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自動化技術(shù)與應(yīng)用 2011年第30卷第8期 行業(yè)應(yīng)用與交流 ndustrial Applications and Communications 三菱Q系列P L C在電子軸凹印機的應(yīng)用 陳元招 陳北榮 1 閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建龍巖364021 2 福建三華彩印有限公司 福建龍巖364021 摘要 電子軸凹印機的工藝較復(fù)雜 精度 速度要求高 控制難度大 三菱Q系列PLC可執(zhí)行多任務(wù)操作 處理速度快 功能強 非 常適用于電子軸凹印機的控制需要 由控制系統(tǒng)組成和工作原理展開 說明三菱Q系列PLC在電子軸凹印機的應(yīng)用 包括 單軸控制系統(tǒng) Q系列PLC具體配置 I O地址的分配和部分程序等內(nèi)容 使整機的運動控制更加穩(wěn)定可靠 性能得到顯著 的提升 關(guān)鍵詞 Q系列PLC 電子軸凹印機 控制系統(tǒng) 中圖分類號 TM571 61 文獻標識碼 B 文章編號 1003 7241 2011 08 0060 04 The Application of Mitsubishi S Q Series PLC to the Gravure with Electronic Axis CHEN Yuan zhao1 CHEN Bei rong 1 Minxi Vocational Technical College Longyan 364021 China 2 Sanhua Colour Printing Co Ltd Fujian Longyan 364021 China Abstract The gravure with electronic axiS is complicated in craft It is specialized at great accuracy high speed and difficult contro1 The Mitsubishi S Q Series PLC can accomplish several tasks at a high speed It is suitable to be used in controlling the gravure with electronic axis This paper starts from the components and working theories of the system and explains the application of Mitsubishi S Q Series PLC to the gravure with electronic axis including the following aspects the single axis controlling system the configuration of Q Series PLC the allocation of the I 0 addresses and some programs The system can make the operation of the whole machine steady and reliable SO as to greatly improve the performance Key words Q Series PLC Gravure with Electronic Axis controlling system 1 引言 隨著印刷行業(yè)的快速發(fā)展 凹印機的生產(chǎn)速度與印 刷精度要求也逐步提高 依靠傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)很難 實現(xiàn)生產(chǎn)出高質(zhì)量的印刷產(chǎn)品 為適應(yīng)印刷行業(yè)發(fā)展的 需求 凹印機的控制系統(tǒng)不斷趨向數(shù)字化 智能化和網(wǎng) 絡(luò)化發(fā)展 盡可能應(yīng)用高精度 高動態(tài)響應(yīng)和高穩(wěn)定性 的控制系統(tǒng) 使復(fù)雜的印刷工藝控制變得簡單精確 并 且越來越多的機械傳動和執(zhí)行機構(gòu)也由電氣控制系統(tǒng) 所取代 當凹印機的印刷單元 牽引單元和模切單元等 發(fā)展成為獨立的伺服電機驅(qū)動方式控制時稱為電子軸 收稿日期 2 01 0 1 2 06 60 l TE時 JesdAI盤盯l甜on AI pIic 凹印機 電子軸凹印機控制系統(tǒng)主要由大型PLC 伺 服控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線 套準系統(tǒng)和人機界面等組成 大型PLC具有功能強 可靠性高 使用靈活方便的特 點 能夠?qū)崿F(xiàn)多重任務(wù)的復(fù)雜控制功能 適應(yīng)靈活多變 的生產(chǎn)控制要求 目前國內(nèi)外有多種品牌的大型P L C 應(yīng)用于電子軸凹印機 三菱公司的Q系列PLC是其中常 用的一種 2 電子軸凹印機的印刷工藝流程 電子軸凹印機印刷工藝流程如圖1所示 卷筒紙從 開卷機離開后送到除塵裝置 為紙張的上下表面進行除 塵作業(yè) 接著進行前張力控制 用以控制印刷前端的紙 彳亍業(yè)應(yīng)用與交流 ndustrial Applications and Communications 自動化技術(shù)與應(yīng)用 20l1年第30卷第8期 張張力 并與后張力控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)的印刷張力控 制 使多色印刷單元區(qū)域內(nèi)部的張力始終保持相對的穩(wěn) 定 在前糾偏控制系統(tǒng)區(qū)域 通過糾偏控制使紙張在進 入印刷之前橫向位置保持相對穩(wěn)定 經(jīng)過前端的多道 工序控制后 紙張輸送到印刷單元開始進行多色印刷 每組印刷單元包含上墨系統(tǒng) 印版 套準系統(tǒng) 補償系 統(tǒng) 烘干和冷卻系統(tǒng)等組成部分 完成油墨的上墨和轉(zhuǎn) 移 紙張的烘干與冷卻 顏色疊加的套準控制 2 等工序 直到完成所有規(guī)定的文字圖案印刷任務(wù) 印刷后的紙張 進行后張力控制和后糾偏控制 使紙張在進入模切之前 保持張力和橫向位置的相對穩(wěn)定 最后進入模切控制系 統(tǒng) 分別完成壓凹凸 壓痕和模切任務(wù) 生產(chǎn)出印刷成 品 至此 完成電子軸凹印機的整個印刷生產(chǎn)工藝流程 圖1 電子軸凹印機印刷工藝流程 電子軸凹印機的工藝流程由許多電子軸共同完 成 控制的關(guān)鍵在于實現(xiàn)多電子軸之間的速度同步及 相對位置的恒定 因此必須采用高性能的大型PL C作 為控制核心 3 三菱Q系列P LC在電子軸凹印機 的應(yīng)用 3 1三菱Q系列PLC 三菱Q系列PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu) 主要由主基板 Q 3 1 2 B 電源模塊 Q 6 1 P A 1 高性能的模塊 Q02HCPU MELSECHET H模塊 QJ71BR11 CC Link模塊 QJ61BT1 1N 輸入模塊 QX41 輸出模塊 QY41P 串行通訊模塊 QJ71C24N 等模塊構(gòu)成 此外 可以通過擴展基板的方式來擴展I 0的數(shù)量 增加需要 的特殊功能模塊 3 2電子軸凹印機控制系統(tǒng) 以國內(nèi)某型的電子軸凹印機為例 控制系統(tǒng)主要由 Q系列PLC 伺服控制器 伺服驅(qū)動器 檢測電路 套 準系統(tǒng) C C Link現(xiàn)場總線 1和人機界面等組成 控制系統(tǒng)如圖2所示 首先操作人員在人機界面設(shè) 定生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù) 如印版的版幅周長 前后張力的數(shù) 值和機器穩(wěn)定運行速度等等 這些數(shù)據(jù)傳送到Q系列 PLC 作為運算和執(zhí)行的基準參數(shù) Q系列PLC通過 C C Link現(xiàn)場總線把各種運行指令和控制指令傳輸?shù)?所有的伺服控制器 伺服控制器給伺服驅(qū)動器發(fā)出指 令 控制各自的伺服電機完成相位 速度 單 聯(lián)動 啟停等運動動作 同時通過各個檢測裝置把機器的瞬時 狀態(tài)參數(shù)由CC Link現(xiàn)場總線反饋回到Q系列PLC Q 系列PLC再根據(jù)反饋回的信息發(fā)送下一步的控制指令 周而復(fù)始完成機器的閉環(huán)控制 圖2 電子軸凹印機的控制系統(tǒng) 電子軸凹印機最重要的控制要求是實現(xiàn)精確的同 步和多種顏色之間的疊加套準印刷 Q系列PLC根據(jù) 生產(chǎn)要求生成一個虛擬主軸 作為整機協(xié)調(diào)統(tǒng)一運動的 基準 按虛擬主軸的要求把位置及速度指令信號傳送到 CC Link現(xiàn)場總線上 伺服控制器接收到位置和速度指 令信號 由伺服驅(qū)動器驅(qū)動相應(yīng)的伺服電機進行位置同 步運行 從而實現(xiàn)整機高精度的同步控制 在套準控制 時 套準系統(tǒng)的光電眼對印刷的光標進行檢測 并把實 時的檢測數(shù)據(jù)傳送到套準系統(tǒng)控制器 當某個顏色的印 刷套準的誤差值偏離允許的范圍時 套準系統(tǒng)給出糾正 指令給Q系列PLC 由相應(yīng)的伺服電機完成糾偏動作 最終實現(xiàn)高精度的套準控制 3 3軟件設(shè)計 在電子軸凹印機控制系統(tǒng)中 控制系統(tǒng)程序設(shè)計主 要完成參數(shù)設(shè)置 系統(tǒng)檢測 印刷單元運行 同步調(diào)節(jié) 套準控制和干燥風機運行等任務(wù) 程序設(shè)計流程如圖3 所示 系統(tǒng)通電后 先進行參數(shù)設(shè)置 系統(tǒng)自動檢測完成 后發(fā)送運行信號到上位機 并啟動印刷預(yù)備系統(tǒng) 選擇調(diào) 自動化技術(shù)與應(yīng)用 20l1年第30卷第8期 行業(yè)應(yīng)用與交流 ndustrial Applications and Communications 節(jié)方式 然后通過滾筒速度 紙張張力和位置檢測實現(xiàn) 印刷同步調(diào)節(jié) 同步調(diào)節(jié)完成后啟動干燥風機開始印刷 同時對套準系統(tǒng)發(fā)出信號 實現(xiàn)印刷過程的套準控制 圖3 印刷系統(tǒng)控制程序設(shè)計流程 3 4 QPLC的I 0地址分配 L 口 I 鞠出 口 o PLCm 聃麓 PL饈 功拖 PI C正常 l灘電瞄接拽 四正常 直流電罐畦揍疋常 f 纛停 何曩癌御群0Ic 敲 觸畸正常 YO 5 棚曩孵聃群 口 帔l X47 聊挎制靠蔓位 m 坤 蔫眭堆魯 撮t 斷 T 咖B 1 鐘壓印鞋筒信號 出 X7A 逮魄停止 D ODF l 8 印 簟翹杼 II述 9t自 適杼 喊 譴運擰 X80 87 l B 印 l簟舞飯定 l98 印 簟元髓建 3 5部分程序 1 主程序 圖4 主程序梯形圖 2 1 印刷單元運行程序 圖5 印刷單元梯形圖 4 應(yīng)用效果 Q系列PLC在電子軸凹印機的應(yīng)用 大大提高了印 刷設(shè)備的性能 真正實現(xiàn)各電子軸之間的同步及相對位 置的精確控制 控制系統(tǒng)與各電子軸之間運用高速的 C C Link現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)傳輸 如命令參數(shù) 反饋參 數(shù) 伺服增益參數(shù) 報警 錯誤代碼等大量有關(guān)伺服控 制系統(tǒng)的信息 數(shù)據(jù)傳輸速率高 同時保證數(shù)據(jù)的嚴格 同步實時傳輸 系統(tǒng)的閉環(huán)設(shè)計和快速響應(yīng)能力使設(shè) 下轉(zhuǎn)第69頁