探究：機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀和遞墨輥調(diào)速控制系統(tǒng)

本文介紹了一種新的機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀和遞墨輥調(diào)速控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)控制簡單，使用方便，解決了現(xiàn)有的機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀及遞墨輥控制調(diào)速設(shè)定的不精確性及顯示的不直觀性問題。

軟包裝以其絢麗的色彩、豐富的功能、形式多樣的表現(xiàn)力，成為了最主要的商品包裝形態(tài)之一。刮刀部件及遞墨輥部件是機(jī)組式凹版印刷機(jī)印刷色組的一個(gè)重要組成部分，對其實(shí)施精準(zhǔn)控制對于實(shí)現(xiàn)包裝材料高品質(zhì)的印刷具有重要意義。

在機(jī)組式凹版印刷機(jī)中，刮刀裝置為雙氣缸氣動(dòng)刮刀，三方位調(diào)整結(jié)構(gòu)，營造了最好的刮刀位置和角度，刮刀竄動(dòng)采用單獨(dú)的電機(jī)變頻調(diào)速。印刷上墨系統(tǒng)采用主動(dòng)遞墨輥遞墨方式，保證了高速印刷時(shí)的印品質(zhì)量和淺網(wǎng)還原。因此，在控制系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，需要同時(shí)保證刮刀和遞墨輥的穩(wěn)定運(yùn)行，才有可能實(shí)現(xiàn)對包裝材料的高品質(zhì)印刷。機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀及遞墨輥部件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

研究目標(biāo)

目前，在系列機(jī)組式凹版印刷機(jī)傳統(tǒng)的電子軸控制系統(tǒng)中，供墨方式均采用主動(dòng)遞墨輥遞墨方式，保證高速印刷印品質(zhì)量和淺網(wǎng)還原，刮刀電機(jī)竄動(dòng)頻率更加穩(wěn)定，因此刮刀和遞墨輥電機(jī)均采用變頻控制。而傳統(tǒng)的刮刀和遞墨變頻調(diào)速分為兩種方式：一種是手動(dòng)狀態(tài)模式，通過外接電位器對速度進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié);另一種是自動(dòng)狀態(tài)模式，將模擬量速度輸出信號通過功率放大器提供給設(shè)備，然后跟隨主機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)。在手動(dòng)狀態(tài)下，通過電位器調(diào)速并不能精確設(shè)定刮刀及遞墨輥的速度頻率，調(diào)節(jié)頻率顯示不夠明確且不直觀，其設(shè)定值也不能進(jìn)行量化。在此前提下，針對機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀及遞墨輥數(shù)字化頻率設(shè)定系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)調(diào)速頻率設(shè)定的數(shù)字量化，對于提高產(chǎn)品印刷質(zhì)量具有重要意義。

本文主要針對機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀和遞墨輥的數(shù)字量控制展開研究，其目的是要解決現(xiàn)有的機(jī)組式凹版印刷機(jī)刮刀及遞墨輥控制調(diào)速設(shè)定不精確及顯示不直觀的問題。

應(yīng)用方案

通過吉泰科變頻器及貝加萊色組小屏的RS485 Modbus RTU通訊協(xié)議，刮刀及遞墨輥?zhàn)冾l器串接在貝加萊色組小屏 485 通訊接口上 (如圖 2 所示)，實(shí)現(xiàn)通訊連接和程序轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面數(shù)字化設(shè)定頻率。通訊方式及變頻器參數(shù)設(shè)定如表 1、表 2 所示。

Modbus RTU 的功能主要是讀寫參數(shù)，不同的功能碼決定了不同的操作請求。變頻器的功能碼參數(shù)、控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)都映射為 Modbus的讀寫寄存器。變頻器功能碼的組號映射為寄存器地址的高字節(jié)，組內(nèi)索引映射為寄存器地址的低字節(jié)。變頻器的控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)均虛擬為變頻器功能碼組，例如，變頻器功能碼參數(shù) b0-02 的寄存器地址為0x0202，變頻器功能碼參數(shù)E0-07的寄存器地址為0x1107。

刮刀、遞墨變頻器控制參數(shù)能夠完成變頻器起動(dòng)、停止、設(shè)定運(yùn)行頻率等功能，通過檢索變頻器狀態(tài)參數(shù)能夠獲取變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方式等參數(shù)。PLC 作為主機(jī)，對刮刀、遞墨變頻器的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)實(shí)施控制和數(shù)據(jù)采集。按照約定的通訊協(xié)議，PLC向變頻器發(fā)送控制命令或者查詢命令，變頻器根據(jù)命令執(zhí)行動(dòng)作或發(fā)送回答信息。人機(jī)界面上可以設(shè)定好需要的刮刀及變頻器頻率值(如圖3所示)，這一數(shù)據(jù)通過色組小屏 RS 485 Modbus RTU通訊程序轉(zhuǎn)換成通訊數(shù)據(jù)送入刮刀和遞墨輥?zhàn)冾l器，變頻器執(zhí)行設(shè)定運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對變頻器頻率的精確給定。刮刀及遞墨控制方式實(shí)現(xiàn)手動(dòng)頻率設(shè)定和自動(dòng)系數(shù)調(diào)整，直觀顯示運(yùn)行輸出頻率。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，印刷機(jī)械對控制系統(tǒng)的要求越來越高，提升產(chǎn)品檔次，提高產(chǎn)品競爭力，成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

在此方案實(shí)施中，可以通過每一色組控制小屏單獨(dú)設(shè)定每一單元刮刀及遞墨輥的控制頻率，也可以通過主人機(jī)界面集中設(shè)定，同時(shí)設(shè)定不同控制模式，這樣變頻調(diào)速的設(shè)定、顯示將更加直觀、細(xì)化、精確且是可量化的。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了刮刀及遞墨輥控制的配方管理功能(如圖 4 所示)，針對客戶不同產(chǎn)品、不同工藝所設(shè)定的值進(jìn)行配方保存，當(dāng)再次使用時(shí)可以直接在控制系統(tǒng)中調(diào)取，從而簡化了操作步驟，設(shè)備使用性能得到提升，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的數(shù)字化頻率設(shè)定。