基于台达自动化平台构建的大幅面多色印刷机网络系统

基于台达自动化平台构建的大幅面多色印刷机网络系统

本文详细介绍了台达人机界面、文本显示器、EH系列可编程控制器、V及B型交流变频器构成的控制系统在河南新机股份有限公司生产的XJ4142大全张四色胶印机上的成功应用。整个电控系统主要采用MODBUS协议构建整体总线控制系统。经过用户一年多的使用，效果理想。
关键词：台达EASY PLC LINK；变频器 人机界面；大幅面多色印刷机

1 引言

XJ4142大全张四色胶印机是河南新机股份有限公司自行研发的光、机、电、气一体化产品，在国内大幅面胶印机领域处于领先地位。机器按功能划分为四个组成部分：输纸机组；主传动系统；四个颜色印刷机组、收纸机组。机器的工艺流程是：裁切好的纸张由输纸机输送到第一色印刷机组，先经过规矩定位后再依次通过四个印刷机组的印刷，最后传到收纸机，把印刷完的纸张收集整齐。

机器全长十二米，分布配置十二个操作面板。机器全套包括：两个纸台升降电机；两个吸纸风泵；一个油泵；一个喷粉泵；一个空压机；四个出水辊电机和一个主电机；电磁阀和电磁铁二十二个。机器上还有大量的用于监控的光电开关和用于安全保护的限位开关。这些电器件主要分布在机器的传动侧和操作侧分布安装。由于电器件不集中，如果只采用一个电柜安装一个PLC组成控制系统，那么机器离电柜较远的那部分到电柜的连接线会很多且距离长。

2 台达EH系列PLC通讯功能构建的新型控制系统

2.1 方案设计

根据以上对新机XJ4142胶印机和台达EH系列PLC功能的分析，我们与中达电通公司合作，提出了一种采用两个EH系列PLC分别作为主站和从站，把台达文本显示器、人机界面及四个B型变频器与PLC通过通讯口连接在一起，构建成新型电控系统。
台达EH系列PLC采用双处理器芯片设计架构，运算处理速度非常快。它除了两个内置的串联通讯口（COM1：RS-232，COM2：RS-485）外，还可以扩展一个通讯口COM3。在指令的处理速度方面接近国外的高档PLC，而内置通讯口比国外品牌多。台达DVP—PLC专门对RS-485通讯口开发了多种MODBUS串联通讯便利指令，其中台达EH系列PLC具有EASY LINK功能，可以在台达PLC、变频器之间进行组网控制。

2.2系统的特点

（1）主电机为全机各个部分提供传动动力，要求低速能满负荷启动，机器印刷时要求速度可以调节并且速度稳定性要好，所以选用台达V系列高性能磁束矢量控制变频器。

（2）胶印机在纸张上印刷时需要先给印版上水和上墨，版面上的水量在印刷时需要经常调节，所以选用四个台达B系列变频器来控制四个印刷机组的出水辊电机的速度。

（3）本机设有一个主控制台电箱和一个主电柜，主控制台电控箱在输纸机的操作侧，主电柜在传动侧；其中主站PLC在主控制台电箱里，从站PLC在主电柜里。主站PLC主要用于输纸机和一二色印刷机组的信号采集及处理。从站PLC主要用于主电机变频器控制、三四色印刷机组和收纸机的信号采集及处理。主站PLC和从站PLC通过RS-485通讯线连接。主控制台电箱里还有一二色印刷机组的出水辊变频器，主电柜里有主电机变频器和三四色印刷机组的出水辊变频器。一二色出水辊变频器和主站PLC采用RS-485通讯线连接和控制。三四色出水辊变频器和主站PLC采用RS-485通讯线连接和控制。这样四个印刷机组的出水辊变频器和从站PLC都作为从站和主站PLC就组成了RS-485通讯网络。利用台达PLC的EASY LINK功能可以实行1：N控制。主电机变频器从安全可靠方面考虑仍采用I/O控制，参见图1。

图1 电控柜

（4）显示采用台达TP04文本显示器和DOP-AE10THTD人机界面，文本显示器在主控制台上，主要显示和调节机器速度，显示印刷计数，机器运行状态监示和故障指示。人机界面在机器最后边的看样台上。除了有文本显示器显示的内容外，还可以对机器进行操作，四个印刷机组的水量可以在这里集中显示和调节，还可以对四个机组的印版进行套准显示和调节。文本显示器和主站PLC的COM1口采用RS-232通讯，人机界面和主站PLC的扩展通讯口COM3采用RS-485通讯，主画面设计参见图2。

图2 人机界面

3 控制系统结构

3.1硬件系统构架

3.2 通讯控制软件构架

利用PLC EASY LINK编程实现1：N主从通讯控制软件构架：

4 技术参数设计

4.1 变频器参数设计

水辊变频器参数；设定频率和运行控制来源为通讯RS485输入，设定通讯站号，通讯传送速度，通讯资料格式。变频器里设置的通讯传送速度、通讯格式必须与主站PLC里程序设定的通讯传送速度、通讯格式相同。

4.2 工艺参数设计

工艺参数人机界面设定；人机部分主要实现人参与控制系统的途径。它主要包括：显示部分、设定部分、操作部分、历史故障部分；其中设定主要是主机速度设定、四色机组水量设定、四色机组印版套准定位。

5 调试总结

变频器里设置的通讯传送速度、通讯格式必须与主站PLC里程序设定的通讯传送速度、通讯格式相同。

台达PLC LINK设置为自动模式并启动后，主站就开始侦测所有连接的从站共有几台。为了提高通讯连接的可靠性，在主站PLC的程序里加入一段延时程序，等整个系统上电稳定后，再启动PLC LINK。

当个别从站工作不正常时，为了检查这些从站是否与主站PLC通讯连接成功，可以用电脑连上主站PLC，在台达PLC编程软件里采用“装置监控”命令，分别监视各从站是否有LINK连接的标志寄存器。

6 结束语

目前该类型机器已生产了二十多台，经过多家用户的使用，证明该电控系统是稳定可靠的。由RS485通讯组成的网络电控系统实现了大型机器的电器分散控制，大大减少了各部分之间的连接线。该系统采用两个小型机PLC组合替代大型机，大大减低了系统的成本。该系统具有结构简单，操作方便，界面美观，稳定可靠，成本低，维修方便。