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在全自动高速水性印刷开槽模切机上的应用 ——永宏PLC

2017年06月15日 11:23:53 中国传动网

1、行业介绍

印刷开槽机,又称水性印刷开槽机、纸箱印刷开槽机、水墨印刷开槽机或瓦楞纸板印刷开槽机,是将印刷、开槽、切角、压线、切边五道工序合为一体的综合性纸箱加工设备,是瓦楞纸箱生产中不可或缺的后道加工设备。按照不同的色组,印刷开槽机又单色、双色、三色、四色等多种机型。

近几年来纸箱行业取得了飞速的发展,其中印刷开槽机是后道工序中非常重要的设备;在国内中低档设备价格竟争异常激烈,优良可靠的系统方案和低成本已是众多设备厂商所追求的方向。

纸箱印刷机是能够将所需的文字、图案及其它信息印至纸箱箱体表面的印刷设备,它一般包括装版、涂墨、压印、输纸等工艺流程。纸箱印刷一般有单一印刷、印刷带开槽/模切、印刷开槽/模切、粘箱及联动生产线等。

2、系统设计方案

2.1方案背景

全自动高速水性印刷开槽模切机目前市场上使用的控制系统方案为PLC+HMI或者工控机;其中PLC使用最多的品牌是台达、西门子和欧姆龙;HMI使用最多的品牌是昆仑通态和显控。由于永宏经济型PLC的高速联机功能的特点,使整套机组前后控制几乎无延时,而诸如台达等PLC则明显滞后,导致一些功能还得走线;再加上经济等特点;

系统方案

控制器

操作界面

方案1

工控机

PC系统

方案2

台达PLC

昆仑通态HMI

方案3

松下PLC

显控HMI

方案4

欧姆龙PLC

欧姆龙HMI

方案5

永宏PLC

永宏HMI

 

纸箱印刷机在工作时先将要印刷的文字和图像制成印版,装在印刷机上,然后由人操作印刷机把墨均匀涂敷于印版上有文字和图像的地方,再直接或间接地转印到瓦楞纸板或纸箱上,从而复制出与印版相同的印刷复制品。

模切机每部分承担不同的工序,其中作为其它部件支撑体的轨道,用于引导其它部件移动并承载其质量;印刷开槽模切机的起始部件是送纸部,它会连续、精确、自动地把送纸台上的原始纸板依次送入印刷、开槽及模切等部分,同时为了有效保证印刷质量,送纸部会将原始纸板表面变得清洁;印刷部中的每个色组对应一种颜色,一般由4或6组相同的设备组成(4色印刷或6色印刷),清洁后的原始纸板通过印刷部时,纸板和印版会相互重合,纸板上将附着印版上的油墨,纸板的印刷即被完成;紧接着印刷完毕的纸板会送入开槽部,进过对纸板进行开槽、打孔、切角、压痕、修边等加工后,印好的纸板已经变成了纸箱箱坯;模切部对印好文字图案的纸箱箱坯进行滚切加工。因此,原始纸板先后经过送纸部、印刷部、开槽部和模切部(可选)后,变成印好文字图案的纸箱,再根据纸箱的具体使用需要,经过后续设备的加工处理,完整的纸箱成品就制作完成了。

2.2结构介绍

印刷开槽模切机一般由以下几个部分组成:

(1)送纸部:电控部分采用PLC、触摸屏和变频器。操作员可在触摸屏设定纸张的长、宽等相关数据,调整前挡板、侧挡板的位置,使得后续的各部定位准确,取得良好的印刷、模切效果。

(2)印刷部:由多个单色印刷部组成,均采用PLC与触摸屏控制。彩色原稿经过电子分色制版成反面图像,然后通过印刷机进行印刷,将水墨从印刷机网纹辊上转移到印刷版上,再将水墨从印刷版上转移到瓦楞纸板上。通过套色、叠色得到正面的图像,实现原稿样箱的复制。在触摸屏上可以调整印刷位置,印压滚筒的深度等。

(3)开槽部:对印刷好的纸板进行压线开槽的工序。各刀具的位置通过触控画面可调。

(4)模切部:模切的相位可通过触摸屏调整设定,由PLC程序控制,配合高速脉冲计数,取得精准的开模效果。

3、解决方案

3.1硬件配置

全自动高速水性印刷开槽模切机的系统硬件由永宏1台FBs-40MCPLC作为主控制器、4台FBs-MA系列PLC作从机控制印刷部、模切部,再有一台FBs-MA系列PLC作为从机来控制开槽部,整套系统再使用永宏最新的C3系列HMI触摸屏实现参数的修改以及数据的实时显示,通过变频器控制电机进行相位调整,再有一些外部设备(包括按钮、指示灯和蜂鸣器等)组成。

全自动高速水性印刷开槽模切机系统硬件清单如表。

硬件明细表

FBs-MC永宏PLC主机

1台

FBs-MA永宏PLC主机

5台

永宏C3触摸屏

6块

FBs系列I/O扩展模块

3块

编码器

16个

永宏E10变频器

7台

FBs-CB5通讯模块

5个

FBs-CM55E通讯模块

1个

传感器

若干

3.2主要控制部件图

3.3I/O图(部分)

S/S   +

C0   220V

X0

左档编码器A

000

Y0

左档左行接触器

050  052

X1

左档编码器B

001

Y1

左档右行接触器

051  053

X2

左档左行开关

002

C2   220V

X3

左档右行开关

003

Y2

右档左行接触器

055  057

X4

右档编码器A

004

Y3

右档右行接触器

056  058

X5

右档编码器B

005

C4   220V

X6

测速

006

Y4

推纸前行接触器

060  062

X7

急停开关

007

Y5

推纸右行接触器

061  063

X8

推纸编码器A

008

C6   220V

X9

推纸编码器B

009

Y6

托纸上行接触器

065  067

X10

右档左行开关

010

Y7

托纸下行接触器

066  068

X11

右档右行开关

011

C8   220V

X12

推纸前行开关

012

Y8

行走合体接触器

070  072

X13

推纸后行开关

013

Y9

行走分体接触器

071  073

X14

托纸上行开关

014

Y10

上吸风接触器

075

X15

托纸下行开关

015

Y11

下吸风接触器

076

X16

手动合体按钮

016

C12   220V

X17

手动分体按钮

017

Y12

送纸阀继电器

077  阀24+/0100

X18

主机启停按钮

018

Y13

齐纸阀继电器

078  阀24+/0101

X19

主机加速按钮

019

Y14

总气锁继电器

079  阀24+/0102指示+/0103

X20

主机减速按钮

020

Y15

报警继电器

080  报警器220V/0104

X21

主机正点按钮

021

C16   220V

X22

主机反点按钮

022

Y16

主机继电器

081  运行SC/NC/S2/FWD

X23

总抬版上开关

023

Y17

 

 

X24

总抬版下开关

024

Y18

 

 

X25

连续送纸按钮

025

Y19

 

 

X26

隔张送纸按钮

026

C20   SC

X27

齐纸启停按钮

027

Y20

主机加速

S1

X28

整机归零按钮

028

Y21

主机减速

S2

X29

报警按钮

029

Y22

主机正点

S3

X30

总气锁按钮

030

Y23

主机反点

REV

X31

锁紧按钮

031

 

C1   +

X32

下吸风启停按钮

032

X33

送纸光电开关

033

Y1

锁紧松指示

090

X34

送纸接近开关

034

Y2

连续送纸指示

091

X35

 

 

C3   +

 

 

 

Y3

隔张送纸指示

092

 

 

 

Y4

齐纸指示

093

 

 

 

C5   +

 

 

 

Y5

主机运行指示

094

 

 

 

Y6

下吸风运行指示

095

3.3设备作业图

4、系统软件设计

4.1设备操作流程图

4.2工艺流程

设备工艺流程:此设备首先将已经成型的瓦楞纸板(三层、五层、七层)放置到送纸台,然后通过前缘送纸系统将纸板逐张送入机器,然后将需要的文字、图案等进行套色印刷,然后通过开槽部进行箱体的初期开槽,然后再经过模切部进行纸板的二次定型俢边;

4.3应用指令说明

4.3.1高速计数功能

主机和开槽部PLC具备4个100kHz的硬件高速计数器(HHSC)和4个频率总和为5kHz的软件高速计数器(SHSC),无需另加高速计数模块即可满足系统需求。软件高速计数器支持U/D,P/R,A/B三种计数模式,硬件高速计数器更是支持U/D*2,P/R*2,A/B*2,A/B*3,A/B*4,共计8种计数模式。

4.3.2永宏PLC间高速LINK通讯

永宏PLC通过通讯口port2,可实现主机之间的高速CPULink。高速联机时,最高BaudRate为921.6Kbps,最低为38.4Kbps(可调);DataBit固定为8-bit;数据以原始码(也就是数据本身的二进制码)传输(比ASCIICode快一倍);错误检验方法采用比hecksum方式稳定可靠的CRC-16。高速联机的数据传输理念是以COMMONDATAMEMORY观念来设计,每站最多支配32word长度的资料区域。例如主站将R0~R9的内容送出,则所有从站PLC的R0~R9的内容都会与主站相同;2号从PLC将R10~R19中内容送出,则主站及其它从PLC的R10~R19的内容都会与2号站相同,依次类推。只需要在主站调用FUN151指令,并添加通讯命令,如下图所示,即可方便完成通讯功能。而不需要在每一站分别写通讯命令,轮流占用信号传输通道,因此这种方式有着显著的优越性;

4.3.3永宏PLC与变频器Modbus通讯

FUN150(M-BUS)指令提供永宏PLC(主站)通过Port1、2、3或4以ModBus通讯协议与具有该通讯协议的智能型外围(仆站)联机。一个通讯端口可经由RS-485接口最多与247台仆站联机互享数据。被FUN150指定使用的通讯端口就是该ModBus网络的主站。利用程序书写方式或填表格方式来规划数据流控制;即要从哪一台仆站读取何种数据存放到主站(PLC),或从主站(PLC)要写何种数据至仆站,仅需利用七个缓存器来定义,每七个缓存器定义一次传输交易。从而实现与变频器的通讯控制。

5、项目难点&解决方法

Ø5.1自动变频器相位调整难点

对于纸箱印刷机设备,简单易用的相位调节非常重要,客户要求既要准确显示当前相位数值,又要对相位实现简单快速的调整,而且要保证每次正反相位调整时尽量小的出现机械误差,同时要求印刷辊运行平稳;

此难点解决方案:

首先为了可以直观明白的显示当前值,同时简单的对设备进行调整控制,我们使用C3触摸屏做显示端来进行完整的数据显示控制调整;然后为了解决机械误差问题,我们在程序中做了一个可以判断相位正反切换的程序段,然后在每次正反转切换时都会执行此段程序然后进行机械间隙补偿;对于运行平稳要求,加入了一段调整中的多段速调节,实现设备的平稳运行;

Ø5.2开槽部全自动排刀难点

对于纸箱印刷机开槽部,以前都是通过简单的手动点击来对设备进行操作控制,效率低,而且显示不直观,客户想要做到自动排刀,自动进行刀位的控制,并实时对当前位置进行显示,而且可以快速操作

此难点解决方案:

针对此难点,首先要求客户首先提高减速机的减速比,来提高设备整体的运行平稳性,然后要求使用永宏PLC的高速计数器,来进行刀位、刀宽的精准控制,在此永宏PLC的丰富的高速计数口得到了充分体现;然后结合纸箱成型原理,进行程序段的编写优化,最大化的提高设备的智能化

Ø5.3前后数据的实时交换以及控制的衔接难点

由于设备的操作点相当繁琐,因此主控制面板的功能就相当重要,客户要求,在主机部分可以实时快速显示后面各部数据,并且可以做到订单存储,而且要求在前段和最末端要对中间各部进行快速响应控制

此难点解决方案:

对于此难点我们就最大限度的发挥永宏PLC的高速联机功能优势,使用此功能我们将各个点位进行映射控制,然后再将需要的数据进行实时传输,然后对于客户要求的订单部分,我们通过触摸屏做订单处理,然后再对数据进行二次交换,然后来实现客户的要求;

6、开槽刀、控制系统对设备的影响

纸箱印刷开槽机、成型机以及各种印刷模切开槽等多功能联合机.具有优质高教、结构紧凑等特点,被纸箱包装企业普遍选用。开槽刀是其中必需的刀具,它的使用寿命直接影响纸箱开槽质量和制造成本,是同类企业质量管理和成本管理工作中需要改进的难题之一。

在当今以质量价格为核心的市场激烈竞争中,这个问题越来越多地被有关企业领导所关注,促使企业挖潜革新、节支增效,走内涵型发展的道路。

而控制系统,由于市面上现在好多产品都是周岁试的产品,导致客户买到机器后后期控制系统出问题解决相当麻烦,而一款可靠的产品对于设备至关重要,而西门子等高端产品价格又相当昂贵,因此一款合适的定位PLC很重要,永宏PLC则恰恰再这方面有得天独厚的优势;

7、结论(实施结果)

通过现场调试,全自动排刀印刷开槽机自动排刀系统运行稳定,控制界面操作简便,机组之间通讯快速,操作低延时,大大提高了设备的稳定性和可靠性。从而高性价比的永宏PLC在全自动排刀印刷开槽机上得到了很好的应用。

自动排刀系统比手动排刀效率要高出60%以上。大大降低了调整时间;而且明白的位置显示为使用者带来更直观的体验;使用全自动排刀开槽机替代手动排刀,可以减少人工,节约人工成本。生产产量高,将时间用在生产上不至于浪费在一次次的排刀上、以及一次次的相位调整上;这样就大大提高了设备的产品产量,给客户带来更大的经济效益;操作界面简单易学,对于设备使用初学者使用特别简单,同时高速联机,使设备响应高速,大大提高了使用者的使用体验;

客户对于此套自动控制系统表示非常满意,无论是从后期现场拆机再次布线,还是设备使用,以及对于生产效率的提高都表示达到行业领先

供稿:刘绍宗

本文链接:http://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=29553

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