台达中型PLC AH500在12轴圆网印花机上的应用

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　　项目背景

　　圆网印花机是一种使用圆形镍网在白色坯布上连续印制各色图案的专用加工设备，工作原理类似套色印刷机。圆网印花是利用刮刀使圆网内的色浆在压力的驱使下印制到织物上去的一种印花方式。圆网印花有几个重要方面不同于其他筛网印花方法。圆网印花与滚筒印花一样，系连续工序，印花织物通过宽橡胶带被输送到不断运动中的圆网花筒下面。筛网印花中，圆网印花的生产速度最快。超过20套色的圆网印花机也已经生产出来，这种印花方法正慢慢取代滚筒印花。圆网印花最重要的环节是套色，本文介绍用台达中型PLC AH500实现12轴同步套色印刷，台达AH10PM模块可以实现多轴控制，满足同步控制要求。

　　工艺分析


　　圆网印花机主要有以下三个装置组成：

　　1. 进布装置 圆网印花机进布装置有布车进布和布卷进布两种。布卷进布时，可将摆动式引布辊压在布卷上，依靠引布辊转动把布导入印花装置。进布时被织物随循环运行的橡胶导带前进而完成印花。此导带先经给胶辊在表面涂一层热塑性树脂薄层，可平整地粘贴织物。如图二。


　　2. 印花装置 圆网印花装置包括圆网、刮刀、给浆装置等。如图三。


　　■ 圆网是印花机的花版。为了提高圆网的弹性，减少承受的压力，圆网要偏离支撑辊中心线安装，一般要偏离16mm左右。每一圆网机座有一示读装置，可显示出各方向上所受的刮刀的压力。

　　■ 刮刀圆网印花机的刮刀安装在圆网中心线上的刮刀架上。圆网印花机的刮刀压力和位置可以调节，以适应各种花型和各种厚、薄色浆的织物印花。

　　■ 印花装置圆网印花机是自动给浆。每一圆网都配有给浆系统。供应色浆时，将机台上塑料管一端套在金属给浆管上，而机外另一端软管插入色浆桶内，用泵输入圆网，由电极自动控制色浆液面的高度。

　　3. 烘干和摆布装置 圆网印花机采用松式热风烘干。印花后即和橡胶导带分离，导入烘干部分，松式平放在涤纶网上，经热风烘干出布。出布由电动摆布轴牵引落入布车内。如图四。


　　控制要点

　　1. 控制系统设计原理

　　本次圆网印花机是12轴印刷，12轴圆网需要位置同步套色，主机在加减速过程中，12轴印花棍需要精确同步跟随。在套色出现偏移时，需要实时调整轴位置。主要的控制要求如下:

　　■ 12轴同步跟随控制

　　印花棍需要与橡胶导带速度同步，橡胶导带由变频器带动主电机经过1/25.5的减速箱控制。跟随主轴安装在主电机后，编码器的分辨率为1024P/R。将编码器信号接到AH10PM的X0.8和X0.9端子，AH10PM可以带6个轴，所以需要两个AH10PM，编码器信号可以并到AH10PM端子上。在AH10PM可以建立主从电子齿轮关系的运动程序。

　　■ 网头单独运行

　　这个功能可以通过在AH10PM里建立虚主轴，让12个网头跟随虚主轴。虚主轴进行JOG或者变速运动，因12个轴与虚主轴之间建立了主从关系，12个网头就会跟随虚主轴运动。在正常生产时，让虚主轴跟随主编码器运动，而虚主轴一直与12个轴保持主从关系，即使在不同情况下都是同步关系。

　　■ 对花纠偏

　　在印花过程中，会因布的张力大小、导带与布之间的摩擦力、圆网变形等情况，造成套色偏移。需要通过纠正网头与导带之间的相位把花色重新对准。我们通过虚主轴与12个轴建立了电子齿轮的关系，在需要进行纠正时，可以实时更改电子齿轮的分子。工艺上纠偏分为快进、快退、慢进、慢退，只要设定不同大小的齿轮比就可以实现。

　　■ 触摸屏、模拟量、I/O点控制

　　圆网印花机的各个装置如烘箱、水气阀、摆布变频器、导带上下、纠偏快进快退慢进慢退按钮都是通过台达DVP-ES2与AH500 CPU进行PLC-link通讯，再由AH500 CPU与AH10PM进行数据交往，把外部信号读进来，更改相应的变量实现控制。

　　2. 硬件架构

　　根据以上系统要求构建以下硬件架构如图五、图六和图七：




　　需要注意，在实际现场整个电柜的干扰问题。AH10PM的高速计数器的端子是集电极输入，AH10PM的前四轴脉冲输出是差分形式，后两轴脉冲输出是集电极输出，集电极很容易受到外部的干扰，并且主编码器建议使用推挽的输出方式，屏蔽层要单端接地，整个电柜需要良好的接地，否则很容易造成模块与模块间的位置偏差。

　　3.软件架构

　　根据以上系统要求可以构建以下的运动程序架构如图八：


　　系统在正常运行时，虚拟主轴跟随主编码器运行，通过改变主编码器与虚拟轴之间的齿轮比，可以在触摸屏里调整导带与网头摩擦系数。当产生套色偏移时，可以调整虚拟主轴与从轴之间的齿轮比来调整导带与网头之间的相位。

　　当需要单动网头时，可以直接JOG或者变速运动虚拟主轴，从轴同样会跟随虚拟主轴速度运动。

　　4.PLC-Link与AH500背板数据交换

　　在本案例中，所有的外部I/O点都是接到台达DVP-ES2小型PLC里，再由PLC-Link传到AH500 CPU里。PLC-Link为透过RS485 的联机来进行数据交换的网络机制。台达AH500是图形化规划接口，提供PLC-Link与Ether Link的主机数据交换，便利快速的功能、简单的填表与设定，即可以在免程序撰写下达成复杂的数据交换通讯功能，针对OEM 设备集中收集信息至 FMCS 或 ERP 的应用需求，特别有帮助。

　　触摸屏主控制画面如下：


　　项目总结

　　基于台达的中型PLC AH500 和AH10PM运动模块的解决方案在圆网印花机上得到了成功应用，车速可以达到100M/min。同时，如果选用台达的伺服驱动器和台达的PLC控制器搭配使用，可以为客户量身定制更多的解决方案，给客户提供低成本、高性能、最优化的系统解决方案。


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