一、項目簡介

1.1行業(yè)介紹

標簽印刷機最早使用的是拉桿型的標簽印刷機，機械式套位，配件之間容易磨損，誤差隨著使用的時間的延長會增大，速度慢，套位不精準；而今逐步采用電腦型的，其套位準確，生產出來的產品精度高，滿足客戶的需要，而且操作方便。斜背式印刷機是不干膠印刷行業(yè)中屬于電腦型的較早期機型，可實現印刷、模切、覆膜或燙金功能；由于其功能全面在不干膠行業(yè)內使用較廣泛。

圖1-1斜背式標簽印刷機

二、系統(tǒng)設計方案

2.1方案背景

在不干膠標簽印刷方面以凸版印刷為主，連續(xù)式輸紙是最先進的印刷形式，往復式次之，間歇式輸紙是最初級且精度最低的輸紙方式。單張紙不干膠標簽印刷是中國特有的加工方式，在國外已很少見了，國內的不干膠標簽印刷水平只處于初級階段，同世界先進水平有較大差距。斜背式標簽印刷機屬于間歇式的輸紙方式加工，目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC+HMI操作控制伺服及變頻進行送紙印刷生產；其中PLC使用最多的品牌是三菱、匯川等；HMI使用最多的品牌為威綸通及匯川。但是針對國內的生產實際情況，對于小型的印刷設備需求量還是比較大的，對于市場上逐步使用的PLC做控制器的方案也已經是穩(wěn)定成熟的市場；永宏功能型PLC和HMI的高性價比（PLC單軸脈沖輸出達200KHz），應對該市場能夠有較高的競爭優(yōu)勢；該應用優(yōu)勢能夠在該市場有較好的應用前景。稱重灌裝機系統(tǒng)方案如表2-1。

表2-1稱重灌裝機系統(tǒng)方案

2.2客戶需求

根據客戶要求，斜背式不干膠標簽印刷機的主要功能包括：定長印刷和定色標印刷功能。在設備的傳送末端還帶有切張功能（可啟用或停用），兩種模式下配合計數切張，實現拼版的功能（不同長度成一張），多種報警停機功能（主機超速，無紙，斷紙及丟色標等）。另外客戶還需要實現觸摸屏屏保顯速，定期催款密碼支付及雙語操作等功能。斜背式印刷機具體功能要求如表2-2。

表2-2斜背式印刷機具體功能要求

2.3解決方案

斜背式印刷機根據最終設備使用的動作及工藝要求，該系統(tǒng)設計過程主要包括系統(tǒng)硬件設計和系統(tǒng)軟件設計；其中系統(tǒng)硬件設計包括硬件（產品）選型配置、機械結構和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分；斜背式印刷機設計參數如表2-3；稱重灌裝機實物圖如圖2-1。

表2-3稱重灌裝機設計參數     圖2-1稱重灌裝機實物效果圖

基于上述各項技術指標，從斜背印刷機系統(tǒng)方案架構圖2-2示；本方案控制系統(tǒng)采用永宏FBs系列功能MC型PLC控制器，主要控制整體設備的動作流程；執(zhí)行機構采用伺服及步進電機，主要控制設備的印刷送紙及燙金送紙；外部通過計數接近開關、停機接近開關及故障停車開關實現報警后停車定位的功能；上位機采用HU7寸觸摸屏，提供自動操作、手動測試、設備使用期限及各狀態(tài)的報警等界面。

圖2-2系統(tǒng)方案架構

三、硬件配置

3.1硬件配置

斜背式標簽印刷機的系統(tǒng)硬件組成由永宏FBS-40MCT2-ACPLC控制器、HU070L-007寸觸摸屏、印刷送紙采用安川1KW伺服驅動器及模切座采用匯川7.5KW變頻器和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、指示燈和蜂鳴器等）。斜背印刷機系統(tǒng)硬件清單如表3-1；系統(tǒng)硬件配置如圖3-1。

系統(tǒng)硬件清單如表3-1

硬件配置圖（可參考如下）

圖3-1稱重灌裝機硬件配置圖

3.2機械結構

斜背間歇式標簽印刷機的機械結構主要由五部分組成：自動送紙機構、斜背四色上刷印色、凸版模切及燙金、間歇送紙輥軸及切張收紙機構。斜背式標簽印刷機的整體結構解析如下圖。

圖3-2稱重灌裝機整體結構

3.3電氣控制

斜背式標簽印刷機的電氣控制采用永宏PLC作為設備核心控制單元，實現對伺服位置控制間歇送紙、步進電機燙金和變頻器模切及切張計數等執(zhí)行單元的控制。斜背印刷機的PLC接線原理如圖3-3，PLC電氣控制柜接線如圖3-4。

圖3-3斜背式標簽印刷機電氣控制原理圖

圖3-4斜背式標簽印刷機PLC電氣控制柜接線圖

四、系統(tǒng)軟件設計

4.1工藝流程

斜背式標簽印刷機的工藝流程主要包括四部分：自動送紙、多色印刷、模切燙金及切張計數4個部分；自動送紙部分主要實現在間歇式伺服送紙的時候，如果拉的比較緊自動快速送紙，有裕量就保持不動的功能；多色印刷及模切燙金的功能是由變頻器帶動電機轉動然后通過機械傳動實現的功能，這樣需要伺服的間歇送紙速度必須保證機械動作下一次前，已經送紙到位等待印刷與模切燙金；切刀計數切張主要與拼版功能配合，實現單張紙上有多種長度的圖案拼接完成再切張成品；。全自動工藝流程如圖4-1。

圖4-1全自動工藝流

4.2控制流程圖

斜背式標簽印刷機的控制流程圖，主要介紹了關于2種模式的主要控制流程；關于停機處理的流程為：手動調機及自動完成任務停機為伺服送紙及切刀動作切完成，變頻器停在停車點，由定位停車接近決定（為減少廢品）。而故障停機等都必須直接停機，保證生產安全。如圖4-2所示：

圖4-2斜背式標簽印刷機的控制流程圖

4.3I/O點配置

根據斜背式標簽印刷機工藝流程和控制流程要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置；永宏PLC輸入、輸出點配置如表4-1。

表4-1PLC輸入、輸出點配置表

4.4PLC功能指令應用

4.4.1脈沖輸出指令

永宏PLC脈沖輸出控制有專門的位置命令輸出指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令設置方式采用的是表格的形式進行填表編輯；使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實現對旋轉角及往復行程的控制。永宏PLC脈沖輸出控制程序如圖4-3，永宏PLC脈沖輸出控制設置表格如圖4-4。

圖4-3脈沖輸出控制程序

圖4-4脈沖輸出控制表格

4.4.2用戶登入的使用

永宏HMI用戶操作權限機制和WindowsNT類似，采用用戶組和用戶的概念來進行操作權限的控制。在該軟件中可以定義多個用戶組，每個用戶組中可以包含多個用戶，同一個用戶可以隸屬于多個用戶組。操作權限的分配是以用戶組為單位來進行的，即某種功能的操作哪些用戶組有權限，而某個用戶能否對這個功能進行操作取決于該用戶所在的用戶組是否具備對應的操作權限。用戶能夠自由組態(tài)可輸入部件的操作權限，只允許有操作權限的操作員才能對某些功能進行操作。

使用介紹：

在軟件中，選取“設置”菜單中的“工程參數”菜單項中的“特色擴展”，屬性頁，彈出如下：

圖4-5

勾選“用戶權限管理”，單擊【配置按鈕】，彈出如下用戶管理窗口；

添加新的用戶名，選中一個用戶時，

點擊屬性或雙擊該用戶，會出現用戶屬性

設置窗口，如右圖，在該窗口中，可以選

擇該用戶隸屬于哪個用戶組。

添加新的用戶組，選中一個用戶組時，

點擊屬性或雙擊該用戶組，會出現用戶組屬

性設置窗口，如下圖，在該窗口中，可以選

擇該用戶組包括哪些用戶。

圖4-6

操作權限設置：

“位開關”、“字開關”、“功能開關”、“數值輸入/顯示”、“文本輸入/顯示”、“配方傳輸”、“下拉列表”、“下拉清單”、“復合型功能開關”以上9種部件可進行操作權限設置；下圖為功能開關的具體范例。

圖4-7功能開關權限功能

圖4-8觸摸屏實際運行界面

用戶操作權限在運行時才體現出來，在進行操作之前首先要進行用戶登錄，登錄成功后該用戶才能進行所需的操作，完成操作后退出登錄（HSX10000.2），使操作權限失效。用戶登錄、退出登錄、運行時修改用戶密碼和用戶管理等功能的狀態(tài)顯示通過使用字狀態(tài)顯示控件（HSW10001值標識）來顯示當前的客戶狀態(tài)；對于“用戶登入”和“修改密碼”功能，組態(tài)已經內置的功能子畫面（畫面號1011和1012）做工程時可以直接調用。

五、結論（實施結果）

圖5-1設備HMI操作圖

圖5-2現場調試照片

通過現場調試，斜背式標簽引述家生產效率能夠達到誤差精度在0.1mm的誤差范圍以內，并且在350mm的印刷速度達到150pec/min以上?？蛻羲诘牡貐^(qū)主要印刷的印刷設備，如不干膠模切機等；現在對PS版印刷設備算行業(yè)內的高端印刷設備，而不干膠模切機作為比較早期的機型，所針對的客戶主要都是比較小型的個體用戶。對于當前經濟發(fā)展形勢，如果想要發(fā)展個體零售銷量必須將舊型號的機型機型功能或效率的提升才能夠繼續(xù)保持市場；使用永宏PLC不僅能夠節(jié)約設備的生產成本，并且能夠充分保障設備的穩(wěn)定性；同時，永宏市場上所提供的技術支持配合客戶開發(fā)新機型對于客戶也是一大優(yōu)勢。