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進入新世紀(jì)以來，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，我國的軟包裝印刷設(shè)備制造業(yè)年年出新品，發(fā)展很快。本公司緊跟世界潮流，不斷采用新的技術(shù)，使產(chǎn)品性能不斷提高，推動和影響著整個中國軟包裝印刷設(shè)備的進步與發(fā)展。
新技術(shù)的應(yīng)用，帶來了產(chǎn)品的巨大變化，特別是在凹版印刷設(shè)備上發(fā)生了新的革命，作為凹印機的張力系統(tǒng)、走料傳動系統(tǒng)以及烘干系統(tǒng)，是凹印機的三大重要環(huán)節(jié)，也是新技術(shù)最先選用的環(huán)節(jié)，也是各制造商技術(shù)性能的競爭點，陜西北人印機公司在這方面走到了技術(shù)的前沿。
現(xiàn)場總線在機組式凹版印刷機中的應(yīng)用
現(xiàn)場總線簡述：
現(xiàn)場總線（Fieldbus）一般定義為：一種用于智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式，數(shù)字化，雙向串行，多節(jié)點的通信總線。以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的全數(shù)字控制系統(tǒng)稱作現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)。
現(xiàn)場總線是近年來自動化領(lǐng)域中發(fā)展很快的互連通信網(wǎng)絡(luò)，是工業(yè)控制系統(tǒng)的新型通訊標(biāo)準(zhǔn)，是低成本的自動化系統(tǒng)技術(shù)。采用現(xiàn)場總線技術(shù)可以促進現(xiàn)場設(shè)備的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢�，F(xiàn)場總線技術(shù)的采用將帶來工業(yè)控制系統(tǒng)技術(shù)的革命。目前，現(xiàn)場總線發(fā)展的種類主要有：基金會現(xiàn)場總線FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點：
1.全數(shù)字化:信號的傳輸通過網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字信號，具有高精度、高抗干擾的特性，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。
2.全分布：在FCS中各現(xiàn)場設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間相互通信，完全可以把各種控制功能分散到各種設(shè)備中，而不再需要一個中央控制計算機，實現(xiàn)真正的分布式控制。
3.雙向傳輸：傳統(tǒng)的模擬信號，一條線只能傳遞一路信號�，F(xiàn)場總線設(shè)備則在一條線上即可以向上傳遞現(xiàn)場信號，也可以向下傳遞控制信息。
4．自診斷：現(xiàn)場總線設(shè)備本身具有自診斷功能，而且這種診斷信息可以送到中央控制計算機，以便于維護。
5．節(jié)省布線及控制室空間：在FCS系統(tǒng)中多臺現(xiàn)場設(shè)備可串行連接在一條總線上，這樣只需極少的線進入中央控制室，大量節(jié)省了布線費用，同時也降低了中央控制室的造價。
6.開放性：現(xiàn)場總線協(xié)議已經(jīng)正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)，從而使現(xiàn)場總線成為一種開放技術(shù)。
7.互操作性：現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)保證不同廠家的產(chǎn)品可以互操作，這樣就可以在一個企業(yè)中由用戶根據(jù)產(chǎn)品的性能、價格選用不同廠商的產(chǎn)品，集成在一起，避免了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中必須選用同一廠家的產(chǎn)品限制，促進了有效的競爭，降低了控制系統(tǒng)的成本。
現(xiàn)場總線在凹印機中的應(yīng)用：
作為一種工業(yè)控制的新技術(shù)，把現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到凹印機控制系統(tǒng)中，對整個控制系統(tǒng)性能的提高帶來很大的好處。 1．基于現(xiàn)場總線技術(shù)的遠程I/O的應(yīng)用（省配線系統(tǒng)）。
在凹印機主機控制部分一般都是開關(guān)量，由于機組式凹版印刷機印刷機組正朝多機組方向發(fā)展，設(shè)備越來越長，現(xiàn)場的開關(guān)量I/O信號數(shù)量多、相對分散，輸入、輸出間隔PLC很遠，常規(guī)的系統(tǒng)現(xiàn)場到控制柜的走線距離長、工作量大、根數(shù)多，往往帶來一些其它的問題，如干擾、誤動作等。針對這種情況，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的遠程I/O系統(tǒng)發(fā)揮了很大的作用。遠程I/O系統(tǒng)是PLC系統(tǒng)的一個組成部分，現(xiàn)場設(shè)備在本地對I/O信號進行采集，通過總線網(wǎng)絡(luò)傳遞信息到PLC，進行集中控制，在I/O信號的傳遞過程中，采用數(shù)字化的編碼方案，抗干擾強、可靠性高。以前大量的傳輸導(dǎo)線被一根網(wǎng)絡(luò)電纜替代，節(jié)省配線，減輕工程造價，所以遠程I/O系統(tǒng)有時也被稱為省配線系統(tǒng)。
2．利用現(xiàn)場總線的高速性、實時性、高抗干擾性，實現(xiàn)對張力控制的數(shù)字化高精度實時控制。
在機組式凹版印刷機領(lǐng)域，進幾年產(chǎn)品正朝著高速度、高精度、高可靠性、高品質(zhì)方向發(fā)展，在這種大的環(huán)境下，對機組式凹版印刷機張力控制系統(tǒng)提出了更高、更強的要求，只有不斷的提升張力控制系統(tǒng)的性能才能不斷滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要。
張力控制系統(tǒng)是機組式凹版印刷機的核心，張力控制得好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，為了保證生產(chǎn)的品質(zhì)、效率及可靠性，一套功能完備的張力控制系統(tǒng)是必須條件，張力控制是以PLC為控制中心，目標(biāo)對象是張力值，控制的對象是變頻器或伺服。目前現(xiàn)有的張力控制一般采用四段全閉環(huán)自動張力控制系統(tǒng)，張力ＰＬＣ整機協(xié)調(diào)控制，采用人機界面進行運轉(zhuǎn)參數(shù)的設(shè)定和顯示。四段張力指放料張力、放料牽引張力、收料牽引張力、收料張力，所有四段張力均通過變頻器驅(qū)動矢量電機來實現(xiàn)張力自動控制。
以前的張力控制系統(tǒng)采用模擬量的控制信號，精度差、容易串入干擾，已經(jīng)難以滿足要求。應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)把控制器（PLC）與智能化的驅(qū)動器組成網(wǎng)絡(luò)，把以前的模擬量控制轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的控制，很大程度上提高了系統(tǒng)的控制精度。通過網(wǎng)絡(luò)可以實時、快速的反饋驅(qū)動器的實時工作狀態(tài)，使得控制器可根據(jù)實際情況及時采取控制，使得張力系統(tǒng)的實時性得到了保證。
以上兩項技術(shù)在我廠的300米/分凹版印刷機上已經(jīng)得到了應(yīng)用。
3．以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)，進行高速可靠的數(shù)據(jù)通訊交換，使印刷機的無軸傳動技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)實。
總之，現(xiàn)場總線作為一門新興的技術(shù)仍然在不斷的發(fā)展之中，隨著其技術(shù)的不斷完善，國際性的通用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，現(xiàn)場總線必然會大規(guī)模的應(yīng)用于機組式凹印機中。
烘干系統(tǒng)的新設(shè)計
隨著凹版印刷機不斷的向高速化發(fā)展，全球環(huán)保意識的提升，烘干部件的設(shè)計制造在凹印機中就顯的優(yōu)為重要。
凹印機的烘干在高速機上都采用了熱風(fēng)模式，而應(yīng)用的都是盡可能采用大風(fēng)量低溫的思想，這樣對印品的質(zhì)量保證能起到很好的作用。因為印速的提高，印品在烘箱內(nèi)的停留時間有限，油墨中溶劑的揮發(fā)時間有限，為避免箱體內(nèi)溶劑揮發(fā)之后的飽和，盡量的補充新風(fēng)，快速流動帶走揮發(fā)溶劑，是設(shè)計的基礎(chǔ)。節(jié)約能源，盡可能將帶一定溫度和揮發(fā)溶劑的廢氣再利用，也是高速機烘干部的設(shè)計點。熱風(fēng)的溫度控制在凹印機中優(yōu)為重要，而溫度的控制基本上采用對熱源的控制來實現(xiàn)。目前中國凹版機的烘干部采用的熱源主要有電、蒸汽、導(dǎo)熱油。在溫度控制內(nèi)解決好溫度升降的慣性沖量，保證在±2℃的實用范圍內(nèi)是必須的，不然就會對印品的顏色保證一致造成困難，在一些特殊的印品，如熱敏油墨的印刷上就更為嚴(yán)格。
首先是風(fēng)速、流量的設(shè)計計算，為了保證相對的風(fēng)速要高，讓氣體快速的流過印品表面，最適合高速印刷的風(fēng)速在45~60m/s之間。設(shè)備的印速高，風(fēng)速的選擇也就的相應(yīng)提高。通用的方式是采用噴嘴結(jié)構(gòu)、噴嘴的寬度在2~3mm之間，這樣流量的計算就顯的簡單。計算完流量之后，烘箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計就很重要了，結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須保證各噴嘴的風(fēng)量、風(fēng)速的一致性，噴嘴在橫向上風(fēng)速、風(fēng)量的一致性。在以往的國產(chǎn)、進口設(shè)備中，大都采用了導(dǎo)流板、分流板的結(jié)構(gòu)形式，這給箱體的制造上造成很大的困難，而且實際的效果也并不十分的理想。這是因為導(dǎo)流板、分流板都是產(chǎn)生風(fēng)阻的環(huán)節(jié)，造成的風(fēng)壓損失也很大。所以新的理論是保證箱體內(nèi)的靜壓相對平衡和穩(wěn)定，實現(xiàn)各噴嘴及噴嘴上各部分的壓力一致，從而達到風(fēng)速、風(fēng)量的一致性。
那么在風(fēng)量的調(diào)節(jié)上，以往的做法都靠調(diào)節(jié)風(fēng)門的開合大小來實現(xiàn)，而各風(fēng)門的位置都在網(wǎng)管系統(tǒng)上，也是增加風(fēng)阻的辦法，這就使得進入到烘箱體內(nèi)的風(fēng)全壓下降較快，而且只能定性，不能定量的進行調(diào)整。新的設(shè)計模式是采用變頻電機來驅(qū)動風(fēng)機，通過合理的計算，就可以定量的調(diào)整實際使用時的準(zhǔn)確風(fēng)速。
在能源節(jié)約方面，目前較多采用的是二次回風(fēng)結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)能起到能源節(jié)約的目的，但由于在使用中，含有大量溶劑揮發(fā)氣體的熱風(fēng)被二次用來對印品表面噴吹，很容易造成烘干箱體內(nèi)溶劑的含量指標(biāo)升高，這樣一方面不利于印品表面溶劑的揮發(fā)，另一方面殘留在印品表面的溶劑量也會提高，隨著我國食品、藥品等各種包裝中環(huán)保、衛(wèi)生各方面的要求提高，印品印刷的殘留溶劑量指標(biāo)不斷嚴(yán)格，這樣的方法也會不斷的被質(zhì)疑。因此更好的辦法是含有溶劑的氣體經(jīng)過一個熱轉(zhuǎn)換器，回收其熱源，而將廢氣排出，也就是熱源二次利用結(jié)構(gòu)。
在溫度控制上，蒸汽、導(dǎo)熱油的控制相似，都是經(jīng)過流量閥來控制，但在使用上，必須經(jīng)過全溫區(qū)的溫升試驗，結(jié)合不同網(wǎng)管結(jié)構(gòu)找出溫度曲線，才能真正的實現(xiàn)有效控制。電的控制上，可采用的辦法較多，但較簡單實用的方法是主供熱線路和控制線路分立設(shè)計，克服溫升的慣性，同樣的溫升試驗也是必須的。
要使烘干部能正常的工作，網(wǎng)管設(shè)計的計算和實驗是必不可少的，從風(fēng)機的進排風(fēng)口，各處的管道、熱轉(zhuǎn)換器、烘箱體各處的風(fēng)阻都必須進行計算和實驗的驗收，只有這樣才能保證整個系統(tǒng)的正常工作。
無軸傳動技術(shù)的應(yīng)用
無軸傳動，又稱為電子軸。90年代初在凹版印刷機上出現(xiàn)，歐洲發(fā)展較早，目前有70%的凹印機采用無軸傳動系統(tǒng)。亞洲發(fā)展較晚，90年代末才出現(xiàn)，以日本為代表，目前僅有30%的新產(chǎn)凹印機采用該技術(shù)。在我們中國，龍頭企業(yè)陜西北人印機公司最早從2000年初開始著手此項技術(shù)的前期準(zhǔn)備。由于進口成套無軸系統(tǒng)價格非常昂貴，不適應(yīng)中國市場的推廣，陜西北人印機公司2003年與奧地利貝加萊公司合作，聯(lián)合開發(fā)了適應(yīng)中國國情，并共有知識產(chǎn)權(quán)的無軸傳動系統(tǒng)，2004年初獲得了成功，并投放市場。
無軸傳動的特點
1、無軸傳動具有極高的套印精度。由于采用控制性能最高的交流伺服系統(tǒng)，編碼器高達400萬個脈沖，能在0.001mm的范圍對版輥進行調(diào)整，而機械式傳動，由于傳動齒輪側(cè)隙誤差積累、齒輪的精度、傳動軸的扭曲變形、安裝的誤差、機械的磨損都會降低套印精度。
2、節(jié)省大量的準(zhǔn)備時間。由于版輥具有獨立驅(qū)動功能，部分未使用的機組可以在印刷機工作狀態(tài)下，進行更換版輥、清洗版輥、更換油墨等操作，而且印刷前的初期套準(zhǔn)非�？欤▋H用2~3秒可完成），傳統(tǒng)的有軸傳動采用絲杠走位辦法，速度非常慢（長達30分鐘）。
3、節(jié)省材料、降低費用。由于交流伺服系統(tǒng)同步精度高、跟蹤性能好，在升降速、切換料動態(tài)過程中，張力波動非常小，廢品損失不超過3米，而機械軸式通常最好情況下在7~8米。另外由于無軸傳動具有獨立驅(qū)動功能，底色版的印刷可以作為通用版輥使用，降低了制版費用。
4、印刷機組組合更加靈活。對于印刷機組的選用，雙收雙放機的不同組合，不需人工切換，自動組合非常靈活。
5、簡化了機械結(jié)構(gòu)，走料路線縮短。由于取消了套色調(diào)整輥機構(gòu)，使得走料路線縮短。
6、機組更加獨立，有利于模塊化。單機組可獨立試車，縮短了制造周期。
7、增大了操作空間。由于沒有傳動軸，從操作側(cè)至傳動側(cè)穿行方便，特別是印刷機可在車間中間擺放。
8、機構(gòu)制造成本降低，電氣成本增加，總的成本增加，對電氣調(diào)管人員水平要求更高。
我國無軸傳動發(fā)展思路
由于無軸傳動技術(shù)是一項新技術(shù)含量較高的產(chǎn)品，它融集著現(xiàn)代控制技術(shù)，如交流伺服位置控制、速度控制。解耦理論、模糊控制理論、線性PID算法、光電傳感技術(shù)、現(xiàn)場總線控制等多方位的技術(shù)，任何一個企業(yè)靠自己的技術(shù)實力，都很難完成全部的系統(tǒng)，必須借助社會的力量，分步實施，走出一條具有中國特色的無軸傳動系統(tǒng)�？客耆I進全套系統(tǒng)，不僅我國用戶接受不了這種昂貴的價格，售后技術(shù)服務(wù)也成為嚴(yán)重的問題，這條路走不通。只有走技術(shù)合作道路，立足國際硬件、國內(nèi)的軟件開發(fā)，由淺入深的發(fā)展，把國外的全套系統(tǒng)搬到我們國產(chǎn)設(shè)備上，就認(rèn)為無軸傳動的成功，這種做法在市場上是占不住腳的，只有具有自己知識產(chǎn)權(quán)的印刷技術(shù)，才有生命力，才能在市場上生存。 |
