NL_650印刷機電氣控制系統技術改造設計方案
進口NL_650凹版印刷機在我國煙包行業有著廣泛的應用，九十年代進口的NL-650型凹版印刷機主要采用機械長軸傳動方式，通過機械齒輪變速和分配機械動力驅動引入牽引、引出牽引和各個印刷單元，各個印刷單元之間的精確相位同步是通過機械長軸及相同的齒輪減速比實現的，經過長期使用后，由于傳動齒輪的機械磨損導致印刷精度下降，嚴重影響產品質量。隨著印刷行業特別是煙包印刷對更高精度、更高生產效率以及多規格、小批量及降低成本需求的不斷增長，這已經嚴重制約了生產的發展。另外，隨著計算機和電子技術的高速發展，由運動控制系統和智能伺服系統構成的電子長軸傳動（獨立傳動）系統在各種印刷機上已取得廣泛的應用，并且印刷機采用電子長軸技術的已成為印刷設備制造行業的發展方向。
電子長軸與傳統的機械長軸相比，具有以下的優點：
1）非常高的剛性；
2）具有更高的精度；
3）靈活性大，增加色組及加工單元非常方便；
4）能耗明顯降低；
5）寬范圍電子齒輪的調整（1：65000到65000：1）；
6）沒有隨著機械長軸傳遞的扭性干擾。
鑒于NL-650印刷機在國內使用的現狀，我司提出了采用德國博世力士樂公司生產的具有世界領先水平的印刷及紙張處理專用控制系統SYNAX200和數字智能伺服系統對其電氣控制系統的改造。SYNAX200是一種可分散系統，它給人們提供了技術上和經濟上最佳的解決方案，主控軸和隨動軸因此不再依靠機械而是電子系統結合在一起。通過SYNAX200系統，我們可以用數字智能傳動裝置代替齒輪，用光纜代替機械長軸，讓PPC（運動控制系統）控制器實現主控軸的功能。具體改造方案如下：
本改造方案主要針對張力引入、六個印刷單元、張力引出和模切等十一個單元，系統的控制信號通過外部I/O點與原上位機相聯系，操作方式不作改變（若時間許可，可將原控制系統的上位機省略，系統所有的控制均由運動控制器集成的PLC完成），具體由如下各部分組成：
一、系統構成如下圖所示：
二、PPC運動控制器及邏輯運動控制器PLC
PPC運動控制器是SYNAX200系統的主控單元，它可提供ELS電子長軸（虛擬主軸或實軸方式）的功能來取代機械主軸，ELS電子長軸的功能是按按上位機的要求給出速度和位置命令，實現一個虛擬的電子傳動長軸---虛擬主軸，虛擬主軸履行生成算術主軸位置的功能。主軸位置以模數格式計算，范圍從0到360度，循環傳送到各個隨動軸。而隨動軸可以根據需要跟隨主軸走相位同步模式、速度同步模式、電子凸輪模式、空運轉模式、設置模式。在這里，我們可以按照在SYNAX200系統中設定好的加速度和急停加速度等參數對整機進行控制。同時，還可以對系統中的各個伺服電機根據生產工藝需要進行分別控制，如相位調整、張力控制、空運轉控制等。PPC內集成有PLC，其間的無縫連接，使PLC可以快速而準確地利用PPC的各種功能，也可以非常靈活的控制各個驅動單元和印刷機中其它相關電氣設備，這就使得SYNAX系統具有極大的柔性，滿足印刷工藝的各種控制要求。
SYNAX200系統還具有以下的輔助功能：
1、空運轉模式：
在原來機械實軸的方式下，印刷單元在空運轉時需脫開連接其他運動部分的離合器。在電子軸的控制方式下，在空運轉模式時，印刷單元可預先設定為獨立于主控軸工作。空運轉時系統只需控制印刷單元的電機運轉即可。
2、設置模式：
在設置模式下，可自動移動到可編程位置，例如設定和機械重新組合的位置。
3、張力控制:
SYNAX200帶有張力控制功能，驅動器的模擬量輸入通道通過接收張力傳感器的數值，通過PI調整以達到設定值。
4、套準功能:
取消原來套色系統的執行機構，套色系統的調整信號進入PLC，PLC根據采集到的信號通過調整印刷單元的伺服電機相位進行套色。
5、預套準功能（可選）:
通過PLC及PPC協同工作，實現停機預套準功能，使快速進入自動套準成為可能，大大節省原料及進入自動印刷的時間。
三、伺服驅動器
選用德國博世力士樂最新一代的數字智能驅動器IndraDrive。
四、伺服電機
選用德國博世力士樂的高性能的伺服電動機。
五、可視化人機界面
此次增加的人機界面BTV40是工業控制計算機，在BTV40上可以進行PLC的編程，運動控制系統參數的設置和監控畫面的制作等。通過人機界面，我們可以設置如印版周長、齒數、模切滾周長、模切入周長、模切出周長和張力輥周長等各種運行參數。除此之外，我們還可以通過人機界面監視系統的運行情況，如運行狀態、速度、扭矩監控和系統報警等，系統報警畫面可以幫助維護工程師快速地診斷系統故障。
六、本改造方案的優點
1、技術先進性：
本系統采用德國博士力士樂公司（Bosch Rexroth）技術領先的印刷及紙張加工處理設備專用運動控制系統SYNAX200,具有印刷及紙張加工處理所需的各種功能和強大的網絡功能。
2、高精度：
本系統的相位同步精度優于0.005度。
3、 高可靠性
本系統中采用的主要部件均為進口原裝德國產品，具有極高的可靠性，伺服電機為免維護電機。
4、現場安裝調試方便
現場安裝調試2－3個星期可完成。
5、操作使用方便
本次改造還保留原系統的PLC，操作方法和原來一樣，無需對操作工進行特別培訓。
6．維護保養簡便：
本系統采用的所有元器件均為免維護通用元器件，本系統無需特別保養維護，配件更換簡單方便。
七、本方案成功的應用案例
本方案在廣東某印務有限公司的NL_650印刷機的改造中已獲得成功，印刷精度+/-0.1mm，模切精度：+/-0.15mm（實際運行長期穩定印刷誤差小于+/-0.05mm，模切誤差小于+/-0.08mm）。
電子長軸與傳統的機械長軸相比，具有以下的優點：
1）非常高的剛性；
2）具有更高的精度；
3）靈活性大，增加色組及加工單元非常方便；
4）能耗明顯降低；
5）寬范圍電子齒輪的調整（1：65000到65000：1）；
6）沒有隨著機械長軸傳遞的扭性干擾。
鑒于NL-650印刷機在國內使用的現狀，我司提出了采用德國博世力士樂公司生產的具有世界領先水平的印刷及紙張處理專用控制系統SYNAX200和數字智能伺服系統對其電氣控制系統的改造。SYNAX200是一種可分散系統，它給人們提供了技術上和經濟上最佳的解決方案，主控軸和隨動軸因此不再依靠機械而是電子系統結合在一起。通過SYNAX200系統，我們可以用數字智能傳動裝置代替齒輪，用光纜代替機械長軸，讓PPC（運動控制系統）控制器實現主控軸的功能。具體改造方案如下：
本改造方案主要針對張力引入、六個印刷單元、張力引出和模切等十一個單元，系統的控制信號通過外部I/O點與原上位機相聯系，操作方式不作改變（若時間許可，可將原控制系統的上位機省略，系統所有的控制均由運動控制器集成的PLC完成），具體由如下各部分組成：
一、系統構成如下圖所示：
二、PPC運動控制器及邏輯運動控制器PLC
PPC運動控制器是SYNAX200系統的主控單元，它可提供ELS電子長軸（虛擬主軸或實軸方式）的功能來取代機械主軸，ELS電子長軸的功能是按按上位機的要求給出速度和位置命令，實現一個虛擬的電子傳動長軸---虛擬主軸，虛擬主軸履行生成算術主軸位置的功能。主軸位置以模數格式計算，范圍從0到360度，循環傳送到各個隨動軸。而隨動軸可以根據需要跟隨主軸走相位同步模式、速度同步模式、電子凸輪模式、空運轉模式、設置模式。在這里，我們可以按照在SYNAX200系統中設定好的加速度和急停加速度等參數對整機進行控制。同時，還可以對系統中的各個伺服電機根據生產工藝需要進行分別控制，如相位調整、張力控制、空運轉控制等。PPC內集成有PLC，其間的無縫連接，使PLC可以快速而準確地利用PPC的各種功能，也可以非常靈活的控制各個驅動單元和印刷機中其它相關電氣設備，這就使得SYNAX系統具有極大的柔性，滿足印刷工藝的各種控制要求。
SYNAX200系統還具有以下的輔助功能：
1、空運轉模式：
在原來機械實軸的方式下，印刷單元在空運轉時需脫開連接其他運動部分的離合器。在電子軸的控制方式下，在空運轉模式時，印刷單元可預先設定為獨立于主控軸工作。空運轉時系統只需控制印刷單元的電機運轉即可。
2、設置模式：
在設置模式下，可自動移動到可編程位置，例如設定和機械重新組合的位置。
3、張力控制:
SYNAX200帶有張力控制功能，驅動器的模擬量輸入通道通過接收張力傳感器的數值，通過PI調整以達到設定值。
4、套準功能:
取消原來套色系統的執行機構，套色系統的調整信號進入PLC，PLC根據采集到的信號通過調整印刷單元的伺服電機相位進行套色。
5、預套準功能（可選）:
通過PLC及PPC協同工作，實現停機預套準功能，使快速進入自動套準成為可能，大大節省原料及進入自動印刷的時間。
三、伺服驅動器
選用德國博世力士樂最新一代的數字智能驅動器IndraDrive。
四、伺服電機
選用德國博世力士樂的高性能的伺服電動機。
五、可視化人機界面
此次增加的人機界面BTV40是工業控制計算機，在BTV40上可以進行PLC的編程，運動控制系統參數的設置和監控畫面的制作等。通過人機界面，我們可以設置如印版周長、齒數、模切滾周長、模切入周長、模切出周長和張力輥周長等各種運行參數。除此之外，我們還可以通過人機界面監視系統的運行情況，如運行狀態、速度、扭矩監控和系統報警等，系統報警畫面可以幫助維護工程師快速地診斷系統故障。
六、本改造方案的優點
1、技術先進性：
本系統采用德國博士力士樂公司（Bosch Rexroth）技術領先的印刷及紙張加工處理設備專用運動控制系統SYNAX200,具有印刷及紙張加工處理所需的各種功能和強大的網絡功能。
2、高精度：
本系統的相位同步精度優于0.005度。
3、 高可靠性
本系統中采用的主要部件均為進口原裝德國產品，具有極高的可靠性，伺服電機為免維護電機。
4、現場安裝調試方便
現場安裝調試2－3個星期可完成。
5、操作使用方便
本次改造還保留原系統的PLC，操作方法和原來一樣，無需對操作工進行特別培訓。
6．維護保養簡便：
本系統采用的所有元器件均為免維護通用元器件，本系統無需特別保養維護，配件更換簡單方便。
七、本方案成功的應用案例
本方案在廣東某印務有限公司的NL_650印刷機的改造中已獲得成功，印刷精度+/-0.1mm，模切精度：+/-0.15mm（實際運行長期穩定印刷誤差小于+/-0.05mm，模切誤差小于+/-0.08mm）。
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：鞏經理
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：南京塞姆泵業有限公司
