基于臺達(dá)自動化平臺構(gòu)建的大幅面多色印刷機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

本文詳細(xì)介紹了臺達(dá)人機(jī)界面、文本顯示器、EH系列可編程控制器、V及B型交流變頻器構(gòu)成的控制系統(tǒng)在河南新機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的XJ4142大全張四色膠印機(jī)上的成功應(yīng)用。整個(gè)電控系統(tǒng)主要采用MODBUS協(xié)議構(gòu)建整體總線控制系統(tǒng)。經(jīng)過用戶一年多的使用，效果理想。
關(guān)鍵詞：臺達(dá)EASY PLC LINK；變頻器 人機(jī)界面；大幅面多色印刷機(jī)

1 引言

XJ4142大全張四色膠印機(jī)是河南新機(jī)股份有限公司自行研發(fā)的光、機(jī)、電、氣一體化產(chǎn)品，在國內(nèi)大幅面膠印機(jī)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。機(jī)器按功能劃分為四個(gè)組成部分：輸紙機(jī)組；主傳動系統(tǒng)；四個(gè)顏色印刷機(jī)組、收紙機(jī)組。機(jī)器的工藝流程是：裁切好的紙張由輸紙機(jī)輸送到第一色印刷機(jī)組，先經(jīng)過規(guī)矩定位后再依次通過四個(gè)印刷機(jī)組的印刷，最后傳到收紙機(jī)，把印刷完的紙張收集整齊。

機(jī)器全長十二米，分布配置十二個(gè)操作面板。機(jī)器全套包括：兩個(gè)紙臺升降電機(jī)；兩個(gè)吸紙風(fēng)泵；一個(gè)油泵；一個(gè)噴粉泵；一個(gè)空壓機(jī)；四個(gè)出水輥電機(jī)和一個(gè)主電機(jī)；電磁閥和電磁鐵二十二個(gè)。機(jī)器上還有大量的用于監(jiān)控的光電開關(guān)和用于安全保護(hù)的限位開關(guān)。這些電器件主要分布在機(jī)器的傳動側(cè)和操作側(cè)分布安裝。由于電器件不集中，如果只采用一個(gè)電柜安裝一個(gè)PLC組成控制系統(tǒng)，那么機(jī)器離電柜較遠(yuǎn)的那部分到電柜的連接線會很多且距離長。

2 臺達(dá)EH系列PLC通訊功能構(gòu)建的新型控制系統(tǒng)

2.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)以上對新機(jī)XJ4142膠印機(jī)和臺達(dá)EH系列PLC功能的分析，我們與中達(dá)電通公司合作，提出了一種采用兩個(gè)EH系列PLC分別作為主站和從站，把臺達(dá)文本顯示器、人機(jī)界面及四個(gè)B型變頻器與PLC通過通訊口連接在一起，構(gòu)建成新型電控系統(tǒng)。
臺達(dá)EH系列PLC采用雙處理器芯片設(shè)計(jì)架構(gòu)，運(yùn)算處理速度非常快。它除了兩個(gè)內(nèi)置的串聯(lián)通訊口（COM1：RS-232，COM2：RS-485）外，還可以擴(kuò)展一個(gè)通訊口COM3。在指令的處理速度方面接近國外的高檔PLC，而內(nèi)置通訊口比國外品牌多。臺達(dá)DVP—PLC專門對RS-485通訊口開發(fā)了多種MODBUS串聯(lián)通訊便利指令，其中臺達(dá)EH系列PLC具有EASY LINK功能，可以在臺達(dá)PLC、變頻器之間進(jìn)行組網(wǎng)控制。

2.2系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）主電機(jī)為全機(jī)各個(gè)部分提供傳動動力，要求低速能滿負(fù)荷啟動，機(jī)器印刷時(shí)要求速度可以調(diào)節(jié)并且速度穩(wěn)定性要好，所以選用臺達(dá)V系列高性能磁束矢量控制變頻器。

（2）膠印機(jī)在紙張上印刷時(shí)需要先給印版上水和上墨，版面上的水量在印刷時(shí)需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，所以選用四個(gè)臺達(dá)B系列變頻器來控制四個(gè)印刷機(jī)組的出水輥電機(jī)的速度。

（3）本機(jī)設(shè)有一個(gè)主控制臺電箱和一個(gè)主電柜，主控制臺電控箱在輸紙機(jī)的操作側(cè)，主電柜在傳動側(cè)；其中主站PLC在主控制臺電箱里，從站PLC在主電柜里。主站PLC主要用于輸紙機(jī)和一二色印刷機(jī)組的信號采集及處理。從站PLC主要用于主電機(jī)變頻器控制、三四色印刷機(jī)組和收紙機(jī)的信號采集及處理。主站PLC和從站PLC通過RS-485通訊線連接。主控制臺電箱里還有一二色印刷機(jī)組的出水輥?zhàn)冾l器，主電柜里有主電機(jī)變頻器和三四色印刷機(jī)組的出水輥?zhàn)冾l器。一二色出水輥?zhàn)冾l器和主站PLC采用RS-485通訊線連接和控制。三四色出水輥?zhàn)冾l器和主站PLC采用RS-485通訊線連接和控制。這樣四個(gè)印刷機(jī)組的出水輥?zhàn)冾l器和從站PLC都作為從站和主站PLC就組成了RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)。利用臺達(dá)PLC的EASY LINK功能可以實(shí)行1：N控制。主電機(jī)變頻器從安全可靠方面考慮仍采用I/O控制，參見圖1。

圖1 電控柜

（4）顯示采用臺達(dá)TP04文本顯示器和DOP-AE10THTD人機(jī)界面，文本顯示器在主控制臺上，主要顯示和調(diào)節(jié)機(jī)器速度，顯示印刷計(jì)數(shù)，機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)示和故障指示。人機(jī)界面在機(jī)器最后邊的看樣臺上。除了有文本顯示器顯示的內(nèi)容外，還可以對機(jī)器進(jìn)行操作，四個(gè)印刷機(jī)組的水量可以在這里集中顯示和調(diào)節(jié)，還可以對四個(gè)機(jī)組的印版進(jìn)行套準(zhǔn)顯示和調(diào)節(jié)。文本顯示器和主站PLC的COM1口采用RS-232通訊，人機(jī)界面和主站PLC的擴(kuò)展通訊口COM3采用RS-485通訊，主畫面設(shè)計(jì)參見圖2。

圖2 人機(jī)界面

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1硬件系統(tǒng)構(gòu)架

3.2 通訊控制軟件構(gòu)架

利用PLC EASY LINK編程實(shí)現(xiàn)1：N主從通訊控制軟件構(gòu)架：

4 技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1 變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)

水輥?zhàn)冾l器參數(shù)；設(shè)定頻率和運(yùn)行控制來源為通訊RS485輸入，設(shè)定通訊站號，通訊傳送速度，通訊資料格式。變頻器里設(shè)置的通訊傳送速度、通訊格式必須與主站PLC里程序設(shè)定的通訊傳送速度、通訊格式相同。

4.2 工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

工藝參數(shù)人機(jī)界面設(shè)定；人機(jī)部分主要實(shí)現(xiàn)人參與控制系統(tǒng)的途徑。它主要包括：顯示部分、設(shè)定部分、操作部分、歷史故障部分；其中設(shè)定主要是主機(jī)速度設(shè)定、四色機(jī)組水量設(shè)定、四色機(jī)組印版套準(zhǔn)定位。

5 調(diào)試總結(jié)

變頻器里設(shè)置的通訊傳送速度、通訊格式必須與主站PLC里程序設(shè)定的通訊傳送速度、通訊格式相同。

臺達(dá)PLC LINK設(shè)置為自動模式并啟動后，主站就開始偵測所有連接的從站共有幾臺。為了提高通訊連接的可靠性，在主站PLC的程序里加入一段延時(shí)程序，等整個(gè)系統(tǒng)上電穩(wěn)定后，再啟動PLC LINK。

當(dāng)個(gè)別從站工作不正常時(shí)，為了檢查這些從站是否與主站PLC通訊連接成功，可以用電腦連上主站PLC，在臺達(dá)PLC編程軟件里采用“裝置監(jiān)控”命令，分別監(jiān)視各從站是否有LINK連接的標(biāo)志寄存器。

6 結(jié)束語

目前該類型機(jī)器已生產(chǎn)了二十多臺，經(jīng)過多家用戶的使用，證明該電控系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的。由RS485通訊組成的網(wǎng)絡(luò)電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大型機(jī)器的電器分散控制，大大減少了各部分之間的連接線。該系統(tǒng)采用兩個(gè)小型機(jī)PLC組合替代大型機(jī)，大大減低了系統(tǒng)的成本。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，界面美觀，穩(wěn)定可靠，成本低，維修方便。