摘 要：電子軸驅(qū)動的柔版印刷機(jī)已經(jīng)有十多年的歷史了，而全新的雙驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用，則又進(jìn)一步提升了機(jī)器的整體性能和印刷品質(zhì)。本文介紹了基于貝加萊工控產(chǎn)品的雙驅(qū)柔板印刷機(jī)控制系統(tǒng)，主要論述了該系統(tǒng)的架構(gòu)及解決方案要素。

關(guān)鍵詞：柔板印刷機(jī) 雙驅(qū)技術(shù) 色標(biāo)檢測與處理 高速數(shù)據(jù)傳輸 同步控制

中文分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1817-0633（2014）-08-0073-02

0引言

柔版是最為發(fā)展前景的印刷技術(shù)，盡管報紙與傳統(tǒng)書刊領(lǐng)域的印刷正處于飽和狀態(tài)，然而，在軟包裝領(lǐng)域，這些與日常百姓生活緊密相關(guān)的領(lǐng)域，包裝材料的印刷仍然是快速成長的，尤其對于柔版印刷的需求—考慮到其綠色環(huán)保的油墨、快速制版與不斷提高的印刷品質(zhì)，柔版印刷機(jī)在過去十年里一直處于增長狀態(tài)。

而電子軸驅(qū)動的柔版印刷機(jī)已經(jīng)有十多年的歷史了，但是，雙驅(qū)技術(shù)—突破傳統(tǒng)印刷版輥的驅(qū)動的全新雙驅(qū)技術(shù)則又進(jìn)一步提升了印刷品質(zhì)與機(jī)器的整體性能，來自貝加萊的先進(jìn)控制技術(shù)得以在這一領(lǐng)域率先使用，本文介紹此技術(shù)。

1工藝需求

1.1工藝和設(shè)備簡介

如圖1所示，薄膜通過放卷/牽引進(jìn)入印刷單元，并通過每個印刷單元實(shí)現(xiàn)最終的印刷，在后道可以根據(jù)需要靈活配置模切、分切、吸廢、裁單張、打碼等。

圖1.柔版印刷機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖

1.2.機(jī)器性能指標(biāo)

●印刷色組數(shù)：6色

●印刷速度：150m/min

●印刷精度：+/-0.1mm穩(wěn)態(tài)+/-0.05mm

●加減速時間：要求在30S內(nèi)完成從0速到全速運(yùn)行，并且確保印刷品質(zhì)滿足+/-0.1mm的要求；

1.3機(jī)器功能設(shè)計需求

除了對于機(jī)器的性能要求之外，還提出了全自動套色控制、預(yù)對版功能、單標(biāo)記、配方管理、在線幫助等功能。

2控制難點(diǎn)與要點(diǎn)

2.1全新色標(biāo)檢測與處理模塊

對于150m/min的印刷速度而言，我們可以計算其精度要求+/-0.05mm時，則其采樣精度必須達(dá)到0.02mS的采樣速度，即在20uS完成采樣與處理，而為了確保系統(tǒng)的控制精度，必須確保數(shù)據(jù)采樣的精度。

2.2高動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求

基于雙驅(qū)控制的伺服軸總計為26個，加之多個I/O站，其對于同步性的需求也極其苛刻，因此，需要一個強(qiáng)力的高速網(wǎng)絡(luò)支撐，以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換。

2.3高精度同步控制

與單驅(qū)無軸傳動相比，雙驅(qū)對于同步性的要求也更高，為此采用了高精度的電子齒輪同步控制和POWERLINK高速數(shù)字傳輸。

3貝加萊雙驅(qū)柔版印刷機(jī)控制系統(tǒng)架構(gòu)

基于貝加萊產(chǎn)品的雙驅(qū)柔板印刷機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)以X20系列PLC為控制核心，采用Power Panel一體化觸摸屏實(shí)現(xiàn)對整個機(jī)器的操作和監(jiān)視；X20分布式I/O通過X2X總線進(jìn)行了分布式連接，通過POWERLINK實(shí)時以太網(wǎng)，26個伺服軸根據(jù)功能與機(jī)器的布局進(jìn)行了最優(yōu)配置，采用了3個不同的底板ACOPOSmulti驅(qū)動模塊。這樣的系統(tǒng)易于擴(kuò)展，也更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的模塊化設(shè)計，從而提高系統(tǒng)配置的靈活性。

圖2.雙驅(qū)柔版印刷無軸傳動控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖

4貝加萊雙驅(qū)柔版印刷解決方案的要素

4.1全新色標(biāo)檢測與處理模塊

基于全新的X67BC8591.L12色標(biāo)檢測模塊，貝加萊可以實(shí)現(xiàn)最快0.01mS的采樣速度，可以達(dá)到最高為150m/min的印刷速度，對于凹版印刷而言400m/min的速度也可以達(dá)到。該色標(biāo)檢測模塊的電源、傳感器和通訊連接如圖3所示。

圖3.貝加萊X67色標(biāo)檢測與處理模塊

該模塊的特點(diǎn)如下：

●支持2通道色標(biāo)傳感器信號的輸入

●IP67防護(hù)等級保護(hù)

●可直接連接I/O系統(tǒng)；

●自由的擴(kuò)展；

●M8/M12連接頭；

●無需電柜空間，就近安裝；

●低噪音

●易于接線-直接M8/M12頭旋接即可；

●可外接ABR編碼器；

4.2POWERLINK確保了數(shù)據(jù)高速交換

采用POWERLINK數(shù)據(jù)通訊是雙驅(qū)方案的最佳選擇，對于26個伺服軸的同步而言，其任務(wù)周期可以達(dá)到500uS，由于雙驅(qū)方案的印刷單元軸與軸的同步關(guān)系，可以通過交叉通信的方式進(jìn)行軸關(guān)系的綁定，單個的伺服軸可以作為一個參考軸，它可以與其它軸建立交叉通信關(guān)系，可以無需經(jīng)過主站，各個軸間即可實(shí)現(xiàn)直接的數(shù)據(jù)通信，這種方式確保了速度的同時，也使得主站CPU的數(shù)據(jù)負(fù)荷大幅降低，這是POWERLINK所獨(dú)有的技術(shù)，另外，M12接頭的POWERLINK連接也確保了對于印刷機(jī)這種有油墨、紙屑的惡劣環(huán)境適應(yīng)能力。

4.3ACOPOSmulti高精度電子齒輪同步控制

對于高精度的電子齒輪同步控制而言，貝加萊的運(yùn)動控制庫提供了高達(dá)32階次的齒輪精度，可以理解為沒有誤差的一個理想系統(tǒng)，而所有軸均按照虛擬主軸同步的設(shè)計進(jìn)行完全的軸位置關(guān)系的綁定，通過POWERLINK，在每個固定的周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步，POWERLINK同步精度可以達(dá)到0.1uS，其確保了極高的傳動精度。

4.4功能設(shè)計

該解決方案中設(shè)計了全自動套色控制、預(yù)對版、配方管理和在線幫助等項(xiàng)功能。

（1） 預(yù)對版功能

配置預(yù)對版功能，使產(chǎn)品能快速打樣，縮短進(jìn)入正常印刷工作的時間，從而減少開機(jī)過程原材

料和時間的浪費(fèi)。

（2） 配方管理

圖4為配方操作畫面。

圖4.配方操作畫面

5結(jié)束語

基于貝加萊提供的柔版印刷雙驅(qū)無軸傳動解決方案，動態(tài)套印精度可以達(dá)到加減速時+/-0.1mm，在穩(wěn)態(tài)可以達(dá)到+/-0.05mm，滿足了客戶對于高品質(zhì)印刷品的需求。另外，預(yù)對版功能使得產(chǎn)品可以快速地打樣，縮短進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時間，從而降低開機(jī)過程材料和時間的浪費(fèi)。

作者簡介

趙少華　男，貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司行業(yè)銷售經(jīng)理。