NL_650印刷机电气控制系统技术改造方案
日期：2007-11-4 20:11:03 来源：本站整理
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进口NL_650凹版印刷机在我国烟包行业有着广泛的应用，九十年代进口的NL-650型凹版印刷机主要采用机械长轴传动方式，通过机械齿轮变速和分配机械动力驱动引入牵引、引出牵引和各个印刷单元，各个印刷单元之间的精确相位同步是通过机械长轴及相同的齿轮减速比实现的，经过长期使用后，由于传动齿轮的机械磨损导致印刷精度下降，严重影响产品质量。随着印刷行业特别是烟包印刷对更高精度、更高生产效率以及多规格、小批量及降低成本需求的不断增长，这已经严重制约了生产的发展。另外，随着计算机和电子技术的高速发展，由运动控制系统和智能伺服系统构成的电子长轴传动（独立传动）系统在各种印刷机上已取得广泛的应用，并且印刷机采用电子长轴技术的已成为印刷设备制造行业的发展方向。
电子长轴与传统的机械长轴相比，具有以下的优点：
1）非常高的刚性；
2）具有更高的精度；
3）灵活性大，增加色组及加工单元非常方便；
4）能耗明显降低；
5）宽范围电子齿轮的调整（1：65000到65000：1）；
6）没有随着机械长轴传递的扭性干扰。
鉴于NL-650印刷机在国内使用的现状，我司提出了采用德国博世力士乐公司生产的具有世界领先水平的印刷及纸张处理专用控制系统SYNAX200和数字智能伺服系统对其电气控制系统的改造。SYNAX200是一种可分散系统，它给人们提供了技术上和经济上最佳的解决方案，主控轴和随动轴因此不再依靠机械而是电子系统结合在一起。通过SYNAX200系统，我们可以用数字智能传动装置代替齿轮，用光缆代替机械长轴，让PPC（运动控制系统）控制器实现主控轴的功能。具体改造方案如下：
本改造方案主要针对张力引入、六个印刷单元、张力引出和模切等十一个单元，系统的控制信号通过外部I/O点与原上位机相联系，操作方式不作改变（若时间许可，可将原控制系统的上位机省略，系统所有的控制均由运动控制器集成的PLC完成），具体由如下各部分组成：
一、系统构成如下图所示：
二、PPC运动控制器及逻辑运动控制器PLC
PPC运动控制器是SYNAX200系统的主控单元，它可提供ELS电子长轴（虚拟主轴或实轴方式）的功能来取代机械主轴，ELS电子长轴的功能是按按上位机的要求给出速度和位置命令，实现一个虚拟的电子传动长轴---虚拟主轴，虚拟主轴履行生成算术主轴位置的功能。主轴位置以模数格式计算，范围从0到360度，循环传送到各个随动轴。而随动轴可以根据需要跟随主轴走相位同步模式、速度同步模式、电子凸轮模式、空运转模式、设置模式。在这里，我们可以按照在SYNAX200系统中设定好的加速度和急停加速度等参数对整机进行控制。同时，还可以对系统中的各个伺服电机根据生产工艺需要进行分别控制，如相位调整、张力控制、空运转控制等。PPC内集成有PLC，其间的无缝连接，使PLC可以快速而准确地利用PPC的各种功能，也可以非常灵活的控制各个驱动单元和印刷机中其它相关电气设备，这就使得SYNAX系统具有极大的柔性，满足印刷工艺的各种控制要求。
SYNAX200系统还具有以下的辅助功能：
1、空运转模式：
在原来机械实轴的方式下，印刷单元在空运转时需脱开连接其他运动部分的离合器。在电子轴的控制方式下，在空运转模式时，印刷单元可预先设定为独立于主控轴工作。空运转时系统只需控制印刷单元的电机运转即可。
2、设置模式：
在设置模式下，可自动移动到可编程位置，例如设定和机械重新组合的位置。
3、张力控制:
SYNAX200带有张力控制功能，驱动器的模拟量输入通道通过接收张力传感器的数值，通过PI调整以达到设定值。
4、套准功能:
取消原来套色系统的执行机构，套色系统的调整信号进入PLC，PLC根据采集到的信号通过调整印刷单元的伺服电机相位进行套色。
5、预套准功能（可选）:
通过PLC及PPC协同工作，实现停机预套准功能，使快速进入自动套准成为可能，大大节省原料及进入自动印刷的时间。
三、伺服驱动器
选用德国博世力士乐最新一代的数字智能驱动器IndraDrive。
四、伺服电机
选用德国博世力士乐的高性能的伺服电动机。
五、可视化人机界面
此次增加的人机界面BTV40是工业控制计算机，在BTV40上可以进行PLC的编程，运动控制系统参数的设置和监控画面的制作等。通过人机界面，我们可以设置如印版周长、齿数、模切滚周长、模切入周长、模切出周长和张力辊周长等各种运行参数。除此之外，我们还可以通过人机界面监视系统的运行情况，如运行状态、速度、扭矩监控和系统报警等，系统报警画面可以帮助维护工程师快速地诊断系统故障。
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电子长轴与传统的机械长轴相比，具有以下的优点：
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1）非常高的刚性；
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2）具有更高的精度；
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3）灵活性大，增加色组及加工单元非常方便；
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4）能耗明显降低；
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5）宽范围电子齿轮的调整（1：65000到65000：1）；
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6）没有随着机械长轴传递的扭性干扰。
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鉴于NL-650印刷机在国内使用的现状，我司提出了采用德国博世力士乐公司生产的具有世界领先水平的印刷及纸张处理专用控制系统SYNAX200和数字智能伺服系统对其电气控制系统的改造。SYNAX200是一种可分散系统，它给人们提供了技术上和经济上最佳的解决方案，主控轴和随动轴因此不再依靠机械而是电子系统结合在一起。通过SYNAX200系统，我们可以用数字智能传动装置代替齿轮，用光缆代替机械长轴，让PPC（运动控制系统）控制器实现主控轴的功能。具体改造方案如下：
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本改造方案主要针对张力引入、六个印刷单元、张力引出和模切等十一个单元，系统的控制信号通过外部I/O点与原上位机相联系，操作方式不作改变（若时间许可，可将原控制系统的上位机省略，系统所有的控制均由运动控制器集成的PLC完成），具体由如下各部分组成：
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一、系统构成如下图所示：
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二、PPC运动控制器及逻辑运动控制器PLC
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PPC运动控制器是SYNAX200系统的主控单元，它可提供ELS电子长轴（虚拟主轴或实轴方式）的功能来取代机械主轴，ELS电子长轴的功能是按按上位机的要求给出速度和位置命令，实现一个虚拟的电子传动长轴---虚拟主轴，虚拟主轴履行生成算术主轴位置的功能。主轴位置以模数格式计算，范围从0到360度，循环传送到各个随动轴。而随动轴可以根据需要跟随主轴走相位同步模式、速度同步模式、电子凸轮模式、空运转模式、设置模式。在这里，我们可以按照在SYNAX200系统中设定好的加速度和急停加速度等参数对整机进行控制。同时，还可以对系统中的各个伺服电机根据生产工艺需要进行分别控制，如相位调整、张力控制、空运转控制等。PPC内集成有PLC，其间的无缝连接，使PLC可以快速而准确地利用PPC的各种功能，也可以非常灵活的控制各个驱动单元和印刷机中其它相关电气设备，这就使得SYNAX系统具有极大的柔性，满足印刷工艺的各种控制要求。
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SYNAX200系统还具有以下的辅助功能：
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1、空运转模式：
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2、设置模式：
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在设置模式下，可自动移动到可编程位置，例如设定和机械重新组合的位置。
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3、张力控制:
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SYNAX200带有张力控制功能，驱动器的模拟量输入通道通过接收张力传感器的数值，通过PI调整以达到设定值。
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4、套准功能:
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取消原来套色系统的执行机构，套色系统的调整信号进入PLC，PLC根据采集到的信号通过调整印刷单元的伺服电机相位进行套色。
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5、预套准功能（可选）:
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通过PLC及PPC协同工作，实现停机预套准功能，使快速进入自动套准成为可能，大大节省原料及进入自动印刷的时间。
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三、伺服驱动器
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四、伺服电机
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五、可视化人机界面
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此次增加的人机界面BTV40是工业控制计算机，在BTV40上可以进行PLC的编程，运动控制系统参数的设置和监控画面的制作等。通过人机界面，我们可以设置如印版周长、齿数、模切滚周长、模切入周长、模切出周长和张力辊周长等各种运行参数。除此之外，我们还可以通过人机界面监视系统的运行情况，如运行状态、速度、扭矩监控和系统报警等，系统报警画面可以帮助维护工程师快速地诊断系统故障。
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