項(xiàng)目背景

凹版印刷是當(dāng)今主流的印刷方式之一，主要用于期刊、雜志、紙盒、薄膜包裝、墻紙等。與其他主流印刷方式相比，凹版印刷機(jī)由于其工藝的限制，存在一些不如膠印機(jī)和柔印機(jī)的缺陷，例如色組之間料帶距離較長(zhǎng)，油墨和溶劑不夠環(huán)保等。但是由于其印品色彩艷麗，層次感強(qiáng)，在印刷機(jī)領(lǐng)域始終占有不可或缺的地位。

凹版印刷機(jī)主要由給紙裝置(放卷和進(jìn)料牽引)、印刷裝置、干燥裝置、收紙裝置(收卷和收料牽引)及附屬裝置組成，其中印刷裝置由多個(gè)機(jī)組組成，紙張依次通過各個(gè)機(jī)組，完成不同顏色的印制。

目前國(guó)產(chǎn)凹印機(jī)的印刷速度一般為60-300m/min，印刷寬度為800-2500mm，相比國(guó)外凹印機(jī)，國(guó)產(chǎn)凹印機(jī)的性能存在一定差距，國(guó)外使用無軸傳動(dòng)的凹印機(jī)的印刷速度已達(dá)到150-450m/min（軟包）、800-1000m/min（紙張），印刷寬度最寬達(dá)到4320mm，且無軸傳動(dòng)凹印機(jī)在國(guó)外生產(chǎn)研發(fā)已較為成熟，并已形成批量生產(chǎn)。

近年來，為縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)加大了對(duì)無軸傳動(dòng)凹印機(jī)的研發(fā)，現(xiàn)已成功生產(chǎn)出第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)無軸傳動(dòng)機(jī)組，其中值得一提的是，項(xiàng)目方采用西門子印刷標(biāo)準(zhǔn)解決方案，開發(fā)的電子軸薄膜凹版印刷機(jī)取得了巨大的成功。

項(xiàng)目方創(chuàng)立于1992年，是我國(guó)印刷加工設(shè)備行業(yè)一家處于領(lǐng)導(dǎo)地位的制造商，也是當(dāng)前中國(guó)凹印和柔印設(shè)備制造行業(yè)發(fā)展速度最快、技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模最大的重點(diǎn)高科技民營(yíng)企業(yè)。

目前，項(xiàng)目方與西門子開展了廣泛的技術(shù)合作，在其生產(chǎn)的多種印刷設(shè)備上都應(yīng)用了西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，西門子的解決方案為項(xiàng)目方提高了機(jī)械產(chǎn)品性能，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并使其始終保持同行業(yè)的領(lǐng)先地位。

西門子解決方案的應(yīng)用

全套采用西門子傳動(dòng)控制方案的項(xiàng)目方12色薄膜凹印機(jī)目前已成功交付用戶，這臺(tái)機(jī)器的系統(tǒng)構(gòu)成包括SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器、S120驅(qū)動(dòng)、1PH7電機(jī)以及S7-300等?？刂葡到y(tǒng)采用SIMOTIOND系列的高端平臺(tái)D445的配置方案，使用PROFIBUSDP作為通訊網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)部分，如下圖所示：

• 控制器：選用SIMOTIOND445完成機(jī)器的運(yùn)動(dòng)控制功能，例如同步控制，套色控制和張力控制等；選用SIMATICS7-300PLC完成機(jī)器的邏輯控制功能，例如壓輥的離合，刮刀的起停，照明和烘箱的開關(guān)等。
• 伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)：驅(qū)動(dòng)部分選用SINAMICSS120書本型模塊，并配置了ALM整流單元，通過共直流母線供電方式和能量反饋功能，可以達(dá)到節(jié)能的功效，為最終用戶節(jié)省了開銷。色組部分選用了慣量和精度俱佳的1PH7異步伺服電機(jī)。
• 人機(jī)界面：配置了MP27710”TOUCH作為控制臺(tái)的人機(jī)界面，可以同時(shí)控制色組部分和進(jìn)出料部分，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控印刷過程中的張力，各印刷單元的工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)的載荷。同時(shí)還為每個(gè)色組單獨(dú)配置了一塊TP77小操作面板，既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又方便了現(xiàn)場(chǎng)印刷工人的操作。
• 分布式IO：采用ET200S系列分布式IO，用于模擬量和數(shù)字量輸入輸出信號(hào)的處理，例如控制液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)閥門等。
• 其他：采用了第三方套色系統(tǒng)，SIMOTION提供外部套色信號(hào)接口和集成的控制算法。

圖為項(xiàng)目方12色薄膜凹印機(jī)

性能及效益

近年來，隨著印刷機(jī)無軸傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，以及用戶對(duì)凹印機(jī)印刷速度不斷增大，及印刷色組不斷增加，自動(dòng)化程度不斷提升的迫切需求，SIMOTION系列運(yùn)動(dòng)控制器越來越展現(xiàn)出在此領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目的成功證明，采用SIMOTION控制方案的電子軸凹印機(jī)的印刷效果比傳統(tǒng)機(jī)械軸凹印機(jī)的印刷效果更高效，更精確，更穩(wěn)定。該解決方案具備如下亮點(diǎn)：

• TIA全集成自動(dòng)化的硬件平臺(tái)
• 無軸傳動(dòng)
• 動(dòng)態(tài)套色解耦功能，更加優(yōu)化套色穩(wěn)定性，提高升降速性能
• 機(jī)器從開機(jī)到最高速可在90秒內(nèi)完成，升降速廢品料長(zhǎng)度在一個(gè)機(jī)器長(zhǎng)度加50米以內(nèi)
• 高低速不停機(jī)自動(dòng)接料，接料廢品率亦低于50米
• 內(nèi)嵌精確的預(yù)套準(zhǔn)計(jì)算，換版廢料不超出一個(gè)機(jī)器長(zhǎng)度加50米
• 友好的人機(jī)界面和靈活的操作模式使得操作更加簡(jiǎn)便

目前，配備西門子印刷標(biāo)準(zhǔn)解決方案的項(xiàng)目方無軸傳動(dòng)凹印機(jī)可實(shí)現(xiàn)12色組套印，印刷速度可達(dá)300m/min，印刷寬度為3500mm，套印精度±0.1mm，是我國(guó)軟包裝領(lǐng)域最高水平的無軸傳動(dòng)凹印機(jī)，機(jī)械性能達(dá)到了國(guó)外同類機(jī)型的生產(chǎn)水平。