈕。因此祖搓,一方面輸入點增加很多狱意;另一方面湖苞,走線也很不方便。采用雙機(jī)通訊详囤,可以很好地解決此問題财骨,各機(jī)組的走線可以按照就近原則,進(jìn)入離它較近的控制柜內(nèi)藏姐,既節(jié)省了走線隆箩,也方便了控制。
  
   由于印刷機(jī)是一個精度較高的機(jī)械羔杨,印刷品的好壞一方面在于機(jī)械加工以及安裝的精度捌臊,另一方面,也取決于水路兜材,墨路的平衡以及合壓的準(zhǔn)確性肘认。雙色機(jī)的每一色組,都有水路和墨路裝置猖生。為了便于水輥速度的調(diào)節(jié)舞铝,每根水輥都用一個變頻器控制,同時妥尘,主電機(jī)速度也需要變頻器調(diào)節(jié)毁设。因此,為了實現(xiàn)多路速度調(diào)節(jié)郊蹈,我們采用了三菱4D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器厢卖,它將PLC方給出的數(shù)字量,根據(jù)相應(yīng)的算法房肿,轉(zhuǎn)換成0~10V直流電壓輸出啊嘁,很好地實現(xiàn)了多路速度調(diào)節(jié)要求。
  
   在印刷過程中芦惧,調(diào)版是一個比較繁瑣的過程蜀谤。尤其對多色機(jī)來說,各組版對正的精度會對印品產(chǎn)生很大的影響耙替。如果套印不準(zhǔn)亚侠,印刷品就會出現(xiàn)字面重疊或影像不清。一般來說俗扇,印版軸向調(diào)節(jié)范圍為-2mm~+2mm ,周向調(diào)節(jié)范圍為-1mm~+1mm硝烂。如果使用手動調(diào)版,會浪費很多時間铜幽,而且精度不高滞谢。為了實現(xiàn)自動打版,我們在版輥上安裝了電位器除抛,通過電位器將模擬量傳送給4A/D狮杨,經(jīng)過PLC處理母截,可將版輥的轉(zhuǎn)動精度很好地控制在打版范圍內(nèi)。
  
   觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面橄教,從一出現(xiàn)就受到關(guān)注清寇,它的簡單易用,強(qiáng)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)境护蝶。用戶可以自由地組合文字华烟,按鈕,圖形青烙,數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理隨時可能變化的信息径瘪。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展,以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作冕店,無法提高效率患敢。但使用人機(jī)界面,能明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況填庄,使操作變得簡單生動婿孟。使用觸摸屏,還可以使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化题琅,簡單化,同時也能減少PLC控制所需的I/O點數(shù)圈机,降低生產(chǎn)成本歉活,也相對提高整套設(shè)備的附加價值。三菱觸摸屏和三菱PLC有很好的通用性偏戳,能在線監(jiān)視并修改程序莉歼,不必很麻煩的重復(fù)插拔接口。
  
   3 軟件設(shè)計
  
   3.1 給紙設(shè)計
  
   印刷機(jī)整體的電氣設(shè)計還是比較復(fù)雜的攻泼,對時間的要求也很嚴(yán)格火架。在機(jī)器的很多地方裝有接近開關(guān),用來檢測不同的時間點忙菠。在印刷過程中何鸡,走紙的好壞是影響機(jī)器質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。所謂紙走的好壞牛欢,指的是無歪張骡男,雙張等現(xiàn)象,如果有歪張傍睹,雙張現(xiàn)象隔盛,在高速情況下,就會將走壞的紙拾稳,卷入機(jī)器內(nèi)吮炕,從而破壞膠皮腊脱,給用戶帶來很大損失。此過程流程如下:
  
  


  
  
   在實驗中龙亲,我們發(fā)現(xiàn)陕凹,按照上述流程編制的程序,在低速沒有問題囚请,但速度增高至7000r/h后疚傲,就會出現(xiàn)歪張鎖不住現(xiàn)象。究其原因缚扩,主要是因為光頭反應(yīng)時間和磁鐵動作時間滯后造成痕豺。程序在執(zhí)行過程中,采用循環(huán)掃描方式闪妓,為了讓電磁鐵輸出提前努辛,在設(shè)計中,我采用了中斷和三菱編程指令的輸入輸出刷新指令甚庇,使電磁鐵輸出立即執(zhí)行腿扑,提前了電磁鐵動作時間,即使在12000r/h的速度下葵嗦,也能很好的鎖住有故障的紙張陆拐,解決了給紙的一大難題。
  
   3.2離合壓設(shè)計
  
   離壓英品,合壓在印刷中具有很重要的作用丛楚。離合壓的準(zhǔn)確性,對印品質(zhì)量的好壞有著直接的影響憔辫。合壓過早趣些,會弄臟壓印輥筒,給操作帶來很多不便贰您;離壓過早坏平,會使最后一張紙印不上完整的圖案,造成紙張浪費锦亦。
   在設(shè)計中舶替,離壓,合壓的程序流程如圖所示:
  
   印刷時孽亲,版輥筒與膠皮輥筒先合壓坎穿,膠皮輥筒與壓印輥筒后合壓。在我們的機(jī)器中返劲,合壓全部采用了氣動裝置玲昧,每個氣缸都有一個動作時間。由于印刷速度是多段速篮绿,在3000~12000r/h之間孵延,根據(jù)用戶需要可選擇不同的速度狭缰。但是,氣缸動作時間是一定的茸例,齒輪轉(zhuǎn)過角度是一定的罪靠,因此,機(jī)器速度不同時偷逆,合壓時間也不同季糜。為了解決此問題,我們根據(jù)理論計算值卤索,找出對于不同機(jī)器速度時恰除,機(jī)器的延時時間。采用比較指令斯泥,當(dāng)機(jī)器段速與理論值相等時诵藐,延時相應(yīng)的時間,使壓印輥筒與膠皮輥筒準(zhǔn)確合壓啼阵。經(jīng)過多次試驗册血,離壓,合壓都沒有問題撤奸。
  
   3.3 人機(jī)界面設(shè)計
  
   在人機(jī)界面中吠昭,設(shè)計了7幅畫面,包括整體圖形胧瓜,故障顯示怎诫,機(jī)器速度和計數(shù)顯示,水輥速度顯示贷痪,調(diào)版監(jiān)控等。故障顯示使用指示器蹦误,給出位元件即可實現(xiàn)閃動效果劫拢,讓操作者很方便的知道故障部位,整體感很好强胰。在水輥速度顯示中舱沧,設(shè)計了一個柱狀圖,可以顯示水量增加大小偶洋,只需按下柱狀圖熟吏,就可增加水量,同時也可方便監(jiān)控玄窝。如圖所示:
  
  
  

  
 
   4. 結(jié)束語
  
   印刷機(jī)的一套電氣設(shè)計屬于系統(tǒng)設(shè)計蒲龟,包括硬件,軟件設(shè)計讼崔,涵蓋范圍較廣凌宫。這里炫咱,我只簡單介紹了其中比較重要的幾部分,其它細(xì)節(jié)還有很多麻坯,這里不再一一列舉投圣。使用三菱的一套控制系統(tǒng),感覺可靠毙帚,方便脓脸,在機(jī)器批量生產(chǎn)過程中,沒有發(fā)現(xiàn)大問題熔布。其PLC功能齊全辐椎,可靠耐用,指令簡潔其种,與其他產(chǎn)品相比臼蔼,感覺三菱整體軟件系統(tǒng)界面都比較友好,給用戶編程藤树,維修都帶來極大方便浴滴。其觸摸屏與PLC有很好的通用性,可通過觸摸屏]監(jiān)視并修改程序岁钓,這是其它產(chǎn)品所不能匹及的升略。總之屡限,三菱的工控元件給設(shè)計人員和用戶都帶來了很多方便品嚣。


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