時間:2017-06-15 11:23:53來源:劉紹宗
1、行業(yè)介紹
印刷開槽機,又稱水性印刷開槽機、紙箱印刷開槽機、水墨印刷開槽機或瓦楞紙板印刷開槽機,是將印刷、開槽、切角、壓線、切邊五道工序合為一體的綜合性紙箱加工設(shè)備,是瓦楞紙箱生產(chǎn)中不可或缺的后道加工設(shè)備。按照不同的色組,印刷開槽機又單色、雙色、三色、四色等多種機型。
近幾年來紙箱行業(yè)取得了飛速的發(fā)展,其中印刷開槽機是后道工序中非常重要的設(shè)備;在國內(nèi)中低檔設(shè)備價格竟爭異常激烈,優(yōu)良可靠的系統(tǒng)方案和低成本已是眾多設(shè)備廠商所追求的方向。
紙箱印刷機是能夠?qū)⑺璧奈淖?、圖案及其它信息印至紙箱箱體表面的印刷設(shè)備,它一般包括裝版、涂墨、壓印、輸紙等工藝流程。紙箱印刷一般有單一印刷、印刷帶開槽/模切、印刷開槽/模切、粘箱及聯(lián)動生產(chǎn)線等。
2、系統(tǒng)設(shè)計方案
2.1方案背景
全自動高速水性印刷開槽模切機目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC+HMI或者工控機;其中PLC使用最多的品牌是臺達、西門子和歐姆龍;HMI使用最多的品牌是昆侖通態(tài)和顯控。由于永宏經(jīng)濟型PLC的高速聯(lián)機功能的特點,使整套機組前后控制幾乎無延時,而諸如臺達等PLC則明顯滯后,導(dǎo)致一些功能還得走線;再加上經(jīng)濟等特點;
系統(tǒng)方案 |
控制器 |
操作界面 |
方案1 |
工控機 |
PC系統(tǒng) |
方案2 |
臺達PLC |
昆侖通態(tài)HMI |
方案3 |
松下PLC |
顯控HMI |
方案4 |
歐姆龍PLC |
歐姆龍HMI |
方案5 |
永宏P(guān)LC |
永宏HMI |
紙箱印刷機在工作時先將要印刷的文字和圖像制成印版,裝在印刷機上,然后由人操作印刷機把墨均勻涂敷于印版上有文字和圖像的地方,再直接或間接地轉(zhuǎn)印到瓦楞紙板或紙箱上,從而復(fù)制出與印版相同的印刷復(fù)制品。
模切機每部分承擔不同的工序,其中作為其它部件支撐體的軌道,用于引導(dǎo)其它部件移動并承載其質(zhì)量;印刷開槽模切機的起始部件是送紙部,它會連續(xù)、精確、自動地把送紙臺上的原始紙板依次送入印刷、開槽及模切等部分,同時為了有效保證印刷質(zhì)量,送紙部會將原始紙板表面變得清潔;印刷部中的每個色組對應(yīng)一種顏色,一般由4或6組相同的設(shè)備組成(4色印刷或6色印刷),清潔后的原始紙板通過印刷部時,紙板和印版會相互重合,紙板上將附著印版上的油墨,紙板的印刷即被完成;緊接著印刷完畢的紙板會送入開槽部,進過對紙板進行開槽、打孔、切角、壓痕、修邊等加工后,印好的紙板已經(jīng)變成了紙箱箱坯;模切部對印好文字圖案的紙箱箱坯進行滾切加工。因此,原始紙板先后經(jīng)過送紙部、印刷部、開槽部和模切部(可選)后,變成印好文字圖案的紙箱,再根據(jù)紙箱的具體使用需要,經(jīng)過后續(xù)設(shè)備的加工處理,完整的紙箱成品就制作完成了。
2.2結(jié)構(gòu)介紹
印刷開槽模切機一般由以下幾個部分組成:
(1)送紙部:電控部分采用PLC、觸摸屏和變頻器。操作員可在觸摸屏設(shè)定紙張的長、寬等相關(guān)數(shù)據(jù),調(diào)整前擋板、側(cè)擋板的位置,使得后續(xù)的各部定位準確,取得良好的印刷、模切效果。
(2)印刷部:由多個單色印刷部組成,均采用PLC與觸摸屏控制。彩色原稿經(jīng)過電子分色制版成反面圖像,然后通過印刷機進行印刷,將水墨從印刷機網(wǎng)紋輥上轉(zhuǎn)移到印刷版上,再將水墨從印刷版上轉(zhuǎn)移到瓦楞紙板上。通過套色、疊色得到正面的圖像,實現(xiàn)原稿樣箱的復(fù)制。在觸摸屏上可以調(diào)整印刷位置,印壓滾筒的深度等。
(3)開槽部:對印刷好的紙板進行壓線開槽的工序。各刀具的位置通過觸控畫面可調(diào)。
(4)模切部:模切的相位可通過觸摸屏調(diào)整設(shè)定,由PLC程序控制,配合高速脈沖計數(shù),取得精準的開模效果。
3、解決方案
3.1硬件配置
全自動高速水性印刷開槽模切機的系統(tǒng)硬件由永宏1臺FBs-40MCPLC作為主控制器、4臺FBs-MA系列PLC作從機控制印刷部、模切部,再有一臺FBs-MA系列PLC作為從機來控制開槽部,整套系統(tǒng)再使用永宏最新的C3系列HMI觸摸屏實現(xiàn)參數(shù)的修改以及數(shù)據(jù)的實時顯示,通過變頻器控制電機進行相位調(diào)整,再有一些外部設(shè)備(包括按鈕、指示燈和蜂鳴器等)組成。
全自動高速水性印刷開槽模切機系統(tǒng)硬件清單如表。
硬件明細表 |
|
FBs-MC永宏P(guān)LC主機 |
1臺 |
FBs-MA永宏P(guān)LC主機 |
5臺 |
永宏C3觸摸屏 |
6塊 |
FBs系列I/O擴展模塊 |
3塊 |
編碼器 |
16個 |
永宏E10變頻器 |
7臺 |
FBs-CB5通訊模塊 |
5個 |
FBs-CM55E通訊模塊 |
1個 |
傳感器 |
若干 |
3.2主要控制部件圖
3.3I/O圖(部分)
S/S + |
C0 220V |
||||
X0 |
左檔編碼器A |
000 |
Y0 |
左檔左行接觸器 |
050 052 |
X1 |
左檔編碼器B |
001 |
Y1 |
左檔右行接觸器 |
051 053 |
X2 |
左檔左行開關(guān) |
002 |
C2 220V |
||
X3 |
左檔右行開關(guān) |
003 |
Y2 |
右檔左行接觸器 |
055 057 |
X4 |
右檔編碼器A |
004 |
Y3 |
右檔右行接觸器 |
056 058 |
X5 |
右檔編碼器B |
005 |
C4 220V |
||
X6 |
測速 |
006 |
Y4 |
推紙前行接觸器 |
060 062 |
X7 |
急停開關(guān) |
007 |
Y5 |
推紙右行接觸器 |
061 063 |
X8 |
推紙編碼器A |
008 |
C6 220V |
||
X9 |
推紙編碼器B |
009 |
Y6 |
托紙上行接觸器 |
065 067 |
X10 |
右檔左行開關(guān) |
010 |
Y7 |
托紙下行接觸器 |
066 068 |
X11 |
右檔右行開關(guān) |
011 |
C8 220V |
||
X12 |
推紙前行開關(guān) |
012 |
Y8 |
行走合體接觸器 |
070 072 |
X13 |
推紙后行開關(guān) |
013 |
Y9 |
行走分體接觸器 |
071 073 |
X14 |
托紙上行開關(guān) |
014 |
Y10 |
上吸風(fēng)接觸器 |
075 |
X15 |
托紙下行開關(guān) |
015 |
Y11 |
下吸風(fēng)接觸器 |
076 |
X16 |
手動合體按鈕 |
016 |
C12 220V |
||
X17 |
手動分體按鈕 |
017 |
Y12 |
送紙閥繼電器 |
077 閥24+/0100 |
X18 |
主機啟停按鈕 |
018 |
Y13 |
齊紙閥繼電器 |
078 閥24+/0101 |
X19 |
主機加速按鈕 |
019 |
Y14 |
總氣鎖繼電器 |
079 閥24+/0102指示+/0103 |
X20 |
主機減速按鈕 |
020 |
Y15 |
報警繼電器 |
080 報警器220V/0104 |
X21 |
主機正點按鈕 |
021 |
C16 220V |
||
X22 |
主機反點按鈕 |
022 |
Y16 |
主機繼電器 |
081 運行SC/NC/S2/FWD |
X23 |
總抬版上開關(guān) |
023 |
Y17 |
|
|
X24 |
總抬版下開關(guān) |
024 |
Y18 |
|
|
X25 |
連續(xù)送紙按鈕 |
025 |
Y19 |
|
|
X26 |
隔張送紙按鈕 |
026 |
C20 SC |
||
X27 |
齊紙啟停按鈕 |
027 |
Y20 |
主機加速 |
S1 |
X28 |
整機歸零按鈕 |
028 |
Y21 |
主機減速 |
S2 |
X29 |
報警按鈕 |
029 |
Y22 |
主機正點 |
S3 |
X30 |
總氣鎖按鈕 |
030 |
Y23 |
主機反點 |
REV |
X31 |
鎖緊按鈕 |
031 |
C1 + |
||
X32 |
下吸風(fēng)啟停按鈕 |
032 |
|||
X33 |
送紙光電開關(guān) |
033 |
Y1 |
鎖緊松指示 |
090 |
X34 |
送紙接近開關(guān) |
034 |
Y2 |
連續(xù)送紙指示 |
091 |
X35 |
|
|
C3 + |
||
|
|
|
Y3 |
隔張送紙指示 |
092 |
|
|
|
Y4 |
齊紙指示 |
093 |
|
|
|
C5 + |
||
|
|
|
Y5 |
主機運行指示 |
094 |
|
|
|
Y6 |
下吸風(fēng)運行指示 |
095 |
3.3設(shè)備作業(yè)圖
4、系統(tǒng)軟件設(shè)計
4.1設(shè)備操作流程圖
4.2工藝流程
設(shè)備工藝流程:此設(shè)備首先將已經(jīng)成型的瓦楞紙板(三層、五層、七層)放置到送紙臺,然后通過前緣送紙系統(tǒng)將紙板逐張送入機器,然后將需要的文字、圖案等進行套色印刷,然后通過開槽部進行箱體的初期開槽,然后再經(jīng)過模切部進行紙板的二次定型俢邊;
4.3應(yīng)用指令說明
4.3.1高速計數(shù)功能
主機和開槽部PLC具備4個100kHz的硬件高速計數(shù)器(HHSC)和4個頻率總和為5kHz的軟件高速計數(shù)器(SHSC),無需另加高速計數(shù)模塊即可滿足系統(tǒng)需求。軟件高速計數(shù)器支持U/D,P/R,A/B三種計數(shù)模式,硬件高速計數(shù)器更是支持U/D*2,P/R*2,A/B*2,A/B*3,A/B*4,共計8種計數(shù)模式。
4.3.2永宏P(guān)LC間高速LINK通訊
永宏P(guān)LC通過通訊口port2,可實現(xiàn)主機之間的高速CPULink。高速聯(lián)機時,最高BaudRate為921.6Kbps,最低為38.4Kbps(可調(diào));DataBit固定為8-bit;數(shù)據(jù)以原始碼(也就是數(shù)據(jù)本身的二進制碼)傳輸(比ASCIICode快一倍);錯誤檢驗方法采用比hecksum方式穩(wěn)定可靠的CRC-16。高速聯(lián)機的數(shù)據(jù)傳輸理念是以COMMONDATAMEMORY觀念來設(shè)計,每站最多支配32word長度的資料區(qū)域。例如主站將R0~R9的內(nèi)容送出,則所有從站PLC的R0~R9的內(nèi)容都會與主站相同;2號從PLC將R10~R19中內(nèi)容送出,則主站及其它從PLC的R10~R19的內(nèi)容都會與2號站相同,依次類推。只需要在主站調(diào)用FUN151指令,并添加通訊命令,如下圖所示,即可方便完成通訊功能。而不需要在每一站分別寫通訊命令,輪流占用信號傳輸通道,因此這種方式有著顯著的優(yōu)越性;
4.3.3永宏P(guān)LC與變頻器Modbus通訊
FUN150(M-BUS)指令提供永宏P(guān)LC(主站)通過Port1、2、3或4以ModBus通訊協(xié)議與具有該通訊協(xié)議的智能型外圍(仆站)聯(lián)機。一個通訊端口可經(jīng)由RS-485接口最多與247臺仆站聯(lián)機互享數(shù)據(jù)。被FUN150指定使用的通訊端口就是該ModBus網(wǎng)絡(luò)的主站。利用程序書寫方式或填表格方式來規(guī)劃數(shù)據(jù)流控制;即要從哪一臺仆站讀取何種數(shù)據(jù)存放到主站(PLC),或從主站(PLC)要寫何種數(shù)據(jù)至仆站,僅需利用七個緩存器來定義,每七個緩存器定義一次傳輸交易。從而實現(xiàn)與變頻器的通訊控制。
5、項目難點&解決方法
Ø5.1自動變頻器相位調(diào)整難點
對于紙箱印刷機設(shè)備,簡單易用的相位調(diào)節(jié)非常重要,客戶要求既要準確顯示當前相位數(shù)值,又要對相位實現(xiàn)簡單快速的調(diào)整,而且要保證每次正反相位調(diào)整時盡量小的出現(xiàn)機械誤差,同時要求印刷輥運行平穩(wěn);
此難點解決方案:
首先為了可以直觀明白的顯示當前值,同時簡單的對設(shè)備進行調(diào)整控制,我們使用C3觸摸屏做顯示端來進行完整的數(shù)據(jù)顯示控制調(diào)整;然后為了解決機械誤差問題,我們在程序中做了一個可以判斷相位正反切換的程序段,然后在每次正反轉(zhuǎn)切換時都會執(zhí)行此段程序然后進行機械間隙補償;對于運行平穩(wěn)要求,加入了一段調(diào)整中的多段速調(diào)節(jié),實現(xiàn)設(shè)備的平穩(wěn)運行;
Ø5.2開槽部全自動排刀難點
對于紙箱印刷機開槽部,以前都是通過簡單的手動點擊來對設(shè)備進行操作控制,效率低,而且顯示不直觀,客戶想要做到自動排刀,自動進行刀位的控制,并實時對當前位置進行顯示,而且可以快速操作
此難點解決方案:
針對此難點,首先要求客戶首先提高減速機的減速比,來提高設(shè)備整體的運行平穩(wěn)性,然后要求使用永宏P(guān)LC的高速計數(shù)器,來進行刀位、刀寬的精準控制,在此永宏P(guān)LC的豐富的高速計數(shù)口得到了充分體現(xiàn);然后結(jié)合紙箱成型原理,進行程序段的編寫優(yōu)化,最大化的提高設(shè)備的智能化
Ø5.3前后數(shù)據(jù)的實時交換以及控制的銜接難點
由于設(shè)備的操作點相當繁瑣,因此主控制面板的功能就相當重要,客戶要求,在主機部分可以實時快速顯示后面各部數(shù)據(jù),并且可以做到訂單存儲,而且要求在前段和最末端要對中間各部進行快速響應(yīng)控制
此難點解決方案:
對于此難點我們就最大限度的發(fā)揮永宏P(guān)LC的高速聯(lián)機功能優(yōu)勢,使用此功能我們將各個點位進行映射控制,然后再將需要的數(shù)據(jù)進行實時傳輸,然后對于客戶要求的訂單部分,我們通過觸摸屏做訂單處理,然后再對數(shù)據(jù)進行二次交換,然后來實現(xiàn)客戶的要求;
6、開槽刀、控制系統(tǒng)對設(shè)備的影響
紙箱印刷開槽機、成型機以及各種印刷模切開槽等多功能聯(lián)合機.具有優(yōu)質(zhì)高教、結(jié)構(gòu)緊湊等特點,被紙箱包裝企業(yè)普遍選用。開槽刀是其中必需的刀具,它的使用壽命直接影響紙箱開槽質(zhì)量和制造成本,是同類企業(yè)質(zhì)量管理和成本管理工作中需要改進的難題之一。
在當今以質(zhì)量價格為核心的市場激烈競爭中,這個問題越來越多地被有關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)所關(guān)注,促使企業(yè)挖潛革新、節(jié)支增效,走內(nèi)涵型發(fā)展的道路。
而控制系統(tǒng),由于市面上現(xiàn)在好多產(chǎn)品都是周歲試的產(chǎn)品,導(dǎo)致客戶買到機器后后期控制系統(tǒng)出問題解決相當麻煩,而一款可靠的產(chǎn)品對于設(shè)備至關(guān)重要,而西門子等高端產(chǎn)品價格又相當昂貴,因此一款合適的定位PLC很重要,永宏P(guān)LC則恰恰再這方面有得天獨厚的優(yōu)勢;
7、結(jié)論(實施結(jié)果)
通過現(xiàn)場調(diào)試,全自動排刀印刷開槽機自動排刀系統(tǒng)運行穩(wěn)定,控制界面操作簡便,機組之間通訊快速,操作低延時,大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。從而高性價比的永宏P(guān)LC在全自動排刀印刷開槽機上得到了很好的應(yīng)用。
自動排刀系統(tǒng)比手動排刀效率要高出60%以上。大大降低了調(diào)整時間;而且明白的位置顯示為使用者帶來更直觀的體驗;使用全自動排刀開槽機替代手動排刀,可以減少人工,節(jié)約人工成本。生產(chǎn)產(chǎn)量高,將時間用在生產(chǎn)上不至于浪費在一次次的排刀上、以及一次次的相位調(diào)整上;這樣就大大提高了設(shè)備的產(chǎn)品產(chǎn)量,給客戶帶來更大的經(jīng)濟效益;操作界面簡單易學(xué),對于設(shè)備使用初學(xué)者使用特別簡單,同時高速聯(lián)機,使設(shè)備響應(yīng)高速,大大提高了使用者的使用體驗;
客戶對于此套自動控制系統(tǒng)表示非常滿意,無論是從后期現(xiàn)場拆機再次布線,還是設(shè)備使用,以及對于生產(chǎn)效率的提高都表示達到行業(yè)領(lǐng)先
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