一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1行業(yè)介紹

標(biāo)簽印刷機(jī)最早使用的是拉桿型的標(biāo)簽印刷機(jī)，機(jī)械式套位，配件之間容易磨損，誤差隨著使用的時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)增大，速度慢，套位不精準(zhǔn)；而今逐步采用電腦型的，其套位準(zhǔn)確，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度高，滿足客戶的需要，而且操作方便。斜背式印刷機(jī)是不干膠印刷行業(yè)中屬于電腦型的較早期機(jī)型，可實(shí)現(xiàn)印刷、模切、覆膜或燙金功能；由于其功能全面在不干膠行業(yè)內(nèi)使用較廣泛。

圖1-1斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1方案背景

在不干膠標(biāo)簽印刷方面以凸版印刷為主，連續(xù)式輸紙是最先進(jìn)的印刷形式，往復(fù)式次之，間歇式輸紙是最初級(jí)且精度最低的輸紙方式。單張紙不干膠標(biāo)簽印刷是中國(guó)特有的加工方式，在國(guó)外已很少見了，國(guó)內(nèi)的不干膠標(biāo)簽印刷水平只處于初級(jí)階段，同世界先進(jìn)水平有較大差距。斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)屬于間歇式的輸紙方式加工，目前市場(chǎng)上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC+HMI操作控制伺服及變頻進(jìn)行送紙印刷生產(chǎn)；其中PLC使用最多的品牌是三菱、匯川等；HMI使用最多的品牌為威綸通及匯川。但是針對(duì)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)于小型的印刷設(shè)備需求量還是比較大的，對(duì)于市場(chǎng)上逐步使用的PLC做控制器的方案也已經(jīng)是穩(wěn)定成熟的市場(chǎng)；永宏功能型PLC和HMI的高性價(jià)比（PLC單軸脈沖輸出達(dá)200KHz），應(yīng)對(duì)該市場(chǎng)能夠有較高的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；該應(yīng)用優(yōu)勢(shì)能夠在該市場(chǎng)有較好的應(yīng)用前景。稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)方案如表2-1。

表2-1稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)方案

2.2客戶需求

根據(jù)客戶要求，斜背式不干膠標(biāo)簽印刷機(jī)的主要功能包括：定長(zhǎng)印刷和定色標(biāo)印刷功能。在設(shè)備的傳送末端還帶有切張功能（可啟用或停用），兩種模式下配合計(jì)數(shù)切張，實(shí)現(xiàn)拼版的功能（不同長(zhǎng)度成一張），多種報(bào)警停機(jī)功能（主機(jī)超速，無紙，斷紙及丟色標(biāo)等）。另外客戶還需要實(shí)現(xiàn)觸摸屏屏保顯速，定期催款密碼支付及雙語操作等功能。斜背式印刷機(jī)具體功能要求如表2-2。

表2-2斜背式印刷機(jī)具體功能要求

2.3解決方案

斜背式印刷機(jī)根據(jù)最終設(shè)備使用的動(dòng)作及工藝要求，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括硬件（產(chǎn)品）選型配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分；斜背式印刷機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-3；稱重灌裝機(jī)實(shí)物圖如圖2-1。

表2-3稱重灌裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)     圖2-1稱重灌裝機(jī)實(shí)物效果圖

基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從斜背印刷機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)圖2-2示；本方案控制系統(tǒng)采用永宏FBs系列功能MC型PLC控制器，主要控制整體設(shè)備的動(dòng)作流程；執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用伺服及步進(jìn)電機(jī)，主要控制設(shè)備的印刷送紙及燙金送紙；外部通過計(jì)數(shù)接近開關(guān)、停機(jī)接近開關(guān)及故障停車開關(guān)實(shí)現(xiàn)報(bào)警后停車定位的功能；上位機(jī)采用HU7寸觸摸屏，提供自動(dòng)操作、手動(dòng)測(cè)試、設(shè)備使用期限及各狀態(tài)的報(bào)警等界面。

圖2-2系統(tǒng)方案架構(gòu)

三、硬件配置

3.1硬件配置

斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的系統(tǒng)硬件組成由永宏FBS-40MCT2-ACPLC控制器、HU070L-007寸觸摸屏、印刷送紙采用安川1KW伺服驅(qū)動(dòng)器及模切座采用匯川7.5KW變頻器和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、指示燈和蜂鳴器等）。斜背印刷機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表3-1；系統(tǒng)硬件配置如圖3-1。

系統(tǒng)硬件清單如表3-1

硬件配置圖（可參考如下）

圖3-1稱重灌裝機(jī)硬件配置圖

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

斜背間歇式標(biāo)簽印刷機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由五部分組成：自動(dòng)送紙機(jī)構(gòu)、斜背四色上刷印色、凸版模切及燙金、間歇送紙輥軸及切張收紙機(jī)構(gòu)。斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的整體結(jié)構(gòu)解析如下圖。

圖3-2稱重灌裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)

3.3電氣控制

斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服位置控制間歇送紙、步進(jìn)電機(jī)燙金和變頻器模切及切張計(jì)數(shù)等執(zhí)行單元的控制。斜背印刷機(jī)的PLC接線原理如圖3-3，PLC電氣控制柜接線如圖3-4。

圖3-3斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)電氣控制原理圖

圖3-4斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)PLC電氣控制柜接線圖

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1工藝流程

斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的工藝流程主要包括四部分：自動(dòng)送紙、多色印刷、模切燙金及切張計(jì)數(shù)4個(gè)部分；自動(dòng)送紙部分主要實(shí)現(xiàn)在間歇式伺服送紙的時(shí)候，如果拉的比較緊自動(dòng)快速送紙，有裕量就保持不動(dòng)的功能；多色印刷及模切燙金的功能是由變頻器帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)然后通過機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的功能，這樣需要伺服的間歇送紙速度必須保證機(jī)械動(dòng)作下一次前，已經(jīng)送紙到位等待印刷與模切燙金；切刀計(jì)數(shù)切張主要與拼版功能配合，實(shí)現(xiàn)單張紙上有多種長(zhǎng)度的圖案拼接完成再切張成品；。全自動(dòng)工藝流程如圖4-1。

圖4-1全自動(dòng)工藝流

4.2控制流程圖

斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的控制流程圖，主要介紹了關(guān)于2種模式的主要控制流程；關(guān)于停機(jī)處理的流程為：手動(dòng)調(diào)機(jī)及自動(dòng)完成任務(wù)停機(jī)為伺服送紙及切刀動(dòng)作切完成，變頻器停在停車點(diǎn)，由定位停車接近決定（為減少?gòu)U品）。而故障停機(jī)等都必須直接停機(jī)，保證生產(chǎn)安全。如圖4-2所示：

圖4-2斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)的控制流程圖

4.3I/O點(diǎn)配置

根據(jù)斜背式標(biāo)簽印刷機(jī)工藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入、輸出點(diǎn)配置如表4-1。

表4-1PLC輸入、輸出點(diǎn)配置表

4.4PLC功能指令應(yīng)用

4.4.1脈沖輸出指令

永宏P(guān)LC脈沖輸出控制有專門的位置命令輸出指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令設(shè)置方式采用的是表格的形式進(jìn)行填表編輯；使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角及往復(fù)行程的控制。永宏P(guān)LC脈沖輸出控制程序如圖4-3，永宏P(guān)LC脈沖輸出控制設(shè)置表格如圖4-4。

圖4-3脈沖輸出控制程序

圖4-4脈沖輸出控制表格

4.4.2用戶登入的使用

永宏HMI用戶操作權(quán)限機(jī)制和WindowsNT類似，采用用戶組和用戶的概念來進(jìn)行操作權(quán)限的控制。在該軟件中可以定義多個(gè)用戶組，每個(gè)用戶組中可以包含多個(gè)用戶，同一個(gè)用戶可以隸屬于多個(gè)用戶組。操作權(quán)限的分配是以用戶組為單位來進(jìn)行的，即某種功能的操作哪些用戶組有權(quán)限，而某個(gè)用戶能否對(duì)這個(gè)功能進(jìn)行操作取決于該用戶所在的用戶組是否具備對(duì)應(yīng)的操作權(quán)限。用戶能夠自由組態(tài)可輸入部件的操作權(quán)限，只允許有操作權(quán)限的操作員才能對(duì)某些功能進(jìn)行操作。

使用介紹：

在軟件中，選取“設(shè)置”菜單中的“工程參數(shù)”菜單項(xiàng)中的“特色擴(kuò)展”，屬性頁，彈出如下：

圖4-5

勾選“用戶權(quán)限管理”，單擊【配置按鈕】，彈出如下用戶管理窗口；

添加新的用戶名，選中一個(gè)用戶時(shí)，

點(diǎn)擊屬性或雙擊該用戶，會(huì)出現(xiàn)用戶屬性

設(shè)置窗口，如右圖，在該窗口中，可以選

擇該用戶隸屬于哪個(gè)用戶組。

添加新的用戶組，選中一個(gè)用戶組時(shí)，

點(diǎn)擊屬性或雙擊該用戶組，會(huì)出現(xiàn)用戶組屬

性設(shè)置窗口，如下圖，在該窗口中，可以選

擇該用戶組包括哪些用戶。

圖4-6

操作權(quán)限設(shè)置：

“位開關(guān)”、“字開關(guān)”、“功能開關(guān)”、“數(shù)值輸入/顯示”、“文本輸入/顯示”、“配方傳輸”、“下拉列表”、“下拉清單”、“復(fù)合型功能開關(guān)”以上9種部件可進(jìn)行操作權(quán)限設(shè)置；下圖為功能開關(guān)的具體范例。

圖4-7功能開關(guān)權(quán)限功能

圖4-8觸摸屏實(shí)際運(yùn)行界面

用戶操作權(quán)限在運(yùn)行時(shí)才體現(xiàn)出來，在進(jìn)行操作之前首先要進(jìn)行用戶登錄，登錄成功后該用戶才能進(jìn)行所需的操作，完成操作后退出登錄（HSX10000.2），使操作權(quán)限失效。用戶登錄、退出登錄、運(yùn)行時(shí)修改用戶密碼和用戶管理等功能的狀態(tài)顯示通過使用字狀態(tài)顯示控件（HSW10001值標(biāo)識(shí)）來顯示當(dāng)前的客戶狀態(tài)；對(duì)于“用戶登入”和“修改密碼”功能，組態(tài)已經(jīng)內(nèi)置的功能子畫面（畫面號(hào)1011和1012）做工程時(shí)可以直接調(diào)用。

五、結(jié)論（實(shí)施結(jié)果）

圖5-1設(shè)備HMI操作圖

圖5-2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試照片

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，斜背式標(biāo)簽引述家生產(chǎn)效率能夠達(dá)到誤差精度在0.1mm的誤差范圍以內(nèi)，并且在350mm的印刷速度達(dá)到150pec/min以上。客戶所在的地區(qū)主要印刷的印刷設(shè)備，如不干膠模切機(jī)等；現(xiàn)在對(duì)PS版印刷設(shè)備算行業(yè)內(nèi)的高端印刷設(shè)備，而不干膠模切機(jī)作為比較早期的機(jī)型，所針對(duì)的客戶主要都是比較小型的個(gè)體用戶。對(duì)于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)，如果想要發(fā)展個(gè)體零售銷量必須將舊型號(hào)的機(jī)型機(jī)型功能或效率的提升才能夠繼續(xù)保持市場(chǎng)；使用永宏P(guān)LC不僅能夠節(jié)約設(shè)備的生產(chǎn)成本，并且能夠充分保障設(shè)備的穩(wěn)定性；同時(shí)，永宏市場(chǎng)上所提供的技術(shù)支持配合客戶開發(fā)新機(jī)型對(duì)于客戶也是一大優(yōu)勢(shì)。