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　　摘 要：本文介紹了使用AX71中型PLC與英威騰伺服、觸摸屏全套產品在自動橢圓絲網印花機上的應用。以其完整支持 IEC61131-3 編程體系、支持 EtherCAT 現場實時總線、CANOPEN總線、齒輪同步控制功能等優點，提高了印花機的生產速度、印刷精準度，降低了PLC程序的維護難度。

　　1 項目背景

　　當今世界不斷增長的世界人口數量、不同族群間的不同文化需求，以及對彰顯個人性格色彩產品的期待，種種因素為現階段服裝生產行業帶來了機遇與挑戰。如何快速響應市場不斷變化的需求，如何在大量同質化服裝產品中脫穎而出，是服裝生產企業時刻需要思考的問題。

　　從歷史演變的規律來看，生產企業能夠在激烈競爭的環境中生存并且發展的最為核心的要素是提升企業的生產效率。

　　在工業4.0即將來臨的時代，生產設備智能化、自動化是必然趨勢，訂單式生產未來可期，英威騰作為值得信賴的工控與能效解決方案提供商，在紡織行業深耕多年，為多種紡織行業生產設備提供高效的、易維護的自動化電氣方案，是OEM廠商及生產廠商值得信賴的合作伙伴。本文即英威騰針對橢圓形印花機設備推出的以AX系列可編程控制器為控制核心的系統解決方案，可有效提升客戶生產效率。

　　橢圓形印花機主要針對服裝類的圖案印刷，適用于各類印花材料如膠漿、水漿、油墨等，具備實現多色圖案一次性印刷完成的特點，相比圓形轉盤機操作更為靈活，套色可分兩條線生產，產量得以提高。

　　2 橢圓絲網印刷機介紹

　　橢圓絲網印刷機設備的工作原理如圖1所示。

圖1橢圓絲網印刷機工作原理圖

　　橢圓印花機各部分控制工藝如下：

　　旋轉主軸：視機器花色及結構大小，主軸由一個或兩個伺服組成，用于機器臺板(載具)轉動移位，若用兩個伺服，則兩個伺服轉動時需要進行齒輪同步。

　　定位：當旋轉主軸到位后，將臺板用定位氣缸頂住，鎖緊位置防止刮印時臺板晃動，影響刮印效果;主軸到位且刮印工位完成刮印時，如需繼續轉動臺板刮印，則定位打開，全部打開成功后，主軸可旋轉轉動。

　　刮印機頭：主軸到位，定位鎖緊后，刮印機頭升降部分下降，下降到位后，刮刀(以刮刀停在外側為例)下降，回墨刀上升，雙刀均到位后，印刷軸開始從外限位往內移動，當感應到內限位之后，印刷軸停止，雙刀切換位置，即刮刀上升回墨刀下降，雙刀切換到位后，印刷軸開始從內限位往外移動，當移動到外限位時，印刷軸停止，單次印刷結束。具體工藝需求可設定刮印次數、印刷軸內外移動速度，實現多次印刷及不同的刮印和回墨速度。

　　橢圓絲網印刷機設備的工藝特點包括：

　　? 可實現1-N色印刷，一般在30色以下;

　　? 單個工位實現單一色彩的單次或多次印刷;

　　? 行業平均生產效率為小時產量500件以上;

　　? 機頭參數設定要求通過HMI或物聯網實現統一設定。

　　3 傳統方案：一主多從

　　市場傳統方案的特點是一主多從，以一個控制器作為主站，多個控制器做從站，從站采用脈沖控制方式控制兩個工位的伺服驅動器，主站控制兩臺主軸伺服驅動器。控制器采用一主多從系統架構的方式，控制系統的實時性。主控制器通過脈沖控制兩臺主軸伺服，實現兩軸同步運動。

　　一個從控制器控制兩個絲印機頭，從控制器的數量為N/2，N為機頭數量。所有網印伺服驅動器采用脈沖控制模式，降低系統采購成本。

　　HMI采用Modbus RTU協議與主控制器通訊或者采用Modbus TCP協議通過交換機與主從控制器通訊。

圖2 傳統方案系統圖

　　4 英威騰創新方案：去繁就簡，精益生產

　　4.1 方案一

　　該方案采用一臺AX71系列控制器與多個遠程擴展模塊構成控制系統，采用EtherCAT通訊總線控制所有伺服系統。

　　? 通過EtherCAT通訊總線實現控制器對遠程擴展模塊及伺服系統的實時控制;

　　? 采用DA200伺服驅動器，最大轉速3000轉，2500轉速度模式下剎車距離控制在10cm以內;

　　? 兩個主軸采用電子齒輪運動控制功能實現同步，啟動過程平穩及停止位置精準;

　　? 采用英威騰定制化云服務，實現遠程鎖機、程序下載、控制命令等遠程控制功能。

圖3 英威騰創新方案一系統圖

　　4.2 方案二

　　該方案采用一臺AX71系列控制器與多個遠程擴展模塊構成控制系統，采用CANopen通訊總線控制網印伺服以及EtherCAT通訊總線控制主軸伺服。

　　? 通過EtherCAT通訊總線實現控制器對遠程擴展模塊及DA200主軸伺服系統的實時控制;

　　? 采用DA180伺服驅動器，最大轉速3000轉，2500轉速度模式下剎車距離控制在10cm以內(伺服接入網印到位信號);

　　? 兩個主軸采用電子齒輪運動控制功能實現同步，啟動過程平穩及停止位置精準;

　　? 采用英威騰定制化云服務，實現遠程鎖機、程序下載、控制命令等遠程控制功能。

圖4 英威騰創新方案二系統圖

　　4.3 方案配置表(見表1)

表1方案配置表(注釋：上表中”N“表示花色數)

　　5 方案優勢

　　對比傳統方案采用多個控制器構成控制系統，編程調試非常繁瑣，以及采用Modbus通訊協議連接主從控制器存在通訊效率低以及抗干擾能力弱的問題。

　　英威騰創新方案具有如下特點：

　　1、控制系統采用一臺AX71控制器極大簡化程序編寫調試過程，同時在遠程程序更新及設置參數的操作上也更具優勢;

　　2、采用EtherCAT通訊方案基于以太網的工業現場總線具備100Mbit/S通訊速度及較強的抗干擾能力，可以顯著提升系統穩定性;

　　3、提供的EtherCAT與CANopen伺服方案接線簡單，響應速度快，檢測到限位信號后剎車距離低于傳統方案;

　　4、AX71控制器提供豐富的運動控制功能塊，保證主軸的實時同步性與網印軸柔性控制，具備簡易編程的用戶體驗。

　　6 現場應用以及設備外觀圖片

圖5 現場應用圖

　　7 結束語

　　英威騰系統方案采用AX71控制器的EtherCAT與CANopen總線通訊方式，電子齒輪同步控制旋轉主軸，在可控的伺服加減速時間內，有效地控制電機的剎車距離，減少了刮印過程中漿料的飛濺。同時，系統采用擁有32點輸入、32點輸出的遠程IO擴展模塊AE2420，極大地減少了遠程模塊的數量和從控制器的使用，為客戶降低了電氣成本，AE2420模塊插拔式的接線端子還簡化了接線的繁瑣度。