摘要：本文介紹了基于歐姆龍新一代機器控制器NJ的瓦楞紙印刷機控制系統，針對送紙和模切兩個(gè)關(guān)鍵的工藝點(diǎn)，歐姆龍提出了有效的控制方法，滿(mǎn)足了客戶(hù)的要求。

   關(guān)鍵詞：歐姆龍 NJ控制器 瓦楞紙 印刷機

   1引言

  瓦楞紙是由掛面紙和通過(guò)瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞紙粘合而成的板狀物，一般分為單瓦楞紙板和雙瓦楞紙板兩類(lèi)。瓦楞紙板經(jīng)過(guò)模切、壓痕、釘箱或粘箱制成瓦楞紙箱。瓦楞紙箱是一種應用最廣的包裝制品，用量一直是各種包裝制品之首。包括鈣塑瓦楞紙箱。

   瓦楞紙板自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、印刷工序、后加工及成型工序；目前印刷工作已基本實(shí)現印刷、開(kāi)槽、模切、粘箱、包裝一次成型自動(dòng)化作業(yè)。本項目設備是瓦楞紙箱生產(chǎn)線(xiàn)的后半段工藝，主要工藝分為送紙、印刷、開(kāi)槽和模切4個(gè)部分。以歐姆龍新一代機器控制器NJ為核心組成的控制系統，通過(guò)伺服和變頻器進(jìn)行控制和糾偏，很好地滿(mǎn)足了系統的要求。

   2設備簡(jiǎn)介

   瓦楞紙印刷機瓦楞紙箱生產(chǎn)線(xiàn)的后半段工藝，生產(chǎn)的原材料為瓦楞紙板，主要工藝分為送紙、印刷、開(kāi)槽和模切4個(gè)部分，其工藝流程圖如圖1所示。其中送紙通過(guò)伺服控制，印刷和開(kāi)槽通過(guò)變頻器控制，而模切則是依靠變頻器驅動(dòng)、并且由伺服進(jìn)行糾偏。

   圖1 瓦楞紙印刷機工藝流程圖

  3系統硬件設計

   控制系統以歐姆龍新一代機器控制器NJ系列為核心，系統硬件配置如附表所示。

  附表 瓦楞紙印刷機控制系統硬件配置

系統產(chǎn)品（SYS) PLC NJ501 NJ301-1100 1
系統產(chǎn)品（SYS) PLC NJ501 NJ-PA3001 1
系統產(chǎn)品（SYS) MC R88MK R88M-K5K030F-S2-Z 1
系統產(chǎn)品（SYS) PLC NJ501 R88D-KN50F-ECT 1
系統產(chǎn)品（SYS) MC R88MK R88M-K05030H-S2-Z 1
系統產(chǎn)品（SYS) MC R88DK R88D-KN01H-ECT-Z 1
系統產(chǎn)品（SYS) MC R88MK R88M-K20030H-S2-Z 1
系統產(chǎn)品（SYS) MC R88DK R88D-KN02H-ECT-Z 1
系統產(chǎn)品（SYS) PLC CP1L CP1L-em40dr-d 10
系統產(chǎn)品（SYS) PLC CP1W CP1W-CIF01 10
系統產(chǎn)品（SYS) PLC CP1W CP1W-32ER 1
系統產(chǎn)品（SYS) PLC CP1W CP1W-8ER 15
 系統產(chǎn)品（SYS) PLC CP1W CP1W-20EDR1 1

   4系統調試

   4.1送紙

   該設備的主機是由變頻器控制的，在送紙軸將紙板送入主機輥內時(shí)，要保證主機與送紙軸線(xiàn)速度一致，類(lèi)似于一個(gè)飛剪的動(dòng)作。送紙軸的形狀如圖2所示，通過(guò)逆時(shí)針旋轉，將紙板送入。由于考慮到要實(shí)現類(lèi)似飛剪的動(dòng)作，所以采用了電子凸輪的方式。

   圖2 送紙軸形狀
由于考慮到要實(shí)現類(lèi)似飛剪的動(dòng)作，所以采用了電子凸輪的方式。凸輪表的輪廓如圖3所示。


圖3 凸輪表的輪廓

   在這個(gè)電子凸輪中，主軸為編碼器軸（現場(chǎng)實(shí)際用一個(gè)100W的伺服代替），從軸則為送紙軸。編碼器與主機同軸，而主機由變頻器驅動(dòng)的。

   這種做編碼器跟隨的課題，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)“滯后性”問(wèn)題。滯后性產(chǎn)生的原因在于，編碼器讀到主機當前的位置以后，要經(jīng)過(guò)數據傳輸、數據處理等過(guò)程才會(huì )最終被從軸所執行，而當主機運行速度較快時(shí)，這種滯后性會(huì )愈發(fā)嚴重。

   按照產(chǎn)品工藝的要求，無(wú)論生產(chǎn)速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，這其實(shí)就是要求滯后的程度不變。為了實(shí)現這個(gè)目的，我們對凸輪表進(jìn)行了補償，補償的大小根據主機速度快慢而定。

   “補償”的方法：前期使用過(guò)NJ的“MC_Phasing”指令，來(lái)對凸輪表進(jìn)行相位變換，但由于對該指令應用熟練程度不足，加之客戶(hù)要求對送紙軸進(jìn)行實(shí)時(shí)補償，而不是每張補償一次，一時(shí)難以實(shí)現，最終放棄了這種做法。（實(shí)時(shí)補償的目的是在主機加速過(guò)程中，也能保證位置不偏移）。經(jīng)過(guò)討論，后面確定使用“實(shí)時(shí)修改凸輪表的值”的方式來(lái)實(shí)現，即每個(gè)掃描周期都根據主機的速度反饋進(jìn)行補償。

   4.2模切

   膠輥和模板是兩個(gè)直徑不同的輥子，都由客戶(hù)主機通過(guò)齒輪帶動(dòng)旋轉，見(jiàn)圖4。

   圖4 瓦楞紙印刷機的膠輥和模板

   這里需要用到一個(gè)伺服軸，它的主要作用是對膠輥進(jìn)行速度的修正。

   對膠輥進(jìn)行速度修正的原因有二：一是膠輥與模板直徑，無(wú)論是直徑，還是減速比都不同，所以線(xiàn)速度也不相同。二是如果客戶(hù)模板的尺寸不準確，可能需要調整膠輥的速度，以達到補償的目的。

  從機械角度來(lái)看，客戶(hù)采用了一種叫做“諧波差速補償”的方式。根據客戶(hù)提供的諧波補償器的計算公式，可以得到伺服應該達到的目標速度。

   5結束語(yǔ)

   目前，設備已在客戶(hù)現場(chǎng)正常運行，實(shí)踐證明該系統可以確保按照產(chǎn)品工藝的要求，無(wú)論生產(chǎn)速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，滿(mǎn)足了客戶(hù)的生產(chǎn)需求。