基于PLC及变频器的印刷机控制系统的软件设计

基于PLC及变频器的印刷机控制系统的软件设计

[摘要]本课题是基于PLC及变频器的印刷机控制系统的软件设计，是以西门子S7-200可编程序控制器为核心，配以人机界面（采用触摸屏）、三菱矢量变频器及ABB 电机，以及浮动辊上的旋转电位器组成闭环控制系统，触摸屏上编写监控以及参数设定画面，通过RS232/RS485电缆与PLC进行通信，完成各种调整和控制任务。进而实现凹版印刷机在日常食品包装中占有重要地位，它的产品质量取决于张力控制。

本课题概述了变频器与PLC的工作原理和性能，分析了凹版印刷机的张力控制工作过程，并且编写了PLC与变频器自由口通信协议，得出新型的控制方案。在大批量塑料薄膜或纸张制品印刷，如食品和药品包装、塑料购物袋、家用电器包装等等行业，凹印产品的地位仍然无法替代。

[关键词]印刷机；变频器；可编程序控制器；自由口通信；张力控制

Software Design of Printing Machine Control System Based on

PLC and Inverter

Electrical Engineering and Automation LUO Jing-jing

Abstract:This subject is based on PLC and inverter control system software design printing, Siemens S7-200 PLC for the core, with screen man-machine interface (use) and mitsubishi inverter and ABB motor vector, and floating roller is composed of rotating potentiometer closed-loop control system, and touch screen control parameter setting and written, through RS232/RS485 communication cable and PLC control and adjustment, various tasks. And gravure printing in daily food packaging, it occupies an important position in the product quality depends on the tension control.

This topic outlines the inverter and the work principle and properties of PLC, analyzed the gravure printing, tension control work Process, and write a PLC and inverter, free port communication protocols of the new control plan. In large plastic film or paper products, such as printing, food and drug packaging, plastic shopping bags, household electrical appliances product packaging industry and so on, the position is still not gravure alternative.

Key words:Printing Press；Inverter；Programmable Logic Controller；

Free Port Communication；Tension Control

1 引言

1.1 凹版印刷机的工艺原理

随着人们物质文化生活水平的提高和消费观念的改变，国内包装市场近十年来每年以20％以上的速度增长，其中包装印刷市场的增长更快，而且印刷的质量和品位也在不断的提高。而凹版印刷作为一种重要的印刷方法，在国外一直有着稳定的发展。近十多年来，随着新技术、新材料的不断出现，特别是包装、装潢和建材工业的发展，给凹版印刷技术带来更为广阔的发展前景。在软包装的印刷上，凹版印刷可以说是最好的印刷方式，因为对于作为软包装材料的薄膜(OPP、PET、NY等)、纸张、铝箔和其它多种材料，都能采用凹版印刷方式，并且能得到适合于层压法等后加工的特性。

凹版印刷机是一个复杂的控制对象，主要表现在以下几个方面，一是它各环节之间耦合强，常常是一个环节张力发生波动，对其他环节的张力也会造成影响；二是时变性，即对象随着时间的推移不断变化，主要表现在，收放料卷径的不断变化，这给选择控制器造成了很大的难度；三是不确定性。基于以上三种原因，凹版印刷机控制起来非常复杂，在很长的时间内，凹版印刷机张力控制系统一直依靠台湾和日本进口。本文就是在以往工作的基础上继续完善凹版印刷张力控制系统的数学模型，进一步选择适合此类对象的控制方法。本课题的主要工作如下：以交流变频驱动的凹版印刷机及其张力控制系统为研究对象，通过实验和几何关系重新推导了摆辊检测系统模型，迸一步完善了料卷转径和转动惯量和实时扰动模型。凹版印刷具有以下优点：

(1)印墨层厚实，图文色彩鲜艳，层次丰富，清晰度高。

(2)用无接缝印版，可用于需要连续图案制品(如墙纸)的印刷。

(3)印版使用的寿命长，并且具有高速适应性。

(4)凹版油墨的适应性广，可用于多种承印物的印刷。

因此，在大批量塑料薄膜或纸张制品印刷，如食品和药品包装、塑料购物袋、家用电器包装等等行业，凹印产品的地位仍然无法替代。

1.2 课题的研究内容

该印刷机控制系统采用了变频器张力控制系统。这种控制方式的特点是：运行可靠、机械磨损小、控制精度高。采用PLC与变频器自由口通信来实现该印刷机控制系统，得到一种新型的控制方案。对于本课题的基于PLC及变频器的印刷机控制系统的软件设计，可采用以S7-200为核心，配合人机界面（采用触摸屏）、三菱矢量变频器及ABB电机，以及浮动辊上的旋转电位器组成闭环控制系统，触摸屏上编写监控以及参数设定画面，通过RS232/RS485电缆与PLC进行通信，完成各种调整和控制任务。此外，根据课