1.行業(yè)介紹

水墨印刷開槽機(jī)又稱為水性印刷開槽機(jī)、紙箱印刷

開槽機(jī)、水墨印刷開槽機(jī)或瓦楞紙板印刷開槽機(jī)，是將印刷、開槽、切角、壓線、切邊五道工序合為一體的綜合性紙箱加工設(shè)備，是瓦楞紙箱生產(chǎn)中不可或缺的后道加工設(shè)備。按照不同的色組，印刷開槽機(jī)又單色、雙色、三色、四色等多種機(jī)型。是目前國內(nèi)主要的紙箱制造機(jī)械之一。市場廣泛，效率高，節(jié)省材料，如圖1所示。

2.方案介紹

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1. 方案背景

水墨印刷開槽機(jī)目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC+HMI；其中PLC使用最多的品牌是三菱、信捷和歐姆龍；HMI使用最多的品牌是威綸通和昆侖通態(tài)。由于永

宏經(jīng)濟(jì)型PLC和HMI的性價(jià)比相對于其他品牌較高，所以永宏經(jīng)濟(jì)型PLC和HMI在水墨印刷開槽機(jī)中的應(yīng)用前景很好。水墨印刷開槽機(jī)系統(tǒng)方案如表1所示。

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1. 客戶需求

表 1 水墨印刷開槽機(jī)系統(tǒng)方案

根據(jù)客戶要求，水墨印刷開槽機(jī)的整體動(dòng)作需要達(dá)到快速定位，印刷清晰，快速修刀，壓力精準(zhǔn)；另外客戶還需要實(shí)現(xiàn)快捷參數(shù)，訂單存儲(chǔ)，多組配方參數(shù)存儲(chǔ)/讀取等附加功能。水墨印刷開槽機(jī)具體功能要求如表2所示。

表 2 水墨印刷開槽機(jī)具體功能要求

2.3解決方案

水墨印刷開槽機(jī)主要用于完成對不同尺寸的紙張進(jìn)行開槽并印刷對應(yīng)的廣告。根據(jù)動(dòng)作及工藝要求，該方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括硬件（產(chǎn)品）配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分， 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分；水墨印刷開槽機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3。

基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，水墨印刷開槽機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)如圖2 所示；本方案控制系統(tǒng)采用永宏功能型FBS系列PLC控制器，主要控制整體設(shè)備的動(dòng)作流程；傳動(dòng)部分采用四方的變頻器和永宏A5系列伺服，上位機(jī)采用永宏C3 系列HMI操作界面，提供自動(dòng)操作、手動(dòng)調(diào)試和定位參數(shù)以及分期付款等界面， 用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行各項(xiàng)配置。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件配置操作和參數(shù)設(shè)置

水墨印刷開槽機(jī)的系統(tǒng)硬件由永宏FBS-60MBT2-AC

PLC控制器、FBS-CB5通訊模塊，F(xiàn)BS-20EX控制模塊， 永宏C3070SE HMI觸摸屏、永宏A5系列伺服驅(qū)動(dòng)器及其變頻器電機(jī)、溫控模塊和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、指示燈和蜂鳴器等）組成。水墨印刷開槽機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表4所示。

表 4 水墨印刷開槽機(jī)硬件明細(xì)表

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

水墨印刷開槽機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：送紙機(jī)構(gòu)，開槽機(jī)構(gòu)，模切結(jié)構(gòu)和印刷機(jī)構(gòu)。水墨印刷開槽機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析如圖3所示。

3.3電氣控制

水墨印刷開槽機(jī)的電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心控制單元，實(shí)現(xiàn)對變頻器和伺服等執(zhí)行單元的控制。水墨印刷開槽機(jī)PLC接線原理如圖4所示。

3.3 程序控制

水墨印刷開槽機(jī)設(shè)備的程序控制截圖如5圖所示。

3.5觸摸屏程序

水墨印刷開槽機(jī)的觸摸屏程序截圖如6圖所示。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1工藝流程

水墨印刷開槽機(jī)的工藝流程主要包括三部分：送紙、定位、開槽模切和印刷；可以根據(jù)設(shè)定的紙箱的尺寸快速定位到加工的位置，使工作效率達(dá)到最大化。全自動(dòng)工藝流程如圖7所示。

圖 7 水墨印刷開槽機(jī)工藝流程圖

4.2控制流程

水墨印刷開槽機(jī)的控制流程如圖8所示。

圖 8 水墨印刷開槽機(jī)控制流程圖

4.3  I/O點(diǎn)配置

根據(jù)水墨印刷開槽機(jī)工藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入點(diǎn)配置如表5， 輸出點(diǎn)配置表如表6所示。

表 5 PLC 輸入點(diǎn)配置表

表 6 PLC 輸出點(diǎn)配置表

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1. 參數(shù)設(shè)置指令

2. PLC功能指令應(yīng)用

永宏P(guān)LC脈沖輸出的參數(shù)設(shè)置有專門的參數(shù)設(shè)置指令

（FUN141），永宏FUN141指令的參數(shù)設(shè)置方式采用表格的形式進(jìn)行參數(shù)編輯。永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)如表7 ，永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)程序如圖9所示。

表 7 永宏 PLC 設(shè)置參數(shù)表

4.4.2脈沖輸出指令

永宏P(guān)L C脈沖輸出控制有專門的命令設(shè)置指令 

（FUN140），永宏FUN140指令的命令設(shè)置方式同樣是采用表格的形式進(jìn)行命令編輯； 使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)的高速定位控制。永宏P(guān)LC脈沖輸出控制程序如圖10，永宏P(guān)LC脈沖輸出控制設(shè)置表格如圖11。

4.4.3  MODBUS通訊指令

永宏P(guān)L C直有專門的MODB US 通訊命令指令 

（FUN150），永宏FUN150指令的命令設(shè)置方式同樣是采用表格的形式進(jìn)行命令編輯；使用永宏150指令可以很方便的實(shí)現(xiàn)對外部485設(shè)備的通訊功能。永宏P(guān)LC通訊指令程序如圖12所示。

4.4.4  指針調(diào)用指令

永宏P(guān)LC指針緩存器共有12個(gè)（V、Z、P 0- P 9）； 使用永宏指針緩存器可以很好的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變址，從而更方便的實(shí)現(xiàn)了拼紙機(jī)速度及目標(biāo)位置的動(dòng)態(tài)調(diào)用。坐標(biāo)指針調(diào)用程序如圖13。

5.結(jié)論（實(shí)施結(jié)果）

通過現(xiàn)場調(diào)試，水墨印刷開槽機(jī)的加工速度可以達(dá)到

150片/min；定位精準(zhǔn)，印刷效果清晰，精度可以達(dá)到

± 0. 1mm； 相對于之前的是設(shè)備效率增加了15%， 從而令到永宏P(guān)LC在水墨印刷開槽機(jī)上得到了很好的應(yīng)用。