網絡控制技術在凹版印刷機上的應用

21世紀是一個高度信息化的時代，網絡無疑就是這個時代的高速公路。隨著科技的進步和發展，人們在在各個領域不斷地探索和創新，以尋求更便捷、更有效、更科學的生產方式和控制技術，印刷包裝行業更是如此。

機組式凹版印刷機的控制模式經歷了“三電機控制”、“五電機控制”、“七電機控制”等控制形式，這些控制方式主要著眼點于收放料及牽引的張力控制，基于模擬量的采集、速度疊加張力的控制形式，是目前市場上應用非常成熟的控制方式，在實際中得到了大量的應用。

在“七電機控制”日漸成熟的過程中，用戶對印刷速度、套印精度等方面提出了更高的要求，印刷速度100米/分到300米/分，套印精度從±0.2mm到±0.1mm，甚至要求達到更高的套印標準。同時印刷廠家對作業的效率和廢品率的考核也更加嚴格。于是電子軸的控制理念就成為了行業的熱門話題。全球印刷廠家和設備生產商都將目光聚集在了新興電子軸控制技術、電子軸傳動控制系統上。

在機組式凹版印刷機控制系統發展過程中，大量應用的網絡控制技術，下面分別進行闡述。遠程站點控制系統

該系統是以網絡通訊為前提，以全新的總線理論為基礎，為整個設備的自動控制開拓出一條高速、穩定和安全的信息公路為目的而進行開發設計的。

通過對各家PLC遠程I/O的處理方案的綜合分析，結合印刷包裝設備的實際配線需求，通過試驗和現場測試，成功地在機組式凹版印刷機中應用了遠程站點控制系統，有效解決了設備配線繁瑣和故障多的問題。其網絡配置圖見圖1。

該系統具有以下的優點：

①節省配線，結構簡單、裝配方便。

②數據交換和信號傳遞更加可靠，更加實時。

③故障少且易于檢修，不易受到干擾，真正意義上實現了遠程I/O控制。

④靈活性強，易于擴展，可以和張力控制系統，無軸控制系統三者容為一體。

PLC與人機界面常規的通訊一般采用RS232/485等通訊方式，當設備使用多個人機界面時，受到通訊速度的限制，響應速度達不到用戶的要求。采用方便快捷的以太網實現多個人機界面與PLC之間的數據通訊，完全滿足了實際使用的要求，其結構見圖2。

隨著互聯網絡的發展，越來越多的用戶希望通過互聯網對機器進行診斷和維護，這樣可以減少工程師到現場的時間和費用，不僅節約大量的人力和物力成本，同時也能為客戶提供更為快捷的服務，減少客戶的損失。目前采用兩種方式可以實現遠程診斷功能。

基于電話線網絡的遠程診斷系統：采用西門子PLC控制系統的機器采用MODEM撥號，應用公共電話網來實現。其配置如圖3所示。

該方案的優點在于配置簡單，用戶的工作較少，缺點在于撥號上網的速度慢，而且容易出現連接中斷的現象，因此撥號上網的方式已逐步被寬帶所取代。

基于互聯網通訊技術的遠程診斷系統：工程師站將通過靜態IP接/XA聯網，PLC站（用戶方）則通過ADSL寬帶接入互聯網，通過Internet互聯網實現遠程訪問，如圖4所示。

機組式凹版印刷機生產管理系統是工業現場機組式凹版印刷機的上位管理系統，由硬件和軟件組成，聯接并監控PLC等現場設備，使生產管理人員隨時掌握印刷機工作狀態、統計分析生產信息，為印刷企業管理者及操作人員提供一個先進的生產管理工具，真正實現生產過程信息的快捷、智能處理。

系統采用以太網通訊方式連接PLC、遠程監控計算機和現場計算機。遠程監控計算機作為服務器，供生產管理人員使用，通過讀取PLC中變量，實現活件生成、活件運行管理、統計輸出，上報信息瀏覽等功能?，F場PC機作為瀏覽器，供機器操作人員使用，實現作業瀏覽、卷信息上報，工單完成上報、工單檢驗等功能。結構如圖5所示。

傳統的機組式凹版印刷機依靠一根傳統機械主軸向各個印刷單元傳遞動力，動力來源于一臺變頻矢量控制的三相異步電機，傳動精度差，機械結構復雜。為了更進一步提高機組式凹版印刷機的品質，如傳動本身的精度和效率、傳動機構的簡化和細化，控制方式的優化和提高，筆者公司結合多年的生產實踐和經驗，并對目前伺服控制技術做了充分的研究和考證，開發了以伺服控制技術為核心的電子軸傳動控制系統。

所謂電子軸傳動，就是采用以虛擬電子軸傳動取代傳統機械主傳動軸，徹底取締傳統套色系統所需的浮動輥結構，而將傳動和套色融為一體，直接作用于印刷版輥的一種自動控制系統。

目前，在我國印刷包裝設備中采用以伺服控制技術為核心的電子軸傳動控制系統的有日本住友，力土樂、西門子等國外公司。另外，陜西北人與貝加萊公司（以下簡稱BR）合作開發了電子軸傳動系統。該系統力求系統的完整性和統一性，有效地將張力控制系統、遠程站點控制、伺服控制。套色控制融入其中，由一套PCC統一控制，同時處理版輥同步相位信號及承印材料的套色誤差，通過內部算法的作用，形成統一的驅動及調整信號，并直接作用于印刷版輥。這是一種真正意義上的電子軸傳動控制系統。

印刷單元采用獨立的伺服電機，配置符合技術要求的減速機構，對每個印刷單元版輥獨立驅動，大大簡化了機械結構，也在很大程度上提高了控制精度和控制性能?？刂粕喜捎肂R的可編程計算機控制器（PCC）作為下位機，以BR開發的Automation Studi。系統（以下簡稱AS系統）為編程平臺進行C語言程序的編寫，實現具體的工藝和數據處理。通過實時工業以太網總線POWERLINK，將數據信號傳遞給獨立驅動的伺服電機驅動器ACOPOS，ACOPOS按要求對數據進行必要的分析處理，指令相應的伺服電機驅動版輥實現動作，電機的實際運轉情況由其內部編碼器PG反饋給伺服驅動器ACOPOS，形成閉環控制。套色時，通過光電傳感器將實際的套印誤差及時反映給伺服驅動器ACOPOS，伺服驅動器ACOPOS對該誤差信號快速處理并反饋給PCC，由PCC根據各個印刷單元的實際運轉情況統一處理，調整版輥的相位，從而實現套色。

采用BR的工控觸摸屏作為上位機，實現系統參數的讀寫功能、系統狀態的監控、系統故障的提示和系統配方管理等功能。其控制的配置如圖6所示。

綜上所述，網絡控制技術應用在機組式凹版印刷機上，使得設備進一步提高控制性能，提升管理，及時迅速地解決故障等成為現實。