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合信技術機組式無軸柔版印刷機方案

1. 概述

柔版印刷系統主要有三大部分組成(chéng)：放料部份、中間印刷部份和收料部份。放料部分與中間印刷部分有恒張力控制，收卷部分與中間印刷部分也需要恒張力控制。中間印刷部分是印刷機核心部分，印刷色組的套準是控制的核心。在市場上大部分柔版印刷機放卷、送料部分的張力控制是由張力傳感器與張力控制器構成(chéng)的控制系統完成(chéng)，而套色部分由分爲手動套色與自動套色。手動套色部分比較簡單，是通過(guò)每個色組上的相位調節按鈕手動控制。而柔版印刷機自動套色大部分都(dōu)是由外部套色控制系統完成(chéng)。

根據對(duì)柔版印刷機控制需求的了解與分析，合信技術推出全套基于自主産品的柔闆印刷機控制和驅動系統，這(zhè)個系統由CTSC-200 系列CANopen總線主站PLC（内置模糊張力控制算法）、EM261印刷專用控制模塊和内置套色疊加功能(néng)的H1A伺服驅動器組成(chéng)。

2. 方案示意圖

根據柔印機控制要求，具體配置功能(néng)控制如下：

伺服控制選擇：前後(hòu)牽引伺服通過(guò)與張力傳感器形成(chéng)閉環控制系統，通過(guò)PLC中的張力算法，控制各個色組間承印物的印刷張力；中間5-8組色輥使用雙伺服控制，伺服驅動器集成(chéng)CANopen接口；使用EM261印刷機專用控制模塊與色标傳感器形成(chéng)自動套色系統。

PLC控制選擇：CPU選擇的是216-1AH33-2B24，集成(chéng)CANopen主站功能(néng)， EM277C作爲CANopen分布式從站，連接所有系統需要各種(zhǒng)按鈕開(kāi)關、傳感器、指示燈和閥。控制不同IO點輸入輸出。

人機操作界面(miàn)HMI：10.4寸觸摸屏，用于參數調節和人機交互。

3 .方案描述

在柔版印刷機控制系統中，核心控制部分主要兩(liǎng)部分：自動套色控制與張力控制。

3.1 EM261印刷專用模塊

EM261印刷專用模塊是專門面(miàn)向(xiàng)印刷行業推出的産品，可接入CTSC-200 PLC的背闆總線，CTSC-200 PLC 通過(guò)調用庫程序控制EM261。EM261包含4路500Khz脈沖輸出，用于控制印刷色組伺服，同時擁有4路200Khz高速脈沖輸入，用于驅動器的編碼器位置反饋。在運用過(guò)程中分主軸模塊與從軸模塊：

主軸模塊(CPU設定)，能(néng)夠根據設定，發(fā)生指定頻率的脈沖，并且4軸的脈沖輸出要保持同步。并且能(néng)輸出同步從軸模塊信号SYN，使得從軸模塊也能(néng)輸出同步的脈沖信号。

從軸模塊(CPU設定)，根據主軸過(guò)來的同步信号，發(fā)送出同步的脈沖。

該模塊主要用于印刷行業，和合信技術CTSC-200 PLC、H1A伺服驅動器聯合應用，實現多軸輥筒的嚴格位置同步。

3.2 自動套色控制

本系統中印座的印輥和版輥爲獨立的伺服電機驅動，在運行時，CPU通過(guò)發(fā)送速度指令給印刷模塊，所有印刷模塊同步輸出相應的脈沖控制各個伺服電機。所有的印輥伺服電機是通過(guò)印刷專用運動模塊同步高速脈沖控制，版輥伺服電機是通過(guò)印刷專用運動模塊同步高速脈沖和套色偏差補償（CANOPEN總線給定）控制。

針對(duì)印刷的自動套色要求，本系統中套色位置補償功能(néng)内嵌在伺服驅動其中，色标傳感器檢測到色标信号時，索存電機軸位置，并計算出偏差，將(jiāng)補償的脈沖數通過(guò)CANopen總線的方式傳送給伺服驅動器，從而達到自動套色的功能(néng)。

3.3 張力控制

本系統中主要有兩(liǎng)級張力控制：一級張力控制（磁粉制動器）、二級張力控制（前後(hòu)牽引伺服電）由于印刷機套色對(duì)張力要求很高，紙張的張力控制需平穩，穩定，不能(néng)出現跳動等要求，在PLC控制中，運用合信開(kāi)發(fā)的張力PID控制兩(liǎng)級張力，通過(guò)實際使用，可以能(néng)夠保證印刷機張力穩定。

一級張力控制示意圖如下所示：放卷是由一個磁粉控制（自身沒(méi)有動力），磁粉通過(guò)磁粉驅動器控制其輸出扭矩，承印物在印刷時在二級張力伺服的拖動下向(xiàng)右移動，當磁粉輸出力矩過(guò)大時，承印物會拉緊，承印物對(duì)一級張力傳感器的壓力增大，通過(guò)PLC中一級張力PID處理，會降低磁粉的輸出轉矩，同理，當磁粉輸出轉矩過(guò)小時，承印物會松弛，以及張力傳感器的壓力會減少，此時PLC會控制磁粉輸出轉矩增大。從而達到控制一級張力的穩定。

二級張力控制示意圖如下所示：張力傳感器的壓力來自承印物，氣缸壓輥與二級張力伺服將(jiāng)承印物壓緊，當張力伺服旋轉時，承印物被輸送到右邊來，同理，色輥能(néng)夠承印物輸送到右邊，當設定一定印刷速度時，色輥的轉動速度一定，當張力伺服速度過(guò)慢時，承印物被拉緊，然後(hòu)對(duì)張力傳感器的壓力變大，此時PLC中PID調節會增大張力伺服的速度，同理，當張力伺服速度過(guò)快時，承印物松弛，承印物對(duì)張力傳感器的壓力減少，此時PLC中PID調節會減小張力伺服的速度，如此快速反複控制，將(jiāng)張力傳感器維持在設定張力。

3.4 柔版印刷機控制工藝流程

根據上圖所示，各部分控制流程具體介紹：

1）放卷部分：柔印機輸紙部分，將(jiāng)承印物傳送給印刷機，這(zhè)裡(lǐ)使用一個磁粉制動器和一個張力檢測傳感器構成(chéng)一個閉環恒張力放卷，即一級張力控制。

2）前牽引伺服：除了一級張力控制以外，印刷機承印物的張力主要是二級張力伺服控制。它由一個伺服電機和一個張力傳感器組成(chéng)一個閉環系統，通過(guò)PLC 張力算法，控制紙張張力的穩定。

3）印刷部分：印刷機核心部分。由8組印刷機組組成(chéng)，分别對(duì)應8種(zhǒng)不同的印刷顔色。

4）幹燥部分：每個色組後(hòu)面(miàn)均有一個，總共有8個。柔印機速度很快，複卷之前必須使印到承印物上的油墨幹燥，否則未幹的油墨會使印品粘髒，在多色印刷時會根據油墨特性制定烘幹方案，這(zhè)裡(lǐ)采用紫外線UV燈加熱來實現快烘幹。

5）模切、冷燙部分：動作如印刷部分相同。

6）後(hòu)牽引伺服:同前牽引伺服功能(néng)類似。它由一個伺服電機和一個張力傳感器組成(chéng)一個閉環系統，通過(guò)PLC張力算法，控制後(hòu)紙張張力的穩定。

7）收廢收卷：通過(guò)模切後(hòu)，會將(jiāng)廢料與成(chéng)品印刷物分離開(kāi)來，收費電機會把廢品收卷起(qǐ)來，收卷電機將(jiāng)成(chéng)品收卷完好(hǎo)。

8） “套印部分”：如果不應用本方案内置套印功能(néng)，可以使用第三方獨立套印裝置。

4. 硬件列表

産品類型	産品型号	數量	備注
CPU	CTS7 216-1AC33-0X24	1	支持CANopen協議，程序空間48KB，數據空間110KB。
印刷專用模塊	CTS7 261-4CH32	4	支持4路500Khz高速脈沖輸出與200Khz高速計數，具有對(duì)伺服使能(néng)報警輸出等IO口。
模拟量輸出	CTS7 232-0HF32	2	4路模拟量輸出，光電隔離，10V電壓或0-20mA電流輸出
模拟量輸入	CTS7 231-7HC32	1	4路16位精度高速模拟量輸入，電壓信号，并提過(guò)2路10VDC電源輸出。
數字量輸入	CTS7 221-1BL32	5	數字量輸入，每個模塊32個輸入點。
數字量輸出	CTS7 222-1BL32	2	數字量晶體管輸出，每個模塊32個輸出點。
CAN從站模塊	CTS7 277-0AC32	1	作爲CANOPEN從站，最高支持1M byte/S速度，自身帶有8DI/6DO
H1A 1.5KW伺服驅動器	CTSD H1A-B1522-M110	12	支持CANOPEN、MODBUS等多種(zhǒng)協議，内置印刷套色補償功能(néng)。
H1A 1.5KW伺服電機	CTSD M2D-B1522-M200	12	支持CANOPEN、MODBUS等多種(zhǒng)協議，内置印刷套色補償功能(néng)。
10寸觸摸屏	CTS6 TP10-CH020	1	支持多種(zhǒng)通訊協議，800x600分辨率。
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