西门子CPU主机模块6ES7212-1HE40-0XB0

模切压痕属于印（刷）后（期）加工的一项重要生产工艺，用于各类印刷品压切成单个图形或表面的整饰加工，模切质量的好坏直接影响整个产品的市场形象。 

在众多印后设备品种中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机等产品。近年来，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。制造全自动和半自动模切机的企业也越来越多。其中就有瑞安市鹤翔印刷机械制造有限公司等温州企业。在温州的模切机行业中大多使用日系的伺服系统。瑞安巨丰机械厂使用台达的B 系列伺服系统的成功，为台达伺服在温州模切机行业的推广起到了积极推动作用。

2 模切工艺 

模切机，主要用于纸品类包装装潢工业中的商标、纸盒、贺卡等的模切、压痕和冷压凸作业，是印后包装加工成型的重要设备。模切机的工作原理是利用钢刀、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。若是将整个印品压切成单个图形产品称作模切；若是利用钢线在印品上压出痕迹或者留下弯折的槽痕称作压痕；如果利用阴阳两块模板，在印品表面压印出具有立体效果的图案称为凸凹压印，以上可以统称为模切技术。 
模切压痕技术是按模型压痕和按模版压切两种加工技术的综合统称，其原理是在定型的模具之内，通过施加压力的大小，使印刷载体纸张受力陪位产生压缩变形或是断裂分离。模切压痕设备（简称模切机）的主要机件是模切版台和压切机构。被加工板料就是处于这二者之间，在压力作用下完成模切的整饰技术处理。模切压痕版有不同的类型和相对应的压切机构，使模切机分为平压平型、圆压平型和圆压圆型三种基本类型。而平压平模切机又因为有版台及压版的方向位置不同之别，可分为立式和卧式两种。 

模切工艺是包装印刷品*常用到的一道工艺，就是用模切刀根据产品设计要求的图样组合成模切版，在压力的作用下，将印刷品或其他板状坯料轧切成所需形状或切痕的成型工艺。压痕工艺则是利用压线刀或压线模，通过压力的作用在板料上压出线痕，或利用滚线轮在板料上滚出线痕，以便板料能按预定位置进行弯折成型。通常模切压痕工艺是把模切刀和压线刀组合在同一个模板内，在模切机上同时进行模切和压痕加工的工艺，简称为模切。工艺介绍模切压痕的主要工艺过程为：上版→调整压力→确定规矩→粘贴橡皮条→试压模切→正式模切压痕→清废→成品检查→点数包装。 

3 台达自动化解决方案 

3.1控制系统的组成 

根据模切工艺的控制要求，基于台达机电自动化技术平台的模切机控制系统由台达PLC、人机界面、变频器、伺服控制器等单一自动化平台集成： 

（1）台达的伺服控制器：B系列1KW 中惯量伺服； 
（2）台达的变频器： VFD022B43A； 
（3）台达的PLC: DVP12SC； 
（4）台达的人机界面（HMI）: DOP-A57BSTD。 

3.2 人机界面 

系统中的触摸屏用于人机交互操作（设置参数/状态状态等）；PLC主要作为伺服定长控制和变频器模切以及定长裁切控制的控制元件；伺服系统用于定长控制；变频器用于模切控制。另外还用张力控制器控制收放卷的恒张力。主监控操作画面参见图1和图2。

 
图1主监控操作画面（1）

 
图2主监控操作画面（2）

3.3 运动控制 

（1）伺服系统运行强度。系统要求伺服能频繁启停，且保证高速高精。每分钟启停在240次以上，精度在0.1MM以下。经调整参数我们B系统伺服完全能满足要求。 

（2）变频器运行强度。系统要求变频器能快速起停以提高模切速度，以及保证停止时模切头不会过冲。 通过放大变频器功率（2.2KW 变频器+1.5KW电机），增加变频器的刹车电阻。变频器加减速时间可以调整到0.1秒。保证快速启停。 

3.4调试与运行 

（1）张力限制。收放卷张力合适才能保证伺服定长精度，才能确保收放卷电机的长寿命，否则电机会应发烫严重而影响使用寿命。 
（2）减低负载提高精度。伺服定长**能设定加减速时间的PLC指令，这样可以降低伺服负载和提高定长精度。 
（3）减速时间。变频器加减速时间一定要短，才能提高生产效率和停机不会过冲。

1 引言 

XJ4142大全张四色胶印机是河南新机股份有限公司自行研发的光、机、电、气一体化产品，在国内大幅面胶印机领域处于领先地位。机器按功能划分为四个组成部分：输纸机组；主传动系统；四个颜色印刷机组、收纸机组。机器的工艺流程是：裁切好的纸张由输纸机输送到第一色印刷机组，先经过规矩定位后再依次通过四个印刷机组的印刷，*后传到收纸机，把印刷完的纸张收集整齐。 

机器全长十二米，分布配置十二个操作面板。机器全套包括：两个纸台升降电机；两个吸纸风泵；一个油泵；一个喷粉泵；一个空压机；四个出水辊电机和一个主电机；电磁阀和电磁铁二十二个。机器上还有大量的用于监控的光电开关和用于安全保护的限位开关。这些电器件主要分布在机器的传动侧和操作侧分布安装。由于电器件不集中，如果只采用一个电柜安装一个PLC组成控制系统，那么机器离电柜较远的那部分到电柜的连接线会很多且距离长。 

2 台达EH系列PLC通讯功能构建的新型控制系统 

2.1 方案设计 

根据以上对新机XJ4142胶印机和台达EH系列PLC功能的分析，我们与中达电通公司合作，提出了一种采用两个EH系列PLC分别作为主站和从站，把台达文本显示器、人机界面及四个B型变频器与PLC通过通讯口连接在一起，构建成新型电控系统。 
台达EH系列PLC采用双处理器芯片设计架构，运算处理速度非常快。它除了两个内置的串联通讯口（COM1：RS-232，COM2：RS-485）外，还可以扩展一个通讯口COM3。在指令的处理速度方面接近国外的高档PLC，而内置通讯口比国外品牌多。台达DVP—PLC专门对RS-485通讯口开发了多种MODBUS串联通讯便利指令，其中台达EH系列PLC具有EASY bbbb功能，可以在台达PLC、变频器之间进行组网控制。 

2.2系统的特点 

（1）主电机为全机各个部分提供传动动力，要求低速能满负荷启动，机器印刷时要求速度可以调节并且速度稳定性要好，所以选用台达V系列高性能磁束矢量控制变频器。 

（2）胶印机在纸张上印刷时需要先给印版上水和上墨，版面上的水量在印刷时需要经常调节，所以选用四个台达B系列变频器来控制四个印刷机组的出水辊电机的速度。 

（3）本机设有一个主控制台电箱和一个主电柜，主控制台电控箱在输纸机的操作侧，主电柜在传动侧；其中主站PLC在主控制台电箱里，从站PLC在主电柜里。主站PLC主要用于输纸机和一二色印刷机组的信号采集及处理。从站PLC主要用于主电机变频器控制、三四色印刷机组和收纸机的信号采集及处理。主站PLC和从站PLC通过RS-485通讯线连接。主控制台电箱里还有一二色印刷机组的出水辊变频器，主电柜里有主电机变频器和三四色印刷机组的出水辊变频器。一二色出水辊变频器和主站PLC采用RS-485通讯线连接和控制。三四色出水辊变频器和主站PLC采用RS-485通讯线连接和控制。这样四个印刷机组的出水辊变频器和从站PLC都作为从站和主站PLC就组成了RS-485通讯网络。利用台达PLC的EASY bbbb功能可以实行1：N控制。主电机变频器从安全可靠方面考虑仍采用I/O控制，参见图1。

 
图1 电控柜

（4）显示采用台达TP04文本显示器和DOP-AE10THTD人机界面，文本显示器在主控制台上，主要显示和调节机器速度，显示印刷计数，机器运行状态监示和故障指示。人机界面在机器*后边的看样台上。除了有文本显示器显示的内容外，还可以对机器进行操作，四个印刷机组的水量可以在这里集中显示和调节，还可以对四个机组的印版进行套准显示和调节。文本显示器和主站PLC的COM1口采用RS-232通讯，人机界面和主站PLC的扩展通讯口COM3采用RS-485通讯，主画面设计参见图2。

 
图2 人机界面

3 控制系统结构 

3.1硬件系统构架

3.2 通讯控制软件构架 

利用PLC EASY bbbb编程实现1：N主从通讯控制软件构架：

4 技术参数设计 

4.1 变频器参数设计 

水辊变频器参数；设定频率和运行控制来源为通讯RS485输入，设定通讯站号，通讯传送速度，通讯资料格式。变频器里设置的通讯传送速度、通讯格式必须与主站PLC里程序设定的通讯传送速度、通讯格式相同。 

4.2 工艺参数设计 

工艺参数人机界面设定；人机部分主要实现人参与控制系统的途径。它主要包括：显示部分、设定部分、操作部分、历史故障部分；其中设定主要是主机速度设定、四色机组水量设定、四色机组印版套准定位。 

5 调试总结 

变频器里设置的通讯传送速度、通讯格式必须与主站PLC里程序设定的通讯传送速度、通讯格式相同。 

台达PLC bbbb设置为自动模式并启动后，主站就开始侦测所有连接的从站共有几台。为了提高通讯连接的可靠性，在主站PLC的程序里加入一段延时程序，等整个系统上电稳定后，再启动PLC bbbb。 

当个别从站工作不正常时，为了检查这些从站是否与主站PLC通讯连接成功，可以用电脑连上主站PLC，在台达PLC编程软件里采用“装置监控”命令，分别监视各从站是否有bbbb连接的标志寄存器