罗克韦尔自动化集成运动控制系统在柔版印刷中的应用

一、前言

柔印是一种直接印刷方式，使用具有弹性的凸起的图像印版，印版粘固在印版滚筒上。印版由一根雕刻的金属网纹辊供墨。由于柔性版有很大弹性能将液体或脂状油墨转称到几乎所有类型的材料上。柔性版印刷具有独特的灵活性、经济性，并对保护环境有利，符合食品包装印刷品卫生标准，这也是柔性版印刷工艺在国外发展较快的原因之一。国内柔版印刷技术相对来说起步较晚，但近些年取得了很大的进步。青州意高发包装机械有限公司是一家专业柔性版印刷机械制造企业，罗克韦尔自动化近年来与其合作开了发多个型号的柔版印刷机，在实际使用过程中，完全满足了工艺要求，得了良好的经济效益和社会效益。

二、设备介绍

柔性版印刷机，是使用卷筒纸印刷的轮转机，按照机器的排列方式，分为卫星式、层叠式和机组式。在此设计的机型为机组式。机组式印刷机主要色组部分一般由两至十几个机组组长，每个机组为一个印刷单元。不同的单元通过不同的印版在纸面印上不同的颜色，相互叠加，最后生成完整的图案。

整台机器除印刷色组外，还需要放卷单元、进纸单元、出纸单元、收卷单元，也可能增加涂蜡、磨切等工艺单元，经过各部分的严格搭配，可最终生产出我们需要的颜色各异、宽窄不同的产品。

机组式柔版印刷机对设备的参数有着严格的要求，印刷速度一般要达到200m/min ，套印精度控制在±0.1mm 以内，所有色组单元同时动作，启停统一，要求定位准确，精度高，同时还要保持印刷材料的涨力值在要求范围之内。

由于各个印刷色组是主要设备单元，而且每个色组的动作基本相同，只要控制好各色组动作的一致性即可，因此在程序设计时，将设备分成几大模块，每个模块能够接收命令以及响应完成状态和故障状态。伺服驱动器采用罗克韦尔自动化高端运动控制产品Kinetix 6000系列，各印刷色组单元运行时的基准信号为用户设定的速度命令，为了便于实现，我们采用了运动控制中虚轴的概念，即软件模拟一个伺服轴。轴的各个属性按照要求人为设定，如速度、加速度、位置单位、转换常数等，优点是此伺服轴不依赖于实际设备，几乎没有误差。其余的单元的动作通过电子齿轮锁定到虚轴后跟随虚轴一起运动，这样做使各设备很容易达到同步，降低了故障率，便于设备的扩展。整个机器的控制最后完全精简到了对一个虚轴的控制上。

三、系统构成

控制系统选用了罗克韦尔自动化的ControlLogix 系列控制器、Kinetix  6000 系列伺服驱动器、Point  I/O 和PanelView  Plus系列触摸屏。

PLC 主站主要有ControlLogixL61、以太网模块、SERCOS光纤模块组成。CPU 通过以太网控制远程分电柜的Point I/O 。SERCOS模块作为CPU 与Kinetix 系列驱动器通讯的接口。ControlLogix 系列控制器不仅具有先进的通讯能力和最新的I/O技术，同时提供顺序、过程、运动、和传动控制，以及支持多语言编程。所以在这个应用中，使用一个统一的控制平台，就满足了客户对于逻辑控制和运动控制的多种需求。

Kinetix  6000 系列伺服控制器，作为Kinetix 一体化运动控制解决方案的一部分，完美的适应了Logix集成架构的要求，提供简化而增强的机械性能。它通过光纤与ControlLogix控制器通讯，所有的配置选项、控制指令都集成在RSLogix 5000软件当中。

PanelView  Plus 触摸屏，通过内置的以太网接口与ControlLogix控制器通讯。它内置集成的FactoryTalk View Machine Edition运行版软件，提供先进的人机界面功能，包括趋势图、表达式运算、数据记录、配方、图形动画、以及Logix标记地址直接浏览功能。触摸屏作为操作员对机器进行启停、复位、故障查看、报警记录、参数设置的主要设备。

分布式I/O 选用以太网适配器的Poin I/O ，通过工业交换机与ControlLogix 连接成网络。各个色组上留有启动、停止、急停、加速、减速等常用操作按钮，这些信号通过Point I/O送到CPU。