一、概述
　　隨著計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及觸摸式電腦屏人機界面控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，在印刷包裝設(shè)備上正獲得廣泛地應(yīng)用。近幾年來，使印刷機的智能化、自動化控制更加先進和更加完善，印刷速度和套準(zhǔn)精度愈來愈高。印刷設(shè)備正向機電一體化、控制智能化，飛速向“三高”總目標(biāo)——高速、高效、高質(zhì)量方向邁進。例如瑞士紙發(fā)公司生產(chǎn)的ＷＩＦＡＧ７０型網(wǎng)絡(luò)式高速無軸驅(qū)動多色印刷機就具有２１世紀(jì)的先進水平。它采用典型的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為獨立控制層、組合控制層和生產(chǎn)信息管理層。獨立控制層由ＰＬＣ ＡＣ１１０網(wǎng)站和ＭＰＳ
Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＡｒｃＮｅｔ、ＳＥＲＣＯＳ環(huán)路、Ｍｏｄｂｕｓ等組成，完成印刷機、控制系統(tǒng)、電動機、控制面板之間的數(shù)據(jù)交換和操作過程的自動化。ＰＬＣＡＣ１１０網(wǎng)站中的模塊Ｃ１６７１作為主站的控制，既能準(zhǔn)確完成位置、張力、墨量和開關(guān)等傳感器及執(zhí)行裝置的狀態(tài)、信息等的采集和控制；又能確保各印刷單元獨立驅(qū)動的伺服電機同步控制。組合控制層將整個ＰＬＣ網(wǎng)絡(luò)通過Ａｄaｖｎｔ　Ｆｉｌｅｄｂｕｓ連同局域網(wǎng)絡(luò)，并在主控計算機的控制下實現(xiàn)共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，完成印刷過程的控制和管理。生產(chǎn)信息管理層則完成產(chǎn)品規(guī)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、工作編排、系統(tǒng)運行參數(shù)的預(yù)置以及打印出生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)報表等等。
　　該設(shè)備集成了三層網(wǎng)絡(luò)、四種現(xiàn)場總線和六種通信協(xié)議等先進技術(shù)，因而大大提高了印刷速度和套準(zhǔn)精度、改善了診斷、增加了處理數(shù)據(jù)總量，并可靠地實現(xiàn)了大范圍的高速實時信息集成和優(yōu)化控制。它將現(xiàn)代工程的系統(tǒng)論、信息論、控制論和智能論融為一體。因此彩色數(shù)字印刷機(包括無版數(shù)字印刷機和有版ＤＩ數(shù)字印刷機)之后，凹印設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化時代已經(jīng)到來，它勢必給印刷業(yè)帶來又一場重大變革。
　　順德市飛騰自動控制設(shè)備有限公司長期致力于各類印刷設(shè)備新產(chǎn)品的研究與開發(fā)，近期我公司與國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合研究、攻關(guān)，在國內(nèi)率先設(shè)計開發(fā)出ＦＬＹ-２０００Ｂ-Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)式電腦全自動無軸驅(qū)動凹印機。該機突出特點是：１?采用了先進的計算機主從式網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)和無軸驅(qū)動技術(shù)，以“數(shù)學(xué)軸”代替了傳統(tǒng)印刷機上的“機械軸”，實現(xiàn)了數(shù)字化套色控制，從而大大簡化了機械裝置的復(fù)雜程度，提高了套色控制精度和系統(tǒng)的可靠性；２設(shè)備的張力控制系統(tǒng)采用了ＰＬＣ可編程控制器整機控制，觸摸式電腦屏人機界面操作，系統(tǒng)自動化程度高，操作簡便，實用美觀，全方位參數(shù)設(shè)置，具有可操作性、高速穩(wěn)定性和耐久性等優(yōu)點。因此它是具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的集光、機、電、氣、液多種控制于一體的高科技、高附加值新產(chǎn)品，標(biāo)志著與國際最新技術(shù)同步，可與目前世界上先進的同類產(chǎn)品媲美。
　　二、網(wǎng)絡(luò)式無軸驅(qū)動凹印機控制系統(tǒng)
　　網(wǎng)絡(luò)式電腦全自動無軸驅(qū)動凹印機控制系統(tǒng)大致可分為整機程序控制、套色控制、張力控制和其他控制四部分：
　　１．整機程序控制：包括ＰＬＣ可編程控制器和主控制柜。
　�。玻�套色控制：套色控制系統(tǒng)由計算機、運動控制器、光電傳感器、零位傳感器、套色伺服電機等構(gòu)成，用于實現(xiàn)對凹印機的印前對版和自動套色功能。其構(gòu)成如圖１所示。系統(tǒng)采用主從式網(wǎng)絡(luò)化控制方案，各印刷單元的套色偏差由與版輥相連的伺服電機直接控制。端點控制器可以接收光電信號和脈沖編碼器信號，并實現(xiàn)對伺服電機的控制。光電傳感器用于檢測套色偏差，伺服電機可實現(xiàn)版輥回轉(zhuǎn)位置的精確控制。計算機是系統(tǒng)的核心，可以通過網(wǎng)絡(luò)與各端點控制器進行數(shù)據(jù)交換，并根據(jù)套色偏差和套色控制模型，實現(xiàn)套色電機之間的協(xié)調(diào)控制和狀態(tài)監(jiān)測。該系統(tǒng)的主要特點是：
　�。ǎ保┧欧�電機直接與版輥軸相連，套色控制精度高。傳統(tǒng)的凹印機是由主電機、主傳動軸、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)帶動各印刷單元版輥一起張轉(zhuǎn)動，套色偏差主要通過帶動各印刷單元的套色調(diào)節(jié)導(dǎo)輥垂直上升或下降，調(diào)節(jié)版輥間承印物料的長度，使套色偏差趨近于零以實現(xiàn)套色控制。主要問題是機械傳動環(huán)節(jié)多，制造安裝調(diào)試復(fù)雜，傳動精度難以保證，從而影響套色精度。在本系統(tǒng)中各版輥分別由伺服電機控制，由主計算機據(jù)套色偏差和套色控制模型實現(xiàn)數(shù)字化套色控制，以“數(shù)字軸”代替了傳統(tǒng)印刷機上的“機械軸”，大大降低了系統(tǒng)機械裝置的復(fù)雜性，即具有印前對版功能，又提高了系統(tǒng)的套色精度和自動化程度。
　�。ǎ玻┚W(wǎng)絡(luò)化控制方案，既提高了系統(tǒng)套色控制的靈活性，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，制造、安裝、維護方便。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化方案，主計算機和端點控制器之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，與傳統(tǒng)的套色控制系統(tǒng)相比，大大減少了現(xiàn)場設(shè)備之間聯(lián)線的數(shù)量，既使整個系統(tǒng)的可靠性增加，又使得控制系統(tǒng)的控制集中在系統(tǒng)軟件方面，使控制系統(tǒng)的制造、安裝和維護的復(fù)雜度大大降低。為使系統(tǒng)的使用維護簡單，控制軟件只設(shè)計了系統(tǒng)設(shè)置，印前對版、印刷控制和狀態(tài)監(jiān)測四個程序模塊。
　�。常畯埩�控制；本機張力控制采用四段統(tǒng)一控制方式的全閉環(huán)自動張力控制系統(tǒng)。機器由ＰＬＣ可編程控制器整機運轉(zhuǎn)控制，人機界面采用ＨＩＴＥＣＨ觸摸屏進行運轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定和顯示、放卷、放卷牽引、收卷牽引、收卷采用主控制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。四段張力即指放卷張力、放卷牽引張力、收卷牽引張力、收卷張力等四部分張力。所有四段張力均通過矢量電機來實現(xiàn)張力自動控制。在收料單元操作盤上裝有ＨＩＴＥＣＨ觸摸屏，可進行速度、張力、卷徑等參數(shù)的設(shè)定，還可隨時顯示速度、張力等參數(shù)情況。另外。操作人員可在機器的任何部位進行啟動、加速、減速或停止操作，操作非常便利。在放料、收料墻板上除裝有張力控制操作盤外，還裝有整臺機器啟動、停止及緊急停止開關(guān)。由于采用矢量電機收料，控制的速度范圍較寬，無論在低速還是高速都具有良好的性能，可實現(xiàn)錐度張力控制，收卷效果極佳。
　�。矗�其他控制：包括高速不停機全自動接料及切料，收、放卷預(yù)驅(qū)動，安全自動報警及長度自動計數(shù)和顯示控制功能等等。
　　三、網(wǎng)絡(luò)式無軸驅(qū)動凹印機的主要結(jié)構(gòu)、功能及特點
　　1．放卷單元主要結(jié)構(gòu)
　　放卷單元分為獨立式雙臂雙工位旋轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)，換卷時接料采用自動裁切接料，操作方便，放卷部控制采用了兩個功率為４Ｋｗ的矢量電機，分別驅(qū)動兩個料軸，由于采用矢量電機，控制的速度范圍較寬，精度高，無論低速還是高速都具有良好的性能，放卷張力可由放料處的擺動輥進行反饋構(gòu)成閉環(huán)進行自動控制。在操作面有一減速機驅(qū)動回轉(zhuǎn)臂作正反兩個方向３６０°回轉(zhuǎn)、定位控制。放料軸采用氣漲軸方式，料卷橫向調(diào)整采用手輪蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。
　　該部分主要包括：ａ.放卷張力控制器，ｂ.放卷擺動器；ｃ.放卷預(yù)驅(qū)動矢量電機，ｄ.擺動輥位移檢測裝置，ｅ.回轉(zhuǎn)臂減速機；ｆ.自動裁切換料裝置。其特點是：
　�、賳�動提速過程：啟動瞬間，張力需克服卷料較大的靜態(tài)摩擦，因此此時放卷矢量電機制動力量較小，同樣加速過程，張力需克服卷料的動態(tài)摩擦，同時還需克服卷料加速阻力故此時放卷矢量電機制動力應(yīng)比勻速運轉(zhuǎn)所需要的較小。
　�、趧蛩龠\轉(zhuǎn)過程：放卷張力控制器通過放料處擺動輥的反饋構(gòu)成閉環(huán)，控制放卷矢量電機得穩(wěn)定放卷張力；同時放料擺動輥還有助于消除卷料不同心。
　�、弁�機減速過程；放卷矢量電機制動力需制動卷料慣性力，同時還需保持卷料恒定張力，故此時放卷矢量電機制動力應(yīng)比勻速運轉(zhuǎn)過程中所需要的較大。
　　2.進料牽引單元主要結(jié)構(gòu)
　　進料牽引為雙輥對滾式，包括一鋼輥和一橡膠壓輥，其中鋼輥單獨由一個功率為１.５Ｋｗ的伺服電機進行驅(qū)動，橡膠壓輥由兩個氣缸實現(xiàn)離合壓，壓力可調(diào)。進給張力由伺服電機擺動輥和自動張力控制器進行閉環(huán)控制，并由中央控制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。該部分主要包括：ａ.進料牽引張力控制器；ｂ.進料伺服電機擺動輥；ｃ.進料牽引伺服電機；ｄ.擺動輥位移檢測裝置；ｅ.氣動裝置；ｆ.進料牽引輥。其特點是：
　　①啟動提速過程：啟動瞬間，根據(jù)進料伺服電機擺動輥的位置，進料牽引伺服電機線速度設(shè)置比版輥線速度大、相同、小三種狀態(tài)。
　　②勻速運轉(zhuǎn)過程：進料牽引張力控制器通過進料處擺動輥的反饋構(gòu)成閉環(huán)，根據(jù)版輥線速度控制伺服電機得到穩(wěn)定放卷張力。
　　③停機減速過程：進料牽引張力控制器通過進料處擺動輥的反饋構(gòu)成閉環(huán)，根據(jù)版輥線速度控制伺服電機得到穩(wěn)定放卷張力。