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一、行业介绍
随着经济的发展、人民生活水平的不断提高,高档彩色包装印刷品的需求也将不断增加。在我国,包装印刷行业每年都以两位数的速度增长,我国包装印刷机械制造企业要抓住这个机遇,努力提高产品质量,调整产品结构,加大新产品开发力度。包装印刷企业所需要的设备种类、规格、型号繁多。本文介绍了永宏PLC在4色开槽模切印刷上的应用。
1.1方案背景
在劳动力成本大幅飙升的背景下，如何提高设备的自动化程度，成为各界关注的话题。为使设备的性能达到最好，使用更人性化，印刷机机械化的自动化水平也在不断的提高。
二、客户要求
由印刷开槽模切机具备的功能来看，它对所采用的PLC提出了以下的要求。
（1） 位置检测比较多，位置信号是通过编码器给PLC的，因此对PLC的高速计数器的数量有要求。如送纸部有6个编码器，印刷部各站有8个编码器，开槽部和模切部各有7个。虽然反馈脉冲的频率不高，但一般计数器是无法胜任的。
（2） 各站之间需要作数据通讯，如各站的故障信息，位置参数与当前值，生产参数，互锁信号等等。这些数据的收发，有的是主站与从站之间的，也有的是从站与从站之间的。因此通讯部分的控制程序设计是一个难点。
（3） 各个站都需要控制变频器，一般用通讯方式控制。因此对通讯口的数量有要求。
2.1 解决方案
FBS系列的MA经济型主机，具备以上客户要求：
（1） 单机最大支持3个通讯口，支持RS-232，RS485，USB和以太网接口。
（2） 单机支持8个高速计数器，4个硬件高速计数器的输入频率为单独20kHz，4个软件高速计数器的输入频率为总和5kHz。
（3） 单机支持4轴高速脉冲数出，最大输出频率为20kHz。
（4） 单机支持16点 中断输入，本体的输入点具有信号捕捉功能。
（5） 全系列具有20k步的程序容量。
系统结构图： （图片） 依照具体IO分布，各个部可选用32点～60点的MA高功能型PLC主机，本体即可解决高速计数器以及通讯口个数的要求。
2.2硬件配置
设备的控核心为永宏FBs-24MA主机五台，FBs-CB5通讯扩张模块5个，该主机配有14点输入和10点输出，自带一个RS232通讯口，通过加FBs-CB5通讯模块实现5台PLC的组网，使用永宏高速联机协议可以达到921.6Kbps，实现设备数据的高速共享。
2.3工艺简介
模切机的工作原理是利用钢刀、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。若是将整个印品压切成单个图形产品称作模切;若是利用钢线在印品上压出痕迹或者留下弯折的槽痕称作压痕;如果利用阴阳两块模板，在印品表面压印出具有立体效果的图案称为凸凹压印，以上可以统称为模切技术。
印刷开槽模切机就是模切机的其中一种，它将多色印刷，开槽压痕，模切成形的功能集于一身，用于纸品包装行业中的商标、纸盒、贺卡等的模切、压痕和冷压凸作业，是包装加工成型的重要设备。
2.4一般模型
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。（图片） （图片）
工艺流程图 2.5软件设计
程序部分：
（1） 主机具备4个20kHz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。（图片） （2） 永宏PLC通过通讯口port2，可实现主机之间的高速CPU Link。高速联机
时，最高Baud Rate 为921.6Kbps，最低为38.4Kbps（可调）;Data Bit 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ASCII Code 快一倍）;错误检验方法采用比Checksum 方式稳定可靠的CRC-16。
高速联机的数据传输理念是以COMMON DATA MEMORY 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～R31 的内容送出，则所有从站PLC 的R0～R31 的内容都会与主站相同;2 号从PLC 将R32～R47 中内容送出，则主站及其它从PLC 的R32～R47 的内容都会与2 号站相同，依次类推。
主需要在主站调用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，有着显著的优越性。（图片） （3） 通过通讯口port1～port4的任意一个，都可以使永宏PLC作为主站，与外围设备通过Modbus协议进行通讯。同样是通过“;功能指令 表格”;的形式，FUN150.M_BUS指令可轻易实现PLC对变频器的通讯控制，简单显示如下：（图片） （图片） 三、设备调试
该设备的技术难点在于如何保证各台PLC的动作状态及完成标志进行共享。在调试时，进行依次调试。先确保动作安全，保证各单元组之间的相互配合。（图片） 3.1 实施效果
在完成系统改造后，使设备的控制得到更人性化的操作，提高了自动化。（图片）
图4-1 整体设备图 3.2 应用体会
永宏FB s系列主机性能卓越、可靠稳定、操作简便的特点在此案例中得到深刻的体会。FB s系列PLC以永宏自行研发的SOC为核心，整合中央处理器(CPU)、硬件逻辑处理器(HLS)、高速通讯口、高速计数器/高速计时器，NC定位等为一体，速度更快，稳定性更强。Win Pro ladder编程软件，通过表格的形式配置通讯、高速计数、脉冲输出等功能，操作更方便、快捷。
四总结
综上可见，永宏PLC在印刷开槽模切机的应用中，有着令人信服的性能表现。依靠其出色的品质与高性价比，永宏PLC在该行业中得到越来越多厂商的认可。时下，随着生产自动化水平的提高，以及行业竞争的激烈，永宏PLC的优势将日益显著。
3/14/2013
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