一、 概述 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及觸摸式電腦屏人機(jī)界面控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，在印刷包裝設(shè)備上正獲得廣泛地應(yīng)用。近幾年來(lái)，使印刷機(jī)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化控制更加先進(jìn)和更加完善，印刷速度和套準(zhǔn)精度愈來(lái)愈高。印刷設(shè)備正向機(jī)電一體化、控制智能化、網(wǎng)絡(luò)化及“三高“總目標(biāo)---高速、高效、高質(zhì)量方向邁進(jìn)。 瑞士紙發(fā)公司生產(chǎn)的WIFAG370型網(wǎng)絡(luò)式高速無(wú)軸驅(qū)動(dòng)多色印刷機(jī)就具有21世紀(jì)的先進(jìn)水平。它采用典型的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為獨(dú)立控制層、組合控制層和生產(chǎn)信息管理層。獨(dú)立控制層由PLC AC110網(wǎng)站和MPS Fieldbus 、ArcNet、SERCOS環(huán)路、Modbus等組成，完成印刷機(jī)、控 制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、控制面板之間的數(shù)據(jù)交換和操作過(guò)程的自動(dòng)化。PLC AC110網(wǎng)站中的模塊C1671作為主站的控制，既能準(zhǔn)確完成位置、張力、墨量和開關(guān)等傳感器及執(zhí)行裝置的狀態(tài)、信息等的采集和控制；又能確保各印刷單元獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)同步控制。組合控制層將整個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)Adavnt Fieldbus連成局域網(wǎng)絡(luò)，并在主控計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成印刷過(guò)程的控制和管理。生產(chǎn)信息管理層則完成產(chǎn)品規(guī)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、工作編排、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)置以及打印出生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)報(bào)表等等 該設(shè)備集成了三層網(wǎng)絡(luò)、四種現(xiàn)場(chǎng)總線和六種通信協(xié)議等先進(jìn)技術(shù)，因而大大提高了印刷速度和套準(zhǔn)精度、改善了診斷、增加了處理數(shù)據(jù)總量，并可靠地實(shí)現(xiàn)了大范圍的高速實(shí)時(shí)信息集成和優(yōu)化控制。它將現(xiàn)代工程的系統(tǒng)論、信息論、控制論和智能論融為一體。由此可以看出，在繼彩色數(shù)字印刷機(jī)（包括無(wú)版印刷機(jī)和有版DI數(shù)字印刷機(jī)）之后，凹印設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，它勢(shì)必給印刷業(yè)帶來(lái)又一場(chǎng)重大變革。 另外，國(guó)內(nèi)北京高威科電氣技術(shù)有限公司也率先應(yīng)用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，成功開發(fā)了4色網(wǎng)絡(luò)式印刷機(jī)電控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1個(gè)主通信控制站，9個(gè)變頻器，3個(gè)伺服電機(jī)，9個(gè)步進(jìn)電機(jī)，22個(gè)遠(yuǎn)程I/O單元，以及1個(gè)掛在總線上的人機(jī)界面組成。它通過(guò)一臺(tái)A2ASCPU進(jìn)行主站控制，通過(guò)各色組的CC-Link遠(yuǎn)程I/O模塊，執(zhí)行輸入及輸出邏輯的處理，給紙及收紙由獨(dú)立的FX2N-CPU處理各自的邏輯控制，相關(guān)的信息通過(guò)CC-Link網(wǎng)絡(luò)返回主站，由主站協(xié)調(diào)各色組，主站同時(shí)返回互鎖信息，由給紙及收紙CPU進(jìn)行處理。系統(tǒng)的特點(diǎn)是由于采用CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊，在一個(gè)變頻器、各色組、給紙及收紙也可實(shí)時(shí)的送回故障信息及報(bào)警資料，再由人機(jī)介面顯示相關(guān)內(nèi)容及處理方法，大大方便了操作、簡(jiǎn)化了維護(hù)?！?最近，佛山市飛友自動(dòng)化技術(shù)有限公司與國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合研究和攻關(guān)，正在極積開發(fā)網(wǎng)絡(luò)式無(wú)軸驅(qū)動(dòng)凹印機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)突出的特點(diǎn)是：（1） 系統(tǒng)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化控制方案：將計(jì)算機(jī)主從式網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)和無(wú)軸驅(qū)動(dòng)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，不但使主計(jì)算機(jī)和端點(diǎn)控制器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，而且以“電子軸”代替了傳統(tǒng)印刷機(jī)上的“機(jī)械軸”，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)式數(shù)字化套色控制，因此將大大簡(jiǎn)化機(jī)械裝置的復(fù)雜程度，提高 套色控制精度和系統(tǒng)的可靠性；（2） 系統(tǒng)采用觸摸屏式張力數(shù)控系統(tǒng)：系統(tǒng)采用PLC可編程控制器整機(jī)控制，觸摸式電腦屏人機(jī)界面操作，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，實(shí)用美觀，全方位參數(shù)設(shè)置，具有可操作性、高速穩(wěn)定性和耐久性等優(yōu)點(diǎn)。 網(wǎng)絡(luò)式無(wú)軸驅(qū)動(dòng)凹印機(jī)控制系統(tǒng)大致可分為整機(jī)程序控制、套色控制、張力控制和其他控制四部分。本文僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)式數(shù)字化套色控制和觸摸屏式張力數(shù)控系統(tǒng)作簡(jiǎn)略介紹。 二、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)字化套色控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)式數(shù)字化套色控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、光電傳感器、零位傳感器、套色伺服電機(jī)等構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)凹 印機(jī)的印前對(duì)版和自動(dòng)套色功能。其構(gòu)成如圖1所示。 圖1. 主從式網(wǎng)絡(luò)化套色控制方塊圖 系統(tǒng)采用主從式網(wǎng)絡(luò)化控制方案，將計(jì)算機(jī)主從式網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)和無(wú)軸驅(qū)動(dòng)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，不但使主計(jì)算機(jī)和端點(diǎn)控制器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，而且以“電子軸”代替了傳統(tǒng)印刷機(jī)上的“機(jī)械軸”。計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)的核心，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與各端點(diǎn)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并據(jù)套色偏差和套色控制模型，實(shí)現(xiàn)套色電機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。端點(diǎn)控制器可以接收光電信號(hào)和脈沖編碼器信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的控制。光電傳感器用于檢測(cè)套色偏差，伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)版輥回轉(zhuǎn)位置的精確控制。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1．網(wǎng)絡(luò)化控制方案，使主計(jì)算機(jī)和端點(diǎn)控制器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，既提高了系統(tǒng)套色控制的靈活性，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，制造、安裝、維護(hù)方便。正因?yàn)槿绱?，嵌入式軟件只設(shè)計(jì)了系統(tǒng)設(shè)置、印前對(duì)版、印刷控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)四個(gè)程序模塊。與傳統(tǒng)的套色控制系統(tǒng)相比，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間聯(lián)線的數(shù)量，既使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性增加，又使得控制系統(tǒng)的控制集中在系統(tǒng)嵌入式軟件方面，使控制系統(tǒng)的制造、安裝和維護(hù)的復(fù)雜度大大降低。 2．伺服電機(jī)直接與版輥軸相連，套色控制精度高。傳統(tǒng)的凹印機(jī)是由主電機(jī)、主傳動(dòng)軸、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)各印刷單元版輥一起張轉(zhuǎn)動(dòng)，套色偏差主要通過(guò)帶動(dòng)各印刷單元的套色調(diào)節(jié)導(dǎo)輥垂直上升或下降，調(diào)節(jié)版輥間承印物料的長(zhǎng)度，使套色偏差趨近于零以實(shí)現(xiàn)套色控制。其主要問(wèn)題是機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)多，制造安裝調(diào)試復(fù)雜，傳動(dòng)精度難以保證，從而影響套色精度。在本系統(tǒng)中各版輥分別由伺服電機(jī)控制，由主計(jì)算機(jī)據(jù)套色偏差和套色控制模型實(shí)現(xiàn)數(shù)字化套色控制，以“電子軸”代替了傳統(tǒng)印刷機(jī)上的“機(jī)械軸”，大大降低了系統(tǒng)機(jī)械裝置的復(fù)雜性，即具有印前對(duì)版功能，又提高了系統(tǒng)的套色精度和自動(dòng)化程度。 三、觸摸屏式張力數(shù)控系統(tǒng) 本設(shè)備張 力控制采用四段統(tǒng)一控制方式的全閉環(huán)自動(dòng)張力數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)器由PLC可編程控制器整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制,人機(jī)界面采用HITECH觸摸屏進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定和顯示,放卷、放卷牽引、收卷牽引、收卷采用主控制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。四段張力即指放卷張力，放卷牽引張力，收卷牽引張力，收卷張力等四部分張力。所有四段張 力均通過(guò)矢量電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)張力自動(dòng)控制。在收料單元操作盤上裝有HITECH 觸摸屏，可進(jìn)行速度、張力、卷徑等參數(shù)的設(shè)定，還可隨時(shí)顯示速度、張力等參數(shù)情況。另外，操作人員可在機(jī)器的任何部位進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速或停止操作，操作非常便利。在放料、收料墻板上除裝有張力控制操作盤外，還裝有整臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)、停止及緊急停止開關(guān)。由于采用矢量電機(jī)收料,控制的速度范圍較寬,無(wú)論在低速還是高速都具有良好的性能,可實(shí)現(xiàn)錐度張力控制,收卷效果極佳。