V80系列PLC在印刷機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言
印刷機是一種精度要求較高的機械，印刷品的好壞一方面取決于機械加工以及安裝精度，另一方面取決于水路，墨路的平衡以及合壓的準確性。 為使印刷出來的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，采用了以V80系列PLC為主控器并配合觸摸屏的控制方案，PLC用來完成各機組離合壓與水輥電機的協(xié)調(diào)準確控制，觸摸屏用來完成對印刷機運行參數(shù)的設(shè)置以及設(shè)備當前運行狀況的監(jiān)控。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由于雙色印刷機的輸入，輸出點較多，在設(shè)計中，每個機組既要考慮到安全控制，包括本位機組的急停、安全按鈕；還要考慮方便操作，包括每個機組均應(yīng)有正點、反點按鈕。這樣就造成一方面輸入點增加很多；另一方面，走線也很不方便。因此，采用雙機通訊，可以很好地解決此問題。 V80系列PLC是德維森科技有限公司開發(fā)的一款通用型高性價比的小型可編程控制器，每個PLC本體模塊都具備1個RS485通訊接口，可實現(xiàn)多達16個PLC模塊的通訊，通訊協(xié)議為Modbus協(xié)議，通訊速率高達38400bps。因此，雙機通訊時的上位機與下位機采用了V80系列PLC產(chǎn)品，其中，上位機采用M40DR+E16D+E4DA2，主要負責(zé)主傳動的控制、各機組離合壓的控制以及氣泵、氣閥的控制等。下位機采用M40DR+E8AD2，主要負責(zé)水輥電機的控制、主傳動的調(diào)速輸出以及調(diào)版電機數(shù)據(jù)采集等。
同時，系統(tǒng)選用了一臺eView觸摸屏，主要負責(zé)水輥電機速度顯示、調(diào)版顯示以及整機故障顯示等。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
雙色機的每一色組，都有水路和墨路裝置。為了便于水輥速度的調(diào)節(jié)，每根水輥都用一個變頻器控制，同時，主電機速度也需要變頻器調(diào)節(jié)。因此，為了實現(xiàn)多路速度調(diào)節(jié)，采用了V80－E4DA2模擬量輸出模塊，它將PLC本體給出的數(shù)字信息，根據(jù)相應(yīng)的算法，轉(zhuǎn)換成0~10V直流電壓輸出，很好地實現(xiàn)了多路速度調(diào)節(jié)要求。

圖1 印刷機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
對多色機來說，調(diào)版是一個比較繁瑣的過程，各組版對正的精度會對印品產(chǎn)生很大的影響。如果套印不準，印刷品就會出現(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。如果使用手動調(diào)版，會浪費很多時間，而且精度不高。為了實現(xiàn)自動打版，在版輥上安裝了電位器，通過電位器將模擬量傳送給V80-E8AD2，經(jīng)過PLC處理實現(xiàn)閉環(huán)控制，可將版輥的轉(zhuǎn)動精度很好地控制在打版范圍內(nèi)。
用戶可以通過觸摸屏上自由組合的文字，按鈕，圖形，數(shù)字等來處理或監(jiān)控隨時發(fā)生的變化信息，明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況，使操作變得簡單生動。使用觸摸屏，還可以使機器配線標準化，簡單化，同時能減少PLC控制所需的I/O點數(shù)，降低生產(chǎn)成本，也相對提高整套設(shè)備的附加價值。
3 系統(tǒng)設(shè)計
3.1 給紙設(shè)計
印刷機整體的電氣設(shè)計對時間的要求嚴格，在機器設(shè)備上安裝有多個接近開關(guān)，用來檢測不同的時間點。在印刷過程中，走紙的好壞是影響機器質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。所謂走紙的好壞，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，就會將走壞的紙，卷入機器內(nèi)，從而破壞膠皮，給用戶帶來很大損失。
給紙過程的流程，如圖2所示：

圖2 給紙流程圖
按照上述流程編制的程序，在速度增高至7000r/h 后，會出現(xiàn)歪張鎖不住現(xiàn)象，主要是因為光頭反應(yīng)時間和磁鐵動作時間滯后造成。為了讓電磁鐵輸出提前，采用中斷編程指令的輸入輸出刷新指令，使電磁鐵輸出立即執(zhí)行，提前了電磁鐵動作時間，即使在12000r/h 的速度下，也能很好的鎖住有故障的紙張。
3.2 離合壓設(shè)計
離合壓的準確性，對印品質(zhì)量的好壞有著直接的影響。合壓過早，會弄臟壓印輥筒，給操作帶來很多不便；離壓過早，會使最后一張紙印不上完整的圖案，造成紙張浪費。
印刷時，版輥筒與膠皮輥筒先合壓，膠皮輥筒與壓印輥筒后合壓。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，由于合壓采用了氣動裝置，每個氣缸都有一個動作時間，齒輪轉(zhuǎn)過角度是一定的，因此，機器速度不同時，合壓時間也不同。為了解決此問題，根據(jù)理論計算值，找出對于不同機器速度時，機器的延時時間。采用比較指令，當機器段速與理論值相等時，延時相應(yīng)的時間，使壓印輥筒與膠皮輥筒準確合壓。
4． 結(jié)束語
采用V80系列PLC和觸摸屏配合的控制方案，一方面，可以很好地控制調(diào)節(jié)水輥速度以及調(diào)版版輥的轉(zhuǎn)動精度；另一方面，并通過對給紙流程和離合壓的優(yōu)化設(shè)計，可以極大的改善走紙好壞和印品的質(zhì)量。
通過在某印刷設(shè)備廠實際應(yīng)用，表明系統(tǒng)運行可靠，維護方便，操作簡便直觀，大大提高了膠印機的檔次，受到用戶好評。