1 紙箱印刷機械電氣控制原理

瓦楞紙箱是包裝行業不可缺少的材料，在儲運環節中擔任著重要角色。瓦楞紙箱生產設備要實現楞紙板的多色套色印刷、開槽、模切、半成品紙箱收集等工序。
　　由于設備龐大，每一個機臺在更換生產或保養等特殊時候，可能需要分開機臺，因此機臺都安裝滑輪，再固定在軌道上。由于該設備的分散控制特點，正是應用DeviceNet網絡控制的主要原因。每個工藝的機臺都可以移動分合操作，除了有獨立的參數設定和控制，還需要監控其他機臺的狀況，因此臺達HMI的Ethernet方式一機多屏的快速數據傳輸功能，配合DeviceNet總線網絡連接正好滿足了該需求。控制示意圖如圖1。

                                 
　　　　　　 圖1工業網絡控制示意圖

　　DeviceNet是一種比較合適的工業網絡解決方案，采用臺達PLC的DeviceNet現場總線實現分散控制的網絡整合。這一款紙箱印刷機械每一個機臺都有6個或以上的機械定位，由于臺達SV系列PLC目前只有4路AB相高速計數器，所以每個機臺會用到2臺SV的PLC。而每一部分的微小調節都是利用變頻器和旋轉編碼器，配合PLC的高速計數器判斷完成，而臺達的SV系列PLC和E系列變頻器都有相應的DeviceNet現場總線解決方案。如圖2所示。

圖2  工作示意圖

每一個機臺的PLC通過DeviceNet總線網絡連接起來，相互之間交換所需信息，以及控制命令，達到在其中一個機臺能夠監視各部分器件的狀況，控制和調整每一部分機構，或緊急停止遠程其他機臺的效果。這樣做，一方面同時免去繁多的硬接線，另一方面可以在多種產品同類部件間實現互換性的同時，減少配線和安裝工業自動化設備的成本和時間。通過DeviceNet總線，可以根據位移實時調整變頻器輸出頻率，調整加減速線性，實現平穩啟停，以及配合旋轉編碼器測量位移位置，達到精確定位的效果。同時監控變頻器的工作狀況（包括運行狀態、輸出頻率、輸出電流、報警內容等）。通過Ethernet網絡的觸摸屏可以直接設定遠程每一個機臺的PLC參數，以及收集該機臺的工作狀況和報警信息。這樣通過DeviceNet的直接互相連性不僅改善了設備間的通信，同時提供了相當重要的故障診斷功能，實現了低成本、高性能的工業設備的網絡互連。

2 控制系統構成

控制系統配置如表1所示。

表1  控制系統配置

控制架構圖如圖3所示。

圖3控制架構圖

　　由于版面原因，編碼器數量不能全部標示出來。另外，各個機構的位置調整，只是在更換生產料號時才動作，因此客戶為了節省成本，每個機臺只安裝2臺變頻器作調速定位，依靠外部接觸器切換各個機構的電機工作，因此每次最多只有2個位置調整機構同時動作。人機界面通過Ethernet網絡，先訪問DeviceNet控制層的主站送料部PLC，再通過DeviceNet網絡訪問到各個從站PLC。每一個機臺的2個PLC通過RS485的PLC-Link方式交換數據。地址（Node Address）分配如表2、3所示。

表2  地址分配1

　　由于設備層是各自PLC站點下屬的獨立網絡，因此可以定義相同的節點地址也不會產生干涉，反而方便編程（例如，套色1到套色4機構相同，都可以使用相同的PLC程序）。

表3  地址分配2

3 DeviceNetBuilder軟件調試

3.1  通訊連接

　　通訊參數設定好后，選擇“網絡—在線”，即可以搜索網絡中的設備，當搜索完畢后，選擇00號主站網絡，會顯示出檢測到的網絡模塊和設備。選擇10號主站網絡，會顯示出檢測到的網絡模塊和設備，如圖4所示。

圖4  選擇10號主站網絡，會顯示出檢測到的網絡模塊和設備

3.2 模塊參數設置

用鼠標左鍵雙擊DNET Scanner主站模塊圖標，可以進入主站模塊的“掃描模塊配置”工具，設定從站的掃描列表，以及寄存器的對應設備（地址）映像表：

分別連接到套色1、套色2、套色3、套色4、開槽、模切、收集的主站PLC，切換到各個設備層網絡，并且編輯地址影射表，如圖5所示。

圖5  編輯地址影射表

配置好后，將PLC工作模式切換到停止，選擇“網絡—下載”，將設定好的參數下載到DeviceNet模塊中，下載完畢后，再運行重新PLC。檢查主站DVPDNET-SL的“MS LED”和”NS LED”指示燈都是綠色，并顯示DeviceNet的通訊節點號。這樣DeviceNet的設定工作就基本完成。

4 結束語

該設備整臺機器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而設計制造，最高送料頻率是200張/分鐘，最大進紙尺寸1200×2400（毫米），能夠快速換單，操作調整方便，自動歸零和自動復位。所有間隙或定位數字化電動調整。通過人機界面可儲存常用訂單，實現快速換單操作。而整套設備的技術亮點在于總線網絡的應用，一方面簡化設備制造的配線工作，減少配線時間，提高配線精確性；在生產現場建造或組裝設備時，不再需要特殊配線規則和詳細數據，或特殊培訓，簡化了設備安裝工藝；另一個方面提高了設備用戶的監控和維護效率，通過總線網絡可以減少生產和維護的工作，參數設定完畢后可以通過保存到HMI的配方，減少相同工藝的重復生產的調整和設置工作，使生產工作標準化，便于設備管理。并可以實現快速的網絡故障信息診斷，減少系統停機時間。總而言之，工業網絡是很好的應用工具。

作者簡介：

林星華，出生于1974年2月，畢業于廣東工業大學機電一體化專業，具有十多年的自動化領域技術和服務經驗，目前就職于中達電通華南大區，負責臺達PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等機電產品的技術支持。