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在全自動高速水性印刷開槽模切機上的應(yīng)用 ——永宏P(guān)LC

時間:2017-06-15 11:23:53來源:劉紹宗

導(dǎo)語:?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。

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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