三菱Q系列PLC在电子轴凹印机的应用

自动化技术与应用 2011年第30卷第8期 行业应用与交流 ndustrial Applications and Communications 三菱Q系列P L C在电子轴凹印机的应用 陈元招 陈北荣 1 闽西职业技术学院 福建龙岩364021 2 福建三华彩印有限公司 福建龙岩364021 摘要 电子轴凹印机的工艺较复杂 精度 速度要求高 控制难度大 三菱Q系列PLC可执行多任务操作 处理速度快 功能强 非 常适用于电子轴凹印机的控制需要 由控制系统组成和工作原理展开 说明三菱Q系列PLC在电子轴凹印机的应用 包括 单轴控制系统 Q系列PLC具体配置 I O地址的分配和部分程序等内容 使整机的运动控制更加稳定可靠 性能得到显著 的提升 关键词 Q系列PLC 电子轴凹印机 控制系统 中图分类号 TM571 61 文献标识码 B 文章编号 1003 7241 2011 08 0060 04 The Application of Mitsubishi S Q Series PLC to the Gravure with Electronic Axis CHEN Yuan zhao1 CHEN Bei rong 1 Minxi Vocational Technical College Longyan 364021 China 2 Sanhua Colour Printing Co Ltd Fujian Longyan 364021 China Abstract The gravure with electronic axiS is complicated in craft It is specialized at great accuracy high speed and difficult contro1 The Mitsubishi S Q Series PLC can accomplish several tasks at a high speed It is suitable to be used in controlling the gravure with electronic axis This paper starts from the components and working theories of the system and explains the application of Mitsubishi S Q Series PLC to the gravure with electronic axis including the following aspects the single axis controlling system the configuration of Q Series PLC the allocation of the I 0 addresses and some programs The system can make the operation of the whole machine steady and reliable SO as to greatly improve the performance Key words Q Series PLC Gravure with Electronic Axis controlling system 1 引言 随着印刷行业的快速发展 凹印机的生产速度与印 刷精度要求也逐步提高 依靠传统的电气控制技术很难 实现生产出高质量的印刷产品 为适应印刷行业发展的 需求 凹印机的控制系统不断趋向数字化 智能化和网 络化发展 尽可能应用高精度 高动态响应和高稳定性 的控制系统 使复杂的印刷工艺控制变得简单精确 并 且越来越多的机械传动和执行机构也由电气控制系统 所取代 当凹印机的印刷单元 牵引单元和模切单元等 发展成为独立的伺服电机驱动方式控制时称为电子轴 收稿日期 2 01 0 1 2 06 60 l TE时 JesdAI盘盯l甜on AI pIic 凹印机 电子轴凹印机控制系统主要由大型PLC 伺 服控制系统 现场总线 套准系统和人机界面等组成 大型PLC具有功能强 可靠性高 使用灵活方便的特 点 能够实现多重任务的复杂控制功能 适应灵活多变 的生产控制要求 目前国内外有多种品牌的大型P L C 应用于电子轴凹印机 三菱公司的Q系列PLC是其中常 用的一种 2 电子轴凹印机的印刷工艺流程 电子轴凹印机印刷工艺流程如图1所示 卷筒纸从 开卷机离开后送到除尘装置 为纸张的上下表面进行除 尘作业 接着进行前张力控制 用以控制印刷前端的纸 彳亍业应用与交流 ndustrial Applications and Communications 自动化技术与应用 20l1年第30卷第8期 张张力 并与后张力控制系统构成闭环的印刷张力控 制 使多色印刷单元区域内部的张力始终保持相对的稳 定 在前纠偏控制系统区域 通过纠偏控制使纸张在进 入印刷之前横向位置保持相对稳定 经过前端的多道 工序控制后 纸张输送到印刷单元开始进行多色印刷 每组印刷单元包含上墨系统 印版 套准系统 补偿系 统 烘干和冷却系统等组成部分 完成油墨的上墨和转 移 纸张的烘干与冷却 颜色叠加的套准控制 2 等工序 直到完成所有规定的文字图案印刷任务 印刷后的纸张 进行后张力控制和后纠偏控制 使纸张在进入模切之前 保持张力和横向位置的相对稳定 最后进入模切控制系 统 分别完成压凹凸 压痕和模切任务 生产出印刷成 品 至此 完成电子轴凹印机的整个印刷生产工艺流程 图1 电子轴凹印机印刷工艺流程 电子轴凹印机的工艺流程由许多电子轴共同完 成 控制的关键在于实现多电子轴之间的速度同步及 相对位置的恒定 因此必须采用高性能的大型PL C作 为控制核心 3 三菱Q系列P LC在电子轴凹印机 的应用 3 1三菱Q系列PLC 三菱Q系列PLC 采用模块化结构 主要由主基板 Q 3 1 2 B 电源模块 Q 6 1 P A 1 高性能的模块 Q02HCPU MELSECHET H模块 QJ71BR11 CC Link模块 QJ61BT1 1N 输入模块 QX41 输出模块 QY41P 串行通讯模块 QJ71C24N 等模块构成 此外 可以通过扩展基板的方式来扩展I 0的数量 增加需要 的特殊功能模块 3 2电子轴凹印机控制系统 以国内某型的电子轴凹印机为例 控制系统主要由 Q系列PLC 伺服控制器 伺服驱动器 检测电路 套 准系统 C C Link现场总线 1和人机界面等组成 控制系统如图2所示 首先操作人员在人机界面设 定生产的相关数据 如印版的版幅周长 前后张力的数 值和机器稳定运行速度等等 这些数据传送到Q系列 PLC 作为运算和执行的基准参数 Q系列PLC通过 C C Link现场总线把各种运行指令和控制指令传输到 所有的伺服控制器 伺服控制器给伺服驱动器发出指 令 控制各自的伺服电机完成相位 速度 单 联动 启停等运动动作 同时通过各个检测装置把机器的瞬时 状态参数由CC Link现场总线反馈回到Q系列PLC Q 系列PLC再根据反馈回的信息发送下一步的控制指令 周而复始完成机器的闭环控制 图2 电子轴凹印机的控制系统 电子轴凹印机最重要的控制要求是实现精确的同 步和多种颜色之间的叠加套准印刷 Q系列PLC根据 生产要求生成一个虚拟主轴 作为整机协调统一运动的 基准 按虚拟主轴的要求把位置及速度指令信号传送到 CC Link现场总线上 伺服控制器接收到位置和速度指 令信号 由伺服驱动器驱动相应的伺服电机进行位置同 步运行 从而实现整机高精度的同步控制 在套准控制 时 套准系统的光电眼对印刷的光标进行检测 并把实 时的检测数据传送到套准系统控制器 当某个颜色的印 刷套准的误差值偏离允许的范围时 套准系统给出纠正 指令给Q系列PLC 由相应的伺服电机完成纠偏动作 最终实现高精度的套准控制 3 3软件设计 在电子轴凹印机控制系统中 控制系统程序设计主 要完成参数设置 系统检测 印刷单元运行 同步调节 套准控制和干燥风机运行等任务 程序设计流程如图3 所示 系统通电后 先进行参数设置 系统自动检测完成 后发送运行信号到上位机 并启动印刷预备系统 选择调 自动化技术与应用 20l1年第30卷第8期 行业应用与交流 ndustrial Applications and Communications 节方式 然后通过滚筒速度 纸张张力和位置检测实现 印刷同步调节 同步调节完成后启动干燥风机开始印刷 同时对套准系统发出信号 实现印刷过程的套准控制 图3 印刷系统控制程序设计流程 3 4 QPLC的I 0地址分配 L 口 I 鞠出 口 o PLCm 聃麓 PL馐 功拖 PI C正常 l滩电瞄接拽 四正常 直流电罐畦揍疋常 f 纛停 何曩癌御群0Ic 敲 触畸正常 YO 5 棚曩孵聃群 口 帔l X47 聊挎制靠蔓位 m 坤 蔫眭堆鲁 撮t 断 T 咖B 1 钟压印鞋筒信号 出 X7A 逮魄停止 D ODF l 8 印 簟翘杼 II述 9t自 适杼 喊 谴运拧 X80 87 l B 印 l簟舞饭定 l98 印 簟元髓建 3 5部分程序 1 主程序 图4 主程序梯形图 2 1 印刷单元运行程序 图5 印刷单元梯形图 4 应用效果 Q系列PLC在电子轴凹印机的应用 大大提高了印 刷设备的性能 真正实现各电子轴之间的同步及相对位 置的精确控制 控制系统与各电子轴之间运用高速的 C C Link现场总线进行数据传输 如命令参数 反馈参 数 伺服增益参数 报警 错误代码等大量有关伺服控 制系统的信息 数据传输速率高 同时保证数据的严格 同步实时传输 系统的闭环设计和快速响应能力使设 下转第69页