中達電通股份有限公司應用方案：台達AH500中型PLC在12軸圓網印花機上的應用

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台達AH500中型PLC在12軸圓網印花機上的應用

中達電通股份有限公司

1 前言

圓網印花機通常由進布裝置、印花機頭、烘燥裝置、落布裝置等四部分組成。目前，圓網印花機分為八色、十二色、十六色、二十四色等。圓網印花機的圓網周長主要有640mm和904mm兩種。其中，640mm圓網印花機居多。圓網印花機具有操作簡便、勞動強度小、產量高等特點，適合各種織物的印花，同時也適合多品種小批量織物的印花。主要裝置介紹如下：

圖1 12套色獨立傳動圓網印花機

進布裝置：有(you)布(bu)車(che)進(jin)布(bu)和(he)布(bu)卷(juan)進(jin)布(bu)兩(liang)種(zhong)。布(bu)卷(juan)進(jin)布(bu)時(shi)，可(ke)將(jiang)擺(bai)動(dong)式(shi)引(yin)布(bu)輥(gun)壓(ya)在(zai)布(bu)卷(juan)上(shang)，依(yi)靠(kao)引(yin)布(bu)輥(gun)轉(zhuan)動(dong)把(ba)布(bu)導(dao)入(ru)印(yin)花(hua)裝(zhuang)置(zhi)。進(jin)布(bu)時(shi)被(bei)織(zhi)物(wu)隨(sui)循(xun)環(huan)運(yun)行(xing)的(de)橡(xiang)膠(jiao)導(dao)帶(dai)前(qian)進(jin)而(er)完(wan)成(cheng)印(yin)花(hua)。此(ci)導(dao)帶(dai)先(xian)經(jing)給(gei)膠(jiao)輥(gun)在(zai)表(biao)麵(mian)塗(tu)一(yi)層(ceng)熱(re)塑(su)性(xing)樹(shu)脂(zhi)薄(bo)層(ceng)，可(ke)平(ping)整(zheng)地(di)粘(zhan)貼(tie)織(zhi)物(wu)。

印花裝置：圓網印花裝置包括圓網、刮刀、給漿裝置等，如圖2所示。

圖2 印花裝置

圓(yuan)網(wang)是(shi)印(yin)花(hua)機(ji)的(de)花(hua)版(ban)，由(you)鎳(nie)金(jin)屬(shu)製(zhi)造(zao)，又(you)稱(cheng)鎳(nie)網(wang)，呈(cheng)六(liu)邊(bian)形(xing)網(wang)孔(kong)。圓(yuan)網(wang)兩(liang)端(duan)以(yi)悶(men)頭(tou)固(gu)定(ding)，以(yi)防(fang)印(yin)花(hua)時(shi)圓(yuan)網(wang)變(bian)形(xing)，影(ying)響(xiang)對(dui)花(hua)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)，能(neng)承(cheng)受(shou)印(yin)花(hua)時(shi)色(se)漿(jiang)和(he)刮(gua)刀(dao)的(de)壓(ya)力(li)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)圓(yuan)網(wang)的(de)彈(dan)性(xing)，減(jian)少(shao)承(cheng)受(shou)的(de)壓(ya)力(li)，圓(yuan)網(wang)要(yao)偏(pian)離(li)支(zhi)撐(cheng)輥(gun)中(zhong)心(xin)線(xian)安(an)裝(zhuang)，一(yi)般(ban)要(yao)偏(pian)離(li)16mm左右。每一圓網機座有一示讀裝置，可顯示出各方向上所受的刮刀的壓力。

刮刀安裝在圓網中心線上的刮刀架上。刮刀架既裝有刮刀又裝有給漿管。刮刀係采用鉻、鉬、釩、鋼合金製造，具有摩擦係數小和可以任意調節角度的特點。印花時，刮刀的刀口和圓網的內圓相切，刮刀對色漿以施加壓力為主、刮為輔的複合動作。

圓網印花機的刮刀壓力和位置可以調節，以適應各種花型和各種厚、薄色漿的織物印花。

印yin花hua裝zhuang置zhi圓yuan網wang印yin花hua機ji是shi自zi動dong給gei漿jiang，每mei一yi圓yuan網wang都dou配pei有you給gei漿jiang係xi統tong。供gong應ying色se漿jiang時shi，將jiang機ji台tai上shang塑su料liao管guan一yi端duan套tao在zai金jin屬shu給gei漿jiang管guan上shang，而er機ji外wai另ling一yi端duan軟ruan管guan插cha入ru色se漿jiang桶tong內nei，用yong泵beng輸shu入ru圓yuan網wang，由you電dian極ji自zi動dong控kong製zhi色se漿jiang液ye麵mian的de高gao度du。

烘幹和擺布裝置：圓(yuan)網(wang)印(yin)花(hua)機(ji)采(cai)用(yong)鬆(song)式(shi)熱(re)風(feng)烘(hong)幹(gan)。印(yin)花(hua)後(hou)即(ji)和(he)橡(xiang)膠(jiao)導(dao)帶(dai)分(fen)離(li)，導(dao)入(ru)烘(hong)幹(gan)部(bu)分(fen)，鬆(song)式(shi)平(ping)放(fang)在(zai)滌(di)綸(lun)網(wang)上(shang)，經(jing)熱(re)風(feng)烘(hong)幹(gan)出(chu)布(bu)。出(chu)布(bu)由(you)電(dian)動(dong)擺(bai)布(bu)軸(zhou)牽(qian)引(yin)落(luo)入(ru)布(bu)車(che)內(nei)。

圓網印花機具有勞動強度低、生產效率高、對織物適應性強的優點，適合於化纖織物、針織物、輕薄織物印花；能獲得花型活潑、色澤鮮豔的效果，並可避免傳色的疵病。但是，受圓網結構的限製，印製精細線條時效果還不十分理想。本文針對圓網印花機的12軸控製作詳細介紹。

2 控製係統設計原理

本文中，圓網印花機是12軸印刷，12軸圓網需要位置同步套色，主機在加減速過程中，12軸印花棍需要精確同步跟隨。在套色出現偏移時，需要實時調整軸位置。主要的控製要求如下:

2.1 12軸同步跟隨控製

印花棍需要與橡膠導帶速度同步，橡膠導帶由變頻器帶動主電機經過1/25.5的減速箱控製。跟隨主軸安裝在主電機後，編碼器的分辨率為1024P/R。將編碼器信號接到AH10PM的X0.8和X0.9端子，AH10PM可以帶6個軸，所以需要兩個AH10PM，編碼器信號可以並到兩AH10PM端子上。在AH10PM可以建立主從電子齒輪關係的運動程序。

2.2 網頭單獨運行

印刷結束後需要清洗導帶和圓網，需要在導帶不運行的情況下12個網頭單獨運行。這個功能可以通過在AH10PM裏建立虛主軸，讓12個網頭跟隨虛主軸。虛主軸進行JOG或者變速運動，因12個軸與虛主軸之間建立了主從關係，12個網頭就會跟隨虛主軸運動。在正常生產時，讓虛主軸跟隨主編碼器運動，而虛主軸一直與12個軸保持主從關係保持在不同情況下都是同步關係。

2.3 對花糾偏

在印花過程中，會因布的張力大小、導帶與布之間的摩擦力、圓網變形等情況，造成套色偏移。需要通過糾正網頭與導帶之間的相位把花色重新對準。我們通過虛主軸與12個軸建立了電子齒輪的關係，在需要進行糾正時，可以實時更改電子齒輪的分子。工藝上糾偏分為快進、快退、慢進、慢退，隻要設定不同大小的齒輪比就可以實現。

2.4 觸摸屏、模擬量、I/O點控製

圓網印花機的各個裝置如烘箱、水氣閥、擺布變頻器、導帶上下、糾偏快進快退慢進慢退按鈕都是通過台達DVP-ES2與AH500 CPU進行PLC-link通訊，再由AH500 CPU與AH10PM進行數據交往，把外部信號讀進來，更改相應的變量實現控製。

3 硬件架構

根據以上係統要求構建硬件架構，如圖4、圖5和圖6所示。

圖4 硬件結構圖

圖5 硬件結構圖

圖6 現場硬件圖

需要注意的是實際現場整個電櫃的幹擾問題。AH10PM的高速計數器的端子是集電極輸入，AH10PM的(de)前(qian)四(si)軸(zhou)脈(mai)衝(chong)輸(shu)出(chu)是(shi)差(cha)分(fen)形(xing)式(shi)，後(hou)兩(liang)軸(zhou)脈(mai)衝(chong)輸(shu)出(chu)是(shi)集(ji)電(dian)極(ji)輸(shu)出(chu)，集(ji)電(dian)極(ji)很(hen)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)的(de)幹(gan)擾(rao)，建(jian)議(yi)主(zhu)編(bian)碼(ma)器(qi)使(shi)用(yong)推(tui)挽(wan)的(de)輸(shu)出(chu)方(fang)式(shi)，屏(ping)蔽(bi)層(ceng)要(yao)單(dan)端(duan)接(jie)地(di)，整(zheng)個(ge)電(dian)櫃(gui)需(xu)要(yao)良(liang)好(hao)的(de)接(jie)地(di)，否(fou)則(ze)很(hen)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)模(mo)塊(kuai)與(yu)模(mo)塊(kuai)間(jian)的(de)位(wei)置(zhi)偏(pian)差(cha)。

4 軟件架構

根據以上係統要求可以構建運動程序架構，如圖6所示。

圖7 運動程序架構

係(xi)統(tong)在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)，虛(xu)擬(ni)主(zhu)軸(zhou)跟(gen)隨(sui)主(zhu)編(bian)碼(ma)器(qi)運(yun)行(xing)，通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)主(zhu)編(bian)碼(ma)器(qi)與(yu)虛(xu)擬(ni)軸(zhou)之(zhi)間(jian)的(de)齒(chi)輪(lun)比(bi)，可(ke)以(yi)在(zai)觸(chu)摸(mo)屏(ping)裏(li)調(tiao)整(zheng)導(dao)帶(dai)與(yu)網(wang)頭(tou)摩(mo)擦(ca)係(xi)數(shu)。當(dang)產(chan)生(sheng)套(tao)色(se)偏(pian)移(yi)時(shi)，可(ke)以(yi)調(tiao)整(zheng)虛(xu)擬(ni)主(zhu)軸(zhou)與(yu)從(cong)軸(zhou)之(zhi)間(jian)的(de)齒(chi)輪(lun)比(bi)來(lai)調(tiao)整(zheng)導(dao)帶(dai)與(yu)網(wang)頭(tou)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)位(wei)。

當需要單動網頭時，可以直接JOG或者變速運動虛擬主軸，從軸同樣會跟隨虛擬主軸運動。

5 PLC-link與AH500背板數據交換

在本案例中，所有的外部I/O點都是接到台達DVP-ES2小型PLC裏，再由PLC-link傳到AH500 CPU裏。PLC Link是透過RS485的聯機來進行數據交換的網絡機製。台達AH500是圖形化規劃接口，提供PLC Link與Ether Link的主機數據交換，便利快速的功能、簡單的填表與設定，即可以在免程序撰寫下實現複雜的數據交換通訊功能，針對OEM設備集中收集信息至FMCS或ERP的應用需求，特別有幫助。

AH500 CPU與AH10M模塊之間的數據是通背板通訊實現，通過建立數據交換表來定義互相交換寄存器地址。

6 程序編寫

程序主要分為軸初始化、係統正常生產即跟隨主編碼器、網頭單動、網頭對花和糾偏。

1號軸初始化如圖8所示，其他軸類似。定義運動軸的最高速、最低速和加減速時間以及脈衝輸出方式等。AH10PM前四軸最高頻率可以達到1MHz，後兩軸最高頻率是200kHz，為了統一，我們都設為200kHz。

圖8 1號軸初始化程序

虛軸建立不需要進行初始化，直接可以用軸號K7～K16來聲明。圖9是主編碼器與虛主軸建立主從關係。Master軸為0，即高速計數器X0.8、X0.9。Slave軸為7，就是虛軸。

圖9 主編碼器與虛主軸建立主從關係程序

12軸跟隨主編碼器運動，建立主從跟隨關係。如圖10所示為1號軸跟隨，其他軸類似。

圖10 1號軸跟隨程序

糾偏功能分為快進、快退、慢進、慢退，可以通過改變齒輪比實現，如圖11建立一個跟隨條件功能塊。

圖11 跟隨條件功能塊

計(ji)布(bu)長(chang)是(shi)主(zhu)編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)計(ji)數(shu)長(chang)度(du)，這(zhe)個(ge)長(chang)度(du)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)清(qing)零(ling)，所(suo)以(yi)不(bu)能(neng)直(zhi)接(jie)用(yong)虛(xu)主(zhu)軸(zhou)的(de)脈(mai)衝(chong)值(zhi)。但(dan)是(shi)，可(ke)以(yi)再(zai)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)虛(xu)軸(zhou)用(yong)於(yu)計(ji)長(chang)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)清(qing)零(ling)而(er)不(bu)影(ying)響(xiang)其(qi)他(ta)軸(zhou)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，如(ru)圖(tu)12。