基于Kinco伺服的Profibus總線系統(tǒng)解決方案的應(yīng)用研究

一、前言

柔性版印刷機(jī) （flexographic press）， 就是使用柔性版、通過(guò)網(wǎng)紋傳墨輥傳遞油墨完成印刷過(guò)程的機(jī)器。目前柔性版印刷機(jī)已經(jīng)成為包裝印刷行業(yè)的主力軍廣泛應(yīng)用于環(huán)保印刷包裝行業(yè)，如食品、醫(yī)療、書刊、化妝品等行業(yè)的標(biāo)簽、包裝紙、紙袋、紙盒、紙杯等印刷加工。該設(shè)備應(yīng)用范圍廣，能適用于銅版紙、卡紙、拷貝紙、鋁箔、不干膠、無(wú)紡布及BOPP、PET塑料薄膜等多種材料的印刷。整機(jī)配套了印刷、模切、壓痕、打孔、折頁(yè)、排廢、斷平張、分切、燙金、覆膜、不干膠剝離印刷及復(fù)合等機(jī)組，全面采用伺服單軸傳動(dòng)控制技術(shù)與閉環(huán)張力控制，印刷張力穩(wěn)定，套位準(zhǔn)確，操作方便，完全滿足各種印刷場(chǎng)合需要。其中網(wǎng)輥與版輥間的壓力控制是整條生產(chǎn)線的核心關(guān)鍵設(shè)備，它的壓力控制精度直接影響到噴墨多少，從而決定了印刷成品的質(zhì)量。早期柔性版印刷機(jī)合壓控制采取機(jī)械傳動(dòng)控制，印花精度低，機(jī)械傳動(dòng)噪音大，使用壽命短。20世紀(jì)90年代末，開(kāi)始采用電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)控制模式，印花精度和速度大為提高。與之配套的控制系統(tǒng)構(gòu)成方式多種多樣。本文介紹的是基于Kinco伺服在卷筒式柔印機(jī)合壓控制上Profibus總線系統(tǒng)解決方案。

二、工藝介紹

于上圖所示，各組印刷單元的網(wǎng)輥與版輥各分別由左右兩側(cè)的伺服控制，當(dāng)收到全機(jī)中央控制系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)時(shí)迅速網(wǎng)輥下降，版輥向內(nèi)到合壓位置，根據(jù)印刷產(chǎn)品的不同精確微調(diào)從而實(shí)現(xiàn)精確壓力控制！

單組印刷單元系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如下

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

四、系統(tǒng)要求：

◆ 單組印刷單元間必須保證定位準(zhǔn)確，定位精度為0.5mm；

◆ 主HMI通過(guò)Profibus總線監(jiān)視單組印刷單元伺服運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示各個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀況；單組的工藝參數(shù)也可通過(guò)單組HMI設(shè)置！

◆ 自動(dòng)模式下，各組印刷單元必須在同一時(shí)間啟動(dòng)，同一時(shí)間到達(dá)位置！時(shí)間誤差不超過(guò)500毫秒！

◆ 自動(dòng)模式下，任一電機(jī)有故障報(bào)警，該組立即停止工作（根據(jù)需要甚至其他所有印刷單元也立即停止）！時(shí)間誤差不超過(guò)100毫秒！

◆ 所有工藝操作可在主控制臺(tái)操作，也可單組手動(dòng)微調(diào)，方便維護(hù)及檢修，保養(yǎng)！

五、實(shí)現(xiàn)方式：

◆ 西門子S7-300 PLC通過(guò)Profibus總線控制功能，簡(jiǎn)化了編程，解決了采用脈沖方向控制方式，接線眾多，丟脈沖導(dǎo)致定位精度不準(zhǔn)，抗干擾能力差等缺點(diǎn)；

◆ 系統(tǒng)配置Profibus總線最快12Mbps的速度保證了控制精度，以柔印機(jī)最少配置八組印刷單元32軸系統(tǒng)為例，主控制單元信號(hào)能夠在100毫秒之內(nèi)傳遞到所有32軸，極好的保證了系統(tǒng)的同步啟動(dòng)，因此系統(tǒng)誤差很小，印刷精度高 。

六、系統(tǒng)配置：

七、方案特點(diǎn)

◆ Kinco最新上市的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高磁密度電機(jī)，以絕對(duì)的300%功率過(guò)載，真正的IP65防護(hù)等級(jí)，極低的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 精美的外觀設(shè)計(jì)獲得客戶的喜愛(ài)；

◆ 系統(tǒng)印刷誤差更小，印刷速度更快，工作效率高；

◆ 通訊速度快：Profibus總線最快12Mbps的速度，大大縮短了通訊時(shí)間，提高了系統(tǒng)速度，克服了傳統(tǒng)485通訊方式通訊速度慢，交換數(shù)據(jù)量少，容易造成系統(tǒng)通訊堵塞的缺點(diǎn)；

◆ 編程及其維護(hù)工作量少：以往的控制方式是每個(gè)印刷單元都有一個(gè)單獨(dú)的PLC來(lái)控制伺服，且要保證兩臺(tái)伺服完全同步，所以該單元的PLC是需要進(jìn)行獨(dú)立編程的。因此系統(tǒng)的工作量大且繁瑣，同時(shí)故障點(diǎn)增多，導(dǎo)致系統(tǒng)維護(hù)工作量增加；本系統(tǒng)則是所有的控制編程都在主CPU上完成而且編程都采用模塊化編程閱讀維護(hù)非常的簡(jiǎn)單。設(shè)備故障只需更換相應(yīng)的故障設(shè)備就可，無(wú)需再次下載程序。不同的工藝要求也僅僅需要輸入不同的工藝參數(shù)即可，無(wú)需另行編程。

◆ 便利化操作：所有單元的伺服驅(qū)動(dòng)器均直接連接到Profibus總線上，主CPU對(duì)各組印花單元的參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、管理能力進(jìn)一步加強(qiáng)，簡(jiǎn)化了操作并且維護(hù)極其簡(jiǎn)單；

◆ 強(qiáng)大的故障檢測(cè)及處理能力 ：主CPU通過(guò)Profibus總線實(shí)時(shí)監(jiān)控伺服運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)把狀態(tài)信息、故障信息傳送到HMI上顯示出來(lái)，同時(shí)主CPU能夠根據(jù)每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生故障而對(duì)總線上其它從站采取相應(yīng)處理。

八、總結(jié)

Kinco伺服在柔性版印刷機(jī)中合壓控制的Profibus總線解決方案目前已經(jīng)成功在國(guó)內(nèi)幾家大型柔印機(jī)廠商得到成功應(yīng)用，是Kinco ED系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器與Kinco SMH系列高磁密電機(jī)的完美結(jié)合應(yīng)用！