陳 專

（湖南福瑞印刷有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

0 引言

斯托拿燙金機(jī)（FBR 104）為進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備老舊，無法在線調(diào)節(jié)全息圖案的位置偏差，存在比較多的設(shè)備故障問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。由于燙金機(jī)控制系統(tǒng)沒有源程序，無法在現(xiàn)有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上做硬件和軟件升級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)全息圖案位置偏差的功能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，需要更換跳步輥電機(jī)和跳步輥伺服控制系統(tǒng)。

1 燙金機(jī)改造方案

為了解決斯托拿燙金機(jī)存在的諸多問題，采用全套西門子SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。SIMOTION 作為一個(gè)單一的系統(tǒng)，集運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制與工藝控制功能于一身，能夠最大程度簡(jiǎn)化工程系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試時(shí)間，同時(shí)還能保證較高的循環(huán)率和最高的產(chǎn)品質(zhì)量。模塊化的設(shè)計(jì)順應(yīng)模塊化機(jī)器概念的趨勢(shì)，使用PROFIBUS 和PROFINET 實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信，使SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有更大的靈活性。

在燙金機(jī)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將西門子SIMO原TION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)融入現(xiàn)有系統(tǒng)中。改造前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，改造后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖1 改造前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 改造后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整體控制方案：在燙金輥上安裝絕對(duì)值編碼器，讀取燙金輥的位置信號(hào)。跳步輥電機(jī)跟隨燙金輥編碼器做電子凸輪同步，以全息電眼信號(hào)作為同步的位置起始點(diǎn)。根據(jù)全息電眼信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)電化鋁全息圖案之間的距離，并在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)檢測(cè)全息圖案與燙金塊之間的偏差，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)凸輪同步的相位，達(dá)到精確控制燙印精度的目的。燙印系統(tǒng)通過觸摸屏來實(shí)時(shí)在線調(diào)整套準(zhǔn)偏差、被檢測(cè)的全息圖案周期、電化鋁回拉距離、燙金塊的位置。

2 燙金機(jī)改造實(shí)施過程

燙金機(jī)改造系統(tǒng)采用獨(dú)立電控柜成套，增強(qiáng)系統(tǒng)的獨(dú)立性和可維護(hù)性。SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制器選用D435-2 DP/PN，伺服電機(jī)選用西門子1FK 系列高轉(zhuǎn)矩電機(jī)，觸摸屏選用西門子12寸觸摸屏TP1200。

燙金機(jī)控制系統(tǒng)是一套完整的電氣控制系統(tǒng)，把SIMO原TION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)融入到原燙金機(jī)控制系統(tǒng)中，需要解決系統(tǒng)之間的信號(hào)交互問題。燙金機(jī)的全息模式需要保證找標(biāo)過程和跳步參數(shù)與原系統(tǒng)完全一致，這樣系統(tǒng)才能正常工作，給改造帶來很大的難度。在經(jīng)過多番嘗試之后，決定把原系統(tǒng)的全息模式改為普通燙的模式，在SIMOTION 系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)全息模式的功能。SIMOTION 系統(tǒng)與原系統(tǒng)的信號(hào)交互包括故障報(bào)警信號(hào)、找標(biāo)成功信號(hào)、合壓信號(hào)、操作按鈕信號(hào)、指示燈信號(hào)。

燙金機(jī)跳步輥控制方式采用帶偏差調(diào)節(jié)功能的凸輪同步控制方式，采用西門子SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)保證跳步輥動(dòng)態(tài)響應(yīng)和控制精度。利用全息電眼檢測(cè)電化鋁全息圖案的準(zhǔn)確位置，首先進(jìn)行找標(biāo)，找標(biāo)成功后進(jìn)入跳步輥跳步程序。跳步輥跳步方式采用凸輪同步方式，全息電眼信號(hào)和燙金輥零點(diǎn)信號(hào)確定同步起始位置，凸輪控制曲線由機(jī)械參數(shù)和跳步參數(shù)確定。在跳步過程中，全息電眼實(shí)時(shí)檢測(cè)全息圖案位置并進(jìn)行偏差動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，達(dá)到燙印精度要求。找標(biāo)和跳步過程中，出現(xiàn)打滑或電化鋁規(guī)格錯(cuò)誤等異常情況，系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)聲光報(bào)警。在程序設(shè)計(jì)過程中，需要知道跳步輥直徑、燙金輥直徑、合壓點(diǎn)、齒輪比等機(jī)械參數(shù)。由于無法查到相關(guān)參數(shù)，需要重新測(cè)量，合壓點(diǎn)只能大致測(cè)量出合壓位置，無法準(zhǔn)確知道合壓位置，需要在調(diào)試過程中反復(fù)測(cè)試準(zhǔn)確的合壓位置。

3 燙金機(jī)改造效果

燙金機(jī)改造后的人機(jī)界面詳細(xì)如下：

3.1 主畫面（圖3）

（1）金箔有標(biāo)：普通燙和全息模式選擇；對(duì)標(biāo)：跳步過程中是否進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)選擇。

（2）復(fù)位報(bào)警：故障報(bào)警復(fù)位功能。

（3）軸選擇及對(duì)應(yīng)軸用電化鋁全息圖案距離設(shè)置，套準(zhǔn)偏差、電化鋁回拉距離、燙金塊的位置設(shè)置。

3.2 色標(biāo)監(jiān)測(cè)畫面（圖4）

色標(biāo)監(jiān)測(cè)畫面：實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)軸燙印偏差。

3.3 高級(jí)參數(shù)畫面（圖5）

高級(jí)參數(shù)畫面：需要輸入密碼后設(shè)置。

（1）設(shè)置找標(biāo)個(gè)數(shù)，連續(xù)丟失色標(biāo)報(bào)警個(gè)數(shù)。

（2）設(shè)置跳步輥直徑、輥徑系數(shù)、跳步輥初始偏移值。

圖3 主畫面

圖4 色標(biāo)監(jiān)測(cè)畫面

3.4 歷史報(bào)警畫面（圖6）

歷史報(bào)警畫面：顯示并記錄故障報(bào)警信息。

3.5 維護(hù)信息畫面（圖7）

維護(hù)信息畫面：顯示燙金輥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器故障狀態(tài)及故障代碼。

圖5 高級(jí)參數(shù)畫面

圖6 歷史報(bào)警畫面

圖7 維護(hù)信息畫面

4 結(jié)束語(yǔ)

燙金機(jī)改造后使用1 號(hào)跳步輥和4 號(hào)跳步輥連續(xù)生產(chǎn)1周，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高，燙金精度達(dá)到0.1 mm。改造后人機(jī)界面友好，美觀大方，功能齊全。