永宏PLC在数码椭圆印花机上的应用

1、行业介绍

      数码印花机（Digital elliptical printer）又称椭圆印花机、数码网印机、全自动数码机等，是利用自动化机械来替代人工完成调色、服装印花等功能的自动化服装行业生产设备；其中数码印花机按照台板安装及旋转方式的不同分为数码椭圆印花机（如图1-1）和台板式数码打印机（如图1-2）。在国内外市场已得到广泛应用，其广泛应用于服装裁片印花、成衣、裤子、袜子、雨伞等裁片的平面丝网印花，生产效率比较人工有极大的提高可以达到4000件左右每天。

图1-1 数码椭圆印花机

图1-2台板式数码打印机

2、系统设计方案

2.1 方案背景

      相比其他品牌，FATEK永宏旗下的产品更具性价比等竞争优势，所以客户选用了选用的以永宏FBs系列PLC为控制核心、以FATEK品牌的人机界面为显示与用户控制核心、以FATEK品牌的伺服系统为运动核心的FATEK控制系统。

2.2 控制需求

      我们与客户确定了控制要求：数码椭圆印花机需要能够进行准确的台板定位保证相对位置的一致性，同时需要能够对每个机头进行单独操作（刮印次数、刮印方式、刮印速度、闪烘时间）及开闭来满足不同图案对工艺的要求；对于设备的故障客户需要能够直观的反应在触摸屏上，同时需要具有跳印功能对故障台板筛选降低次品率。

要求1	准确定位，保证位置的一致性
要求2	每个机头可以单独开闭
要求3	每个机头刮印次数随意设定
要求4	参数存储，实现快捷参数保存操作。
要求5	闪烘烘干时间自由可调
要求6	设备故障可以由触摸屏直观显示
要求7	具备跳印功能，可以对故障台板进行筛选
要求8	台板动作速度多级可调

表2-2 数码椭圆印花机具体功能要求

2.3 解决方案

      数码椭圆印花机主要用于完成服装印花工作。根据动作及工艺要求，该方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）配置、电气控制等两部分，系统软件设计包括流程控制、程序设计等两部分；数码椭圆印花机设计参数如表2-3；数码椭圆印花机实物图如图2-1。

设计参数		实物效果图
控制系统	永宏PLC
操作界面	永宏HMI
伺服系统	永宏伺服
印刷方式	数码+网印
工作效率	4000片/每天
工作精度	±0.02mm
工作气压	0.4MPa-0.6MPa
工作电源	220VAC 50Hz 8KW
工作环境	温度5-80℃
	湿度20-90%

表2-3 设计参数                                                                    图2-1 实物效果图

     基于上述各项技术指标，数码椭圆印花机系统方案架构如图2-2；本方案控制系统采用永宏FBs系列PLC控制器，主要控制整体设备的动作流程；伺服系统采用永宏伺服驱动器及电机，主要控制台板的快速定位和机头刮印；上位机采用永宏经济型HU系列HMI操作界面，提供自动操作、手动调试和参数设置等界面，用户可根据自身需求进行各项操作和参数设置。

图2-2 数码椭圆印花机系统方案架构图

3、系统硬件设计

3.1 硬件配置

      数码椭圆印花机的系统硬件由永宏FBs-20MAT2-AC PLC控制器、永宏HU102E HMI触摸屏、永宏A3伺服驱动器及电机和外围输入输出线路（包括按钮、指示灯和蜂鸣器等）组成。数码椭圆打印机系统硬件清单如表3-1；数码椭圆打印机系统硬件配置如图3-1。

硬件明细表		硬件配置图
永宏PLC主机	5台
永宏触摸屏	1台
永宏伺服	7套
台板	若干
电磁阀	10个
气缸	40个
传感器	若干
电气部件	若干
机械部件	若干

3.2 电气控制

      数码椭圆印花机的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对伺服、打印机和气动元件等执行单元的控制。

4、系统软件设计

4.1 工艺流程

      数码椭圆印花机的工艺流程主要包括三部分：台板定位、打底印刷和台板旋转，这三个部分的动作为一个动作周期；可以根据图案的工艺要求自由设定机头的开关及数码打印机的打印范围。数码椭圆印花机工艺流程如图4-1。

图4-1 数码椭圆印花机工艺流程图

4.2 FATEK-PLC功能指令应用

      参数设置指令

      永宏PLC脉冲输出的参数设置有专门的参数设置指令（FUN141），永宏FUN141指令的参数设置方式采用表格的形式进行参数编辑。永宏PLC设置参数如表4-3，永宏PLC设置参数程序如图4-3

永宏PLC参数设置
名称	数值	名称	数值
每圈脉冲数	3000ps/r	起始结束设定	7000Hz
每圈移动量	1615um/r	一般加减速	2000ms
最高速度设定	100KHz	补间加减速	0ms

表4-4永宏PLC设置参数表

图4-3 永宏PLC设置参数程序

脉冲输出指令

      永宏PLC脉冲输出控制有专门的命令设置指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令设置方式同样是采用表格的形式进行命令编辑；使用永宏脉冲输出指令可以很好的实现对台板的单轴高速定位控制。永宏PLC脉冲输出控制程序如图4-4，永宏PLC脉冲输出控制设置表格如图4-5。

图4-4 脉冲输出控制程序           图4-5  脉冲输出控制表格

永宏高速联机通讯指令

      永宏PLC支持高速联机指令，该指令不受扫描周期的影响可以进行快速的数据交换，配合永宏表格编辑指令可方便的实现多台PLC之间的数据交换。永宏PLC高速联机程序如图4-6，永宏PLC高速联机通讯控制设置表格如图4-7。

图4-6 永宏高速通讯控制程序          图4-7 高速通讯表格

5、结论

      通过现场调试，数码椭圆印花机可以进行台板准确定位无错位，各个机头及数码打印机可以按照设定参数进行刮印动作，套色稳定无错版、生产效率高、故障率低，永宏整套解决数码椭圆印花机得到完美应用。

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