基于臺達自動化平臺構建的大幅面多色印刷機網絡系統

本文詳細介紹了臺達人機界面、文本顯示器、EH系列可編程控制器、V及B型交流變頻器構成的控制系統在河南新機股份有限公司生產的XJ4142大全張四色膠印機上的成功應用。整個電控系統主要采用MODBUS協議構建整體總線控制系統。經過用戶一年多的使用，效果理想。
關鍵詞：臺達EASY PLC LINK；變頻器 人機界面；大幅面多色印刷機

1 引言

XJ4142大全張四色膠印機是河南新機股份有限公司自行研發的光、機、電、氣一體化產品，在國內大幅面膠印機領域處于領先地位。機器按功能劃分為四個組成部分：輸紙機組；主傳動系統；四個顏色印刷機組、收紙機組。機器的工藝流程是：裁切好的紙張由輸紙機輸送到第一色印刷機組，先經過規矩定位后再依次通過四個印刷機組的印刷，最后傳到收紙機，把印刷完的紙張收集整齊。

機器全長十二米，分布配置十二個操作面板。機器全套包括：兩個紙臺升降電機；兩個吸紙風泵；一個油泵；一個噴粉泵；一個空壓機；四個出水輥電機和一個主電機；電磁閥和電磁鐵二十二個。機器上還有大量的用于監控的光電開關和用于安全保護的限位開關。這些電器件主要分布在機器的傳動側和操作側分布安裝。由于電器件不集中，如果只采用一個電柜安裝一個PLC組成控制系統，那么機器離電柜較遠的那部分到電柜的連接線會很多且距離長。

2 臺達EH系列PLC通訊功能構建的新型控制系統

2.1 方案設計

根據以上對新機XJ4142膠印機和臺達EH系列PLC功能的分析，我們與中達電通公司合作，提出了一種采用兩個EH系列PLC分別作為主站和從站，把臺達文本顯示器、人機界面及四個B型變頻器與PLC通過通訊口連接在一起，構建成新型電控系統。
臺達EH系列PLC采用雙處理器芯片設計架構，運算處理速度非常快。它除了兩個內置的串聯通訊口（COM1：RS-232，COM2：RS-485）外，還可以擴展一個通訊口COM3。在指令的處理速度方面接近國外的高檔PLC，而內置通訊口比國外品牌多。臺達DVP—PLC專門對RS-485通訊口開發了多種MODBUS串聯通訊便利指令，其中臺達EH系列PLC具有EASY LINK功能，可以在臺達PLC、變頻器之間進行組網控制。

2.2系統的特點

（1）主電機為全機各個部分提供傳動動力，要求低速能滿負荷啟動，機器印刷時要求速度可以調節并且速度穩定性要好，所以選用臺達V系列高性能磁束矢量控制變頻器。

（2）膠印機在紙張上印刷時需要先給印版上水和上墨，版面上的水量在印刷時需要經常調節，所以選用四個臺達B系列變頻器來控制四個印刷機組的出水輥電機的速度。

（3）本機設有一個主控制臺電箱和一個主電柜，主控制臺電控箱在輸紙機的操作側，主電柜在傳動側；其中主站PLC在主控制臺電箱里，從站PLC在主電柜里。主站PLC主要用于輸紙機和一二色印刷機組的信號采集及處理。從站PLC主要用于主電機變頻器控制、三四色印刷機組和收紙機的信號采集及處理。主站PLC和從站PLC通過RS-485通訊線連接。主控制臺電箱里還有一二色印刷機組的出水輥變頻器，主電柜里有主電機變頻器和三四色印刷機組的出水輥變頻器。一二色出水輥變頻器和主站PLC采用RS-485通訊線連接和控制。三四色出水輥變頻器和主站PLC采用RS-485通訊線連接和控制。這樣四個印刷機組的出水輥變頻器和從站PLC都作為從站和主站PLC就組成了RS-485通訊網絡。利用臺達PLC的EASY LINK功能可以實行1：N控制。主電機變頻器從安全可靠方面考慮仍采用I/O控制，參見圖1。

圖1 電控柜

（4）顯示采用臺達TP04文本顯示器和DOP-AE10THTD人機界面，文本顯示器在主控制臺上，主要顯示和調節機器速度，顯示印刷計數，機器運行狀態監示和故障指示。人機界面在機器最后邊的看樣臺上。除了有文本顯示器顯示的內容外，還可以對機器進行操作，四個印刷機組的水量可以在這里集中顯示和調節，還可以對四個機組的印版進行套準顯示和調節。文本顯示器和主站PLC的COM1口采用RS-232通訊，人機界面和主站PLC的擴展通訊口COM3采用RS-485通訊，主畫面設計參見圖2。

圖2 人機界面

3 控制系統結構

3.1硬件系統構架

3.2 通訊控制軟件構架

利用PLC EASY LINK編程實現1：N主從通訊控制軟件構架：

4 技術參數設計

4.1 變頻器參數設計

水輥變頻器參數；設定頻率和運行控制來源為通訊RS485輸入，設定通訊站號，通訊傳送速度，通訊資料格式。變頻器里設置的通訊傳送速度、通訊格式必須與主站PLC里程序設定的通訊傳送速度、通訊格式相同。

4.2 工藝參數設計

工藝參數人機界面設定；人機部分主要實現人參與控制系統的途徑。它主要包括：顯示部分、設定部分、操作部分、歷史故障部分；其中設定主要是主機速度設定、四色機組水量設定、四色機組印版套準定位。

5 調試總結

變頻器里設置的通訊傳送速度、通訊格式必須與主站PLC里程序設定的通訊傳送速度、通訊格式相同。

臺達PLC LINK設置為自動模式并啟動后，主站就開始偵測所有連接的從站共有幾臺。為了提高通訊連接的可靠性，在主站PLC的程序里加入一段延時程序，等整個系統上電穩定后，再啟動PLC LINK。

當個別從站工作不正常時，為了檢查這些從站是否與主站PLC通訊連接成功，可以用電腦連上主站PLC，在臺達PLC編程軟件里采用“裝置監控”命令，分別監視各從站是否有LINK連接的標志寄存器。

6 結束語

目前該類型機器已生產了二十多臺，經過多家用戶的使用，證明該電控系統是穩定可靠的。由RS485通訊組成的網絡電控系統實現了大型機器的電器分散控制，大大減少了各部分之間的連接線。該系統采用兩個小型機PLC組合替代大型機，大大減低了系統的成本。該系統具有結構簡單，操作方便，界面美觀，穩定可靠，成本低，維修方便。