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西安九润电子科技有限公司
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西安印刷、复合、涂布机
成功案例造就了我们优秀的系统

高性能变频四段张力控制、自动接料、锥度张力、人机界面、总线传输。
（膜、纸张、箔的复合机和涂布机的技术核心和印刷机一致，我们有许多成功案例）
项目设计：
一、凹版印刷机电控方案介绍
凹版印刷机作为一种精密机械，它的特点是机—电一体化，使得整台机械成为一个有机的整体。近年来，随着市场化的发展，市场对它的要求越来越高，特别是可靠稳定性、精度、自动化程度，已成为一台凹版印刷机的重要技术指标，也是整机质量和性能的重要组成部分。我公司多年来一直致力于包装印刷机械，特别是凹版印刷机械的自动化系统的开发和研究。电气传动方面，从最早使用磁粉控制器，到模拟直流系统，全数字直流系统，到现在的交流全数字矢量变频器传动，交流伺服系统传动。自动化方面，从最早使用单板机、单片机，到现在使用PLC为控制核心，触摸屏作为人—机界面的系统。特别是机头操作、机尾操作、变频器、PLC及温控相互之间的信号联系，传统方式都是采用多条信号电缆、屏蔽电缆联接，现在则采用现场通讯的方式把所有电气设备联接起来，只要一条通讯电缆即可实现所有的信号采集和传送，既提高了可靠性，也提高了控制精度，避免了模—数、数—模转换造成的精度损失。另外，我公司内有一台装有远程监控软件的计算机，用户通过电话线，即可与我公司计算机监控系统通讯，为用户控制系统进行远程在线实时诊断、服务。

二、张力控制
张力控制是印刷机自动化中最关键的部分之一，张力控制的质量直接影响到印刷机的印刷质量及成品率，一台凹版印刷机一般有4段恒张力控制。如下图：


放卷张力、入料张力、出料张力、收卷张力、这四段张力在线速度同步的基础上，由PLC内的张力控制模块（软件）达到各段张力可调，稳定的要求。
1． 放卷张力
放卷方式为主动中心放卷，调节放卷电机转速，使得放卷电机随着卷径由大到小，转速由小到大，达到线速度同步，张力控制为闭环控制方式。
张力给定由触摸屏来设定，并串行通讯传输到PLC中，由PLC内张力控制模块完成闭环PID调节，张力闭环模块由直径计算和PID模块组成。

张力反馈传感器，一般采用机械式浮辊带动角度传感器，以角度传感器的电阻变化为反馈信号。浮辊用气缸作为推力，由电气比例阀控制气缸压力。根据张力给定，PLC发出标准模拟信号给比例阀，达到所设张力，PLC张力模块调节变频器转速，使得浮辊稳定地处于中间位置（50%），则张力就是稳定的。当然，具体张力为多少，要通过浮辊包角和气源压力来换算。
2． 入料张力
入料张力控制也由PLC同内构成张力闭环，其控制原理如下：


3． 出料张力
出料张力控制方法同入料张力，调节出料牵引电机达到恒张力目的。
4． 收卷张力
收卷张力控制方法同放卷张力，利用PLC内张力模块，实现恒张力中心卷取。收卷有一个收卷锥度控制问题，其控制方法如下图


三、自动化控制
印刷机的自动化控制水平是印刷机性能指标的重要组成部分。传统的凹版印刷机控制系统是大量的电线、电缆连接凹版印刷机各电气设备，实现电气设备到PLC之间的电气信号传输，然后再由PLC分别把开关量信号和模拟量信号各自用导线传送到电气设备。这样的系统有以下缺点：
1． 系统有许多电气导线连接点，调试和维护不方便，不可避免地增大了故障率。
2． 采用导线传输模拟信号，本身易受到环境和电网的电磁干扰。
3． 摸拟信号的传输，须经模拟——数字，数字——模拟这样的信号变换，带来精度损失。PLC和全数字变频器中，数字量精度至少是15位，即十万分之一以上，而变频中模拟接口由于受元器件的限制，一般的转换精度都是10位，也就是说，如果采用这样的方式进行信号传输和变换，则控制精度的极限是千分之一，不能发挥出变频器的控制精度高的特点。
为克服传统控制系统的缺陷，我公司经过不断探索，借鉴先进的控制系统思路，结合凹版印刷机的实际工艺特点，把现场总线应用于凹版印刷机控制系统中，只需一条通讯电缆，把所有设备连接起来，即可实现模拟量和开关量信号的传输，如下图：


这种控制系统，克服了传统控制方式的缺点，并且还有以下特点：
1． PLC成为真正的控制中心。因为它综合了所有生产工艺参数及设备状态，使得触摸屏能非常全面地显示整台机器的运行状态，并对所有设备进行诊断、操作和干预，成为真正的人——机界面。
2． 通过远程拨号网络，利用电话线即可和我公司计算机实现在线即时诊断。我公司有一台计算机安装了客户监控诊断软件，客户可通过电话线拨通我公司这台客户服务计算机，由我公司工程师进行异地实时监控，方便快捷地为用户提供服务。

四、自动接料
1． 收卷接料：接料可以是定长接料（由PLC计算收卷长度，到设定长度时，自动接料），也可以由操作人员随时发出操作指令。当PLC接到准备接料的指令时，首先转动翻转架到接料位置，放下切刀臂，同时，根据线速度和纸筒直径，计算出新轴予驱动转速，使得新轴进入予驱动状态，其表面线速度和生产线速度相同，等待切料命令。操作员发出切料命令，压轮和裁刀动作，切料完成，PLC停止原料轴，并使新轴进入自动张力调节。
2． 放卷接料，放卷接料原理同收卷接料，只是在予驱动时，必须先得到接料轴料卷直径，予驱动速度才能准确，接料轴的表面速度和生产线速度才能相同，实现稳定、可靠接料。一般采用以下几种方法得到接料轴直径：
1) 每次接料前，从触摸屏上手动输入接料轴直径。
2) 用超声波仪器测量直径，送入PLC中。
3) 在翻转架上装一旋转电位器，把电位器阻值变化送入PLC中，由PLC算出直径。

五、操作监控
操作监控有两种形式：按钮信号灯及触摸屏这两种方式，功能互相补充，使得凹版印刷机的操作具有可靠、灵活、直观性。
1． 按钮操作：按钮操作可实现整机的启停及设备的单动，操作简便、直观。
1) 机头、机尾设有整机的启动、停止、升速、降速、紧急停车等功能，并具有相关的信号灯指示；
2) 电机的单动功能；
3) 各压辊的压下、抬起功能；
2． 触摸屏：触摸屏和PLC通过串行总线连接，使得触摸屏能采集并显示PLC中的所有信息。并通过触摸屏向PLC传送设备参数、工艺参数，而且触摸屏也可作为操作界面对设备进行整机操作和单动操作。
具有以下主要画面，并可应用户要求对有关画面进行删减和增加。
1) 主画面：显示整机工艺工况图，该画面为开机画面，形象、逼真地显示整机工艺状态、设备状态，并显示主要参数，如线速度、张力、收放卷直径等。
2) 工艺设定画面：设定生产线速度、4段张力大小、收卷锥度、版辊直径、收放卷纸筒直径、各色温度等。
3) 报警画面：显示各设备报警记录，包括报警时间，故障诊断情况。
4) 操作画面：对整机和各设备进行操作。
5) 生产记录画面：包括班累计产量、日产量、月产量、成品率等。
6) 温度画面：显示温度变化曲线及加热情况等
-项目自动化设计-
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