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利用三菱PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷機(jī)的精確控制

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文章來源: 網(wǎng)絡(luò) 發(fā)布時(shí)間: 2018-1-12

凌控導(dǎo)讀: 近年來,隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的提高,工廠自動(dòng)化也上了一個(gè)新臺(tái)階。PLC作為一個(gè)新興的工業(yè)控制器,以其體積小,功能齊全,價(jià)格低廉,可靠性高等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

1、引言
     近年來,隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的提高,工廠自動(dòng)化也上了一個(gè)新臺(tái)階三菱PLC PLC作為一個(gè)新興的工業(yè)控制器,以其體積小,功能齊全,價(jià)格低廉,可靠性高等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用三菱PLC

      作為國(guó)內(nèi)最大的印刷機(jī)生產(chǎn)廠家---北人集團(tuán)公司,為了使產(chǎn)品性能穩(wěn)定,易于維護(hù),我們采用了以PLC為主控器的控制方案印刷機(jī) 由于雙色印刷機(jī)要求易于操作,精度高,故其輸入,輸出點(diǎn)較多,因此采用了雙機(jī)通訊印刷機(jī) 上位機(jī)采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A,主要負(fù)責(zé)主傳動(dòng)的控制,各機(jī)組離合壓的控制,以及氣泵,氣閥的控制等印刷機(jī) 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(dòng)的調(diào)速輸出,調(diào)版電機(jī)數(shù)據(jù)采集等控制 同時(shí)選用了一臺(tái)三菱5.7寸觸摸屏,主要負(fù)責(zé)水輥電機(jī)速度顯示,調(diào)版顯示,以及整機(jī)故障顯示等控制 本系統(tǒng)運(yùn)行可靠,維護(hù)方便,操作簡(jiǎn)便直觀,大大提高了膠印機(jī)的檔次,受到用戶好評(píng)控制     

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,通訊方便,可靠。對(duì)多色機(jī)而言,安全因素很重要。在設(shè)計(jì)中,每個(gè)機(jī)組既要考慮到安全控制,其中包括本位機(jī)組的急停,安全按鈕;還要考慮方便操作,包括每個(gè)機(jī)組均應(yīng)有正點(diǎn),反點(diǎn)按鈕。因此,一方面輸入點(diǎn)增加很多;另一方面,走線也很不方便。采用雙機(jī)通訊,可以很好地解決此問題,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),既節(jié)省了走線,也方便了控制。      

      由于印刷機(jī)是一個(gè)精度較高的機(jī)械,印刷品的好壞一方面在于機(jī)械加工以及安裝的精度,另一方面,也取決于水路,墨路的平衡以及合壓的準(zhǔn)確性。雙色機(jī)的每一色組,都有水路和墨路裝置。為了便于水輥速度的調(diào)節(jié),每根水輥都用一個(gè)變頻器控制,同時(shí),主電機(jī)速度也需要變頻器調(diào)節(jié)。因此,為了實(shí)現(xiàn)多路速度調(diào)節(jié),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,根據(jù)相應(yīng)的算法,轉(zhuǎn)換成0~10V直流電壓輸出,很好地實(shí)現(xiàn)了多路速度調(diào)節(jié)要求。

      在印刷過程中,調(diào)版是一個(gè)比較繁瑣的過程。尤其對(duì)多色機(jī)來說,各組版對(duì)正的精度會(huì)對(duì)印品產(chǎn)生很大的影響。如果套印不準(zhǔn),印刷品就會(huì)出現(xiàn)字面重疊或影像不清。一般來說,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(dòng)調(diào)版,會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間,而且精度不高。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打版,我們?cè)诎孑伾习惭b了電位器,通過電位器將模擬量傳送給4A/D,經(jīng)過PLC處理,可將版輥的轉(zhuǎn)動(dòng)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,從一出現(xiàn)就受到關(guān)注,它的簡(jiǎn)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。用戶可以自由地組合文字,按鈕,圖形,數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理隨時(shí)可能變化的信息。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,無法提高效率。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,使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)。使用觸摸屏,還可以使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化,簡(jiǎn)單化,同時(shí)也能減少PLC控制所需的I/O點(diǎn)數(shù),降低生產(chǎn)成本,也相對(duì)提高整套設(shè)備的附加價(jià)值。三菱觸摸屏和三菱PLC有很好的通用性,能在線監(jiān)視并修改程序,不必很麻煩的重復(fù)插拔接口。    

3、軟件設(shè)計(jì)    

      3.1 給紙?jiān)O(shè)計(jì)

      印刷機(jī)整體的電氣設(shè)計(jì)還是比較復(fù)雜的,對(duì)時(shí)間的要求也很嚴(yán)格。在機(jī)器的很多地方裝有接近開關(guān),用來檢測(cè)不同的時(shí)間點(diǎn)。在印刷過程中,走紙的好壞是影響機(jī)器質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。所謂紙走的好壞,指的是無歪張,雙張等現(xiàn)象,如果有歪張,雙張現(xiàn)象,在高速情況下,就會(huì)將走壞的紙,卷入機(jī)器內(nèi),從而破壞膠皮,給用戶帶來很大損失。此過程流程如下:   

   

 

      在實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn),按照上述流程編制的程序,在低速?zèng)]有問題,但速度增高至7000r/h后,就會(huì)出現(xiàn)歪張鎖不住現(xiàn)象。究其原因,主要是因?yàn)楣忸^反應(yīng)時(shí)間和磁鐵動(dòng)作時(shí)間滯后造成。程序在執(zhí)行過程中,采用循環(huán)掃描方式,為了讓電磁鐵輸出提前,在設(shè)計(jì)中,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,提前了電磁鐵動(dòng)作時(shí)間,即使在12000r/h的速度下,也能很好的鎖住有故障的紙張,解決了給紙的一大難題。         

      3.2離合壓設(shè)計(jì) 

      離壓,合壓在印刷中具有很重要的作用。離合壓的準(zhǔn)確性,對(duì)印品質(zhì)量的好壞有著直接的影響。合壓過早,會(huì)弄臟壓印輥筒,給操作帶來很多不便;離壓過早,會(huì)使最后一張紙印不上完整的圖案,造成紙張浪費(fèi)。      在設(shè)計(jì)中,離壓,合壓的程序流程如圖所示:    

    

 

      印刷時(shí),版輥筒與膠皮輥筒先合壓,膠皮輥筒與壓印輥筒后合壓。在我們的機(jī)器中,合壓全部采用了氣動(dòng)裝置,每個(gè)氣缸都有一個(gè)動(dòng)作時(shí)間。由于印刷速度是多段速,在3000~12000r/h之間,根據(jù)用戶需要可選擇不同的速度。但是,氣缸動(dòng)作時(shí)間是一定的,齒輪轉(zhuǎn)過角度是一定的,因此,機(jī)器速度不同時(shí),合壓時(shí)間也不同。為了解決此問題,我們根據(jù)理論計(jì)算值,找出對(duì)于不同機(jī)器速度時(shí),機(jī)器的延時(shí)時(shí)間。采用比較指令,當(dāng)機(jī)器段速與理論值相等時(shí),延時(shí)相應(yīng)的時(shí)間,使壓印輥筒與膠皮輥筒準(zhǔn)確合壓。經(jīng)過多次試驗(yàn),離壓,合壓都沒有問題。    

      3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

      在人機(jī)界面中,設(shè)計(jì)了7幅畫面,包括整體圖形,故障顯示,機(jī)器速度和計(jì)數(shù)顯示,水輥速度顯示,調(diào)版監(jiān)控等。故障顯示使用指示器,給出位元件即可實(shí)現(xiàn)閃動(dòng)效果,讓操作者很方便的知道故障部位,整體感很好。在水輥速度顯示中,設(shè)計(jì)了一個(gè)柱狀圖,可以顯示水量增加大小,只需按下柱狀圖,就可增加水量,同時(shí)也可方便監(jiān)控。如圖所示: 

    

 

4. 結(jié)束語(yǔ)

      印刷機(jī)的一套電氣設(shè)計(jì)屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括硬件,軟件設(shè)計(jì),涵蓋范圍較廣。這里,我只簡(jiǎn)單介紹了其中比較重要的幾部分,其它細(xì)節(jié)還有很多,這里不再一一列舉。使用三菱的一套控制系統(tǒng),感覺可靠,方便,在機(jī)器批量生產(chǎn)過程中,沒有發(fā)現(xiàn)大問題。其PLC功能齊全,可靠耐用,指令簡(jiǎn)潔,與其他產(chǎn)品相比,感覺三菱整體軟件系統(tǒng)界面都比較友好,給用戶編程,維修都帶來極大方便。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,這是其它產(chǎn)品所不能匹及的。總之,三菱的工控元件給設(shè)計(jì)人員和用戶都帶來了很多方便。

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