【摘要】圓網(wǎng)印花機(jī)是一種使用圓形鎳網(wǎng)在白色坯布上連續(xù)印制各色圖案的專用加工設(shè)備，工作原理類似套色印刷機(jī)。在篩網(wǎng)印花中，圓網(wǎng)印花的生產(chǎn)速度最快。超過20套色的圓網(wǎng)印花機(jī)也已經(jīng)生產(chǎn)出來，這種印花方法正慢慢取代滾筒印花。圓網(wǎng)印花最重要的環(huán)節(jié)是套色，本文介紹用臺達(dá)中型PLC AH500實(shí)現(xiàn)12軸同步套色印刷，臺達(dá)AH10PM模塊可以實(shí)現(xiàn)多軸控制，滿足同步控制要求。
【Abstract】Rotary screen printing machine is a special equipment for a round nickel screen printed continuously patterns in white cloth, similar to the principle of chromatic printing machine. In the screen printing, rotary screen printing production speed is best. More than 20 tinted rotary screen printing machine have been produced, this printing method is slowly replacing roller printing. Color register is the most important process of rotary screen printing, this paper introduces the realization of the 12 axis synchronous color printing with Delta PLC AH500, Delta AH10PM module can realize multi axis control, to meet the requirements of synchronous control.
【關(guān)鍵字】圓網(wǎng)印刷；AH500；電子齒輪；主從關(guān)系； PLC-Link
【Keywords】Rotary Screen Prints; AH500; electronic gear; subordination; PLC-Link

1  前言
      圓網(wǎng)印花機(jī)通常由進(jìn)布裝置、印花機(jī)頭、烘燥裝置、落布裝置等四部分組成。目前，圓網(wǎng)印花機(jī)分為八色、十二色、十六色、二十四色等。圓網(wǎng)印花機(jī)的圓網(wǎng)周長主要有640mm和904mm兩種。其中，640mm圓網(wǎng)印花機(jī)居多。圓網(wǎng)印花機(jī)具有操作簡便、勞動強(qiáng)度小、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，適合各種織物的印花，同時也適合多品種小批量織物的印花。主要裝置介紹如下：

圖1 12套色獨(dú)立傳動圓網(wǎng)印花機(jī)

進(jìn)布裝置：有布車進(jìn)布和布卷進(jìn)布兩種。布卷進(jìn)布時，可將擺動式引布輥壓在布卷上，依靠引布輥轉(zhuǎn)動把布導(dǎo)入印花裝置。進(jìn)布時被織物隨循環(huán)運(yùn)行的橡膠導(dǎo)帶前進(jìn)而完成印花。此導(dǎo)帶先經(jīng)給膠輥在表面涂一層熱塑性樹脂薄層，可平整地粘貼織物。
印花裝置：圓網(wǎng)印花裝置包括圓網(wǎng)、刮刀、給漿裝置等，如圖2所示。

圖2 印花裝置

圓網(wǎng)是印花機(jī)的花版，由鎳金屬制造，又稱鎳網(wǎng)，呈六邊形網(wǎng)孔。圓網(wǎng)兩端以悶頭固定，以防印花時圓網(wǎng)變形，影響對花的準(zhǔn)確性，能承受印花時色漿和刮刀的壓力。為了提高圓網(wǎng)的彈性，減少承受的壓力，圓網(wǎng)要偏離支撐輥中心線安裝，一般要偏離16mm左右。每一圓網(wǎng)機(jī)座有一示讀裝置，可顯示出各方向上所受的刮刀的壓力。
      刮刀安裝在圓網(wǎng)中心線上的刮刀架上。刮刀架既裝有刮刀又裝有給漿管。刮刀系采用鉻、鉬、釩、鋼合金制造，具有摩擦系數(shù)小和可以任意調(diào)節(jié)角度的特點(diǎn)。印花時，刮刀的刀口和圓網(wǎng)的內(nèi)圓相切，刮刀對色漿以施加壓力為主、刮為輔的復(fù)合動作。
圓網(wǎng)印花機(jī)的刮刀壓力和位置可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種花型和各種厚、薄色漿的織物印花。
印花裝置圓網(wǎng)印花機(jī)是自動給漿，每一圓網(wǎng)都配有給漿系統(tǒng)。供應(yīng)色漿時，將機(jī)臺上塑料管一端套在金屬給漿管上，而機(jī)外另一端軟管插入色漿桶內(nèi)，用泵輸入圓網(wǎng)，由電極自動控制色漿液面的高度。
烘干和擺布裝置：圓網(wǎng)印花機(jī)采用松式熱風(fēng)烘干。印花后即和橡膠導(dǎo)帶分離，導(dǎo)入烘干部分，松式平放在滌綸網(wǎng)上，經(jīng)熱風(fēng)烘干出布。出布由電動擺布軸牽引落入布車內(nèi)。
      圓網(wǎng)印花機(jī)具有勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、對織物適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適合于化纖織物、針織物、輕薄織物印花；能獲得花型活潑、色澤鮮艷的效果，并可避免傳色的疵病。但是，受圓網(wǎng)結(jié)構(gòu)的限制，印制精細(xì)線條時效果還不十分理想。本文針對圓網(wǎng)印花機(jī)的12軸控制作詳細(xì)介紹。
2  控制系統(tǒng)設(shè)計原理
      本文中，圓網(wǎng)印花機(jī)是12軸印刷，12軸圓網(wǎng)需要位置同步套色，主機(jī)在加減速過程中，12軸印花棍需要精確同步跟隨。在套色出現(xiàn)偏移時，需要實(shí)時調(diào)整軸位置。主要的控制要求如下:
2.1 12軸同步跟隨控制
      印花棍需要與橡膠導(dǎo)帶速度同步，橡膠導(dǎo)帶由變頻器帶動主電機(jī)經(jīng)過1/25.5的減速箱控制。跟隨主軸安裝在主電機(jī)后，編碼器的分辨率為1024P/R。將編碼器信號接到AH10PM的X0.8和X0.9端子，AH10PM可以帶6個軸，所以需要兩個AH10PM，編碼器信號可以并到兩AH10PM端子上。在AH10PM可以建立主從電子齒輪關(guān)系的運(yùn)動程序。
2.2 網(wǎng)頭單獨(dú)運(yùn)行
      印刷結(jié)束后需要清洗導(dǎo)帶和圓網(wǎng)，需要在導(dǎo)帶不運(yùn)行的情況下12個網(wǎng)頭單獨(dú)運(yùn)行。這個功能可以通過在AH10PM里建立虛主軸，讓12個網(wǎng)頭跟隨虛主軸。虛主軸進(jìn)行JOG或者變速運(yùn)動，因12個軸與虛主軸之間建立了主從關(guān)系，12個網(wǎng)頭就會跟隨虛主軸運(yùn)動。在正常生產(chǎn)時，讓虛主軸跟隨主編碼器運(yùn)動，而虛主軸一直與12個軸保持主從關(guān)系保持在不同情況下都是同步關(guān)系。
2.3 對花糾偏
      在印花過程中，會因布的張力大小、導(dǎo)帶與布之間的摩擦力、圓網(wǎng)變形等情況，造成套色偏移。需要通過糾正網(wǎng)頭與導(dǎo)帶之間的相位把花色重新對準(zhǔn)。我們通過虛主軸與12個軸建立了電子齒輪的關(guān)系，在需要進(jìn)行糾正時，可以實(shí)時更改電子齒輪的分子。工藝上糾偏分為快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退，只要設(shè)定不同大小的齒輪比就可以實(shí)現(xiàn)。
2.4 觸摸屏、模擬量、I/O點(diǎn)控制
      圓網(wǎng)印花機(jī)的各個裝置如烘箱、水氣閥、擺布變頻器、導(dǎo)帶上下、糾偏快進(jìn)快退慢進(jìn)慢退按鈕都是通過臺達(dá)DVP-ES2與AH500 CPU進(jìn)行PLC-link通訊，再由AH500 CPU與AH10PM進(jìn)行數(shù)據(jù)交往，把外部信號讀進(jìn)來，更改相應(yīng)的變量實(shí)現(xiàn)控制。
3  硬件架構(gòu)
     根據(jù)以上系統(tǒng)要求構(gòu)建硬件架構(gòu)，如圖4、圖5和圖6所示。

圖4 硬件結(jié)構(gòu)圖

圖5 硬件結(jié)構(gòu)圖

圖6 現(xiàn)場硬件圖

      需要注意的是實(shí)際現(xiàn)場整個電柜的干擾問題。AH10PM的高速計數(shù)器的端子是集電極輸入，AH10PM的前四軸脈沖輸出是差分形式，后兩軸脈沖輸出是集電極輸出，集電極很容易受到外部的干擾，建議主編碼器使用推挽的輸出方式，屏蔽層要單端接地，整個電柜需要良好的接地，否則很容易造成模塊與模塊間的位置偏差。
4  軟件架構(gòu)
      根據(jù)以上系統(tǒng)要求可以構(gòu)建運(yùn)動程序架構(gòu)，如圖6所示。

圖7 運(yùn)動程序架構(gòu)

系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，虛擬主軸跟隨主編碼器運(yùn)行，通過改變主編碼器與虛擬軸之間的齒輪比，可以在觸摸屏里調(diào)整導(dǎo)帶與網(wǎng)頭摩擦系數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生套色偏移時，可以調(diào)整虛擬主軸與從軸之間的齒輪比來調(diào)整導(dǎo)帶與網(wǎng)頭之間的相位。
      當(dāng)需要單動網(wǎng)頭時，可以直接JOG或者變速運(yùn)動虛擬主軸，從軸同樣會跟隨虛擬主軸運(yùn)動。
5  PLC-link與AH500背板數(shù)據(jù)交換
      在本案例中，所有的外部I/O點(diǎn)都是接到臺達(dá)DVP-ES2小型PLC里，再由PLC-link傳到AH500 CPU里。PLC Link是透過RS485的聯(lián)機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。臺達(dá)AH500是圖形化規(guī)劃接口，提供PLC Link與Ether Link的主機(jī)數(shù)據(jù)交換，便利快速的功能、簡單的填表與設(shè)定，即可以在免程序撰寫下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)交換通訊功能，針對OEM設(shè)備集中收集信息至FMCS或ERP的應(yīng)用需求，特別有幫助。
AH500 CPU與AH10M模塊之間的數(shù)據(jù)是通背板通訊實(shí)現(xiàn)，通過建立數(shù)據(jù)交換表來定義互相交換寄存器地址。
6  程序編寫
      程序主要分為軸初始化、系統(tǒng)正常生產(chǎn)即跟隨主編碼器、網(wǎng)頭單動、網(wǎng)頭對花和糾偏。
      1號軸初始化如圖8所示，其他軸類似。定義運(yùn)動軸的最高速、最低速和加減速時間以及脈沖輸出方式等。AH10PM前四軸最高頻率可以達(dá)到1MHz，后兩軸最高頻率是200kHz，為了統(tǒng)一，我們都設(shè)為200kHz。

圖8 1號軸初始化程序

      虛軸建立不需要進(jìn)行初始化，直接可以用軸號K7～K16來聲明。圖9是主編碼器與虛主軸建立主從關(guān)系。Master軸為0，即高速計數(shù)器X0.8、X0.9。Slave軸為7，就是虛軸。

圖9 主編碼器與虛主軸建立主從關(guān)系程序

      12軸跟隨主編碼器運(yùn)動，建立主從跟隨關(guān)系。如圖10所示為1號軸跟隨，其他軸類似。

圖10 1號軸跟隨程序

      糾偏功能分為快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退，可以通過改變齒輪比實(shí)現(xiàn)，如圖11建立一個跟隨條件功能塊。

圖11 跟隨條件功能塊

      計布長是主編碼器的計數(shù)長度，這個長度可以隨時清零，所以不能直接用虛主軸的脈沖值。但是，可以再建立一個虛軸用于計長，并且可以隨時清零而不影響其他軸的正常運(yùn)行，如圖12。

圖12 計布長程序

      程序中8號軸跟隨主編碼器記錄脈沖數(shù)，D200作為計長，當(dāng)需要清零是只要M44斷開一個周期后再導(dǎo)通就可以實(shí)現(xiàn)，把D200傳到AH500 CPU里計算出長度。
7  結(jié)束語
      基于臺達(dá)的中型PLC AH500和AH10PM運(yùn)動模塊的解決方案在圓網(wǎng)印花機(jī)上得到了成功應(yīng)用，車速可以達(dá)到100M/min。同時，如果選用臺達(dá)的伺服驅(qū)動器和臺達(dá)的PLC控制器搭配使用，可以為客戶量身定制更多的解決方案，給客戶提供低成本、高性能、最優(yōu)化的系統(tǒng)解決方案。
作者簡介：
      胡惠軍，男，出生于1986年，畢業(yè)于三江學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)，現(xiàn)任臺達(dá)集團(tuán)——中達(dá)電通股份有限公司應(yīng)用工程師。一直從事PLC、變頻器、伺服等自動化產(chǎn)品的集成應(yīng)用等工作，具有豐富的自動化控制應(yīng)用經(jīng)驗。