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    項(xiàng)目簡介

     北人印刷機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)膠印機(jī)械己有近五十多年的歷史，是中國目前最大的膠印機(jī)制造商，也是中國工業(yè)500強(qiáng)之一, 是國內(nèi)首批境外上市的九家企業(yè)之一，擁有6個(gè)膠印機(jī)制造基地。北人的膠印機(jī)制造技術(shù)與國際先進(jìn)技術(shù)緊密接軌，擁有技術(shù)專利幾十項(xiàng)，始終保持國內(nèi)膠印機(jī)技術(shù)的最高水平。

     北人45A無軸塔式印報(bào)機(jī)由零速接紙機(jī)，塔式印刷機(jī)組折頁機(jī)組成，采用先進(jìn)的無軸傳動(dòng)技術(shù)，主要適用于印刷雙面彩色報(bào)紙，印刷多版雙面彩報(bào)、單套紅報(bào)紙。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“即插即用”式組合，可根據(jù)不同需要實(shí)現(xiàn)多種不同單元組合，系統(tǒng)極具柔性。該印報(bào)機(jī)電控系統(tǒng)采用日本三菱可編程序控制器作為設(shè)備操作邏輯控制的主體，采用德國Baumueller公司印刷機(jī)專用傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行無軸傳動(dòng)控制，上位監(jiān)控軟件采用 易控(INSPEC)組態(tài)軟件，軟件中的作業(yè)管理系統(tǒng)使得整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)作業(yè)的需要進(jìn)行作業(yè)配置、管理，使得整個(gè)系統(tǒng)操作、控制變得更加靈活，同時(shí)提供了大量調(diào)版控制、水墨跟蹤等專用功能。

    系統(tǒng)構(gòu)成

     整個(gè)系統(tǒng)由給紙機(jī)（俗稱紙架）、入紙張力、印刷單元、出紙張力、折頁機(jī)組構(gòu)成。采用模塊化積木式設(shè)計(jì)。即一條印刷生產(chǎn)線可以由若干給紙機(jī)、入紙張力、印刷單元、出紙張力、折頁機(jī)組成。生產(chǎn)線上每一個(gè)折頁可以配置若干給紙機(jī)、入紙張力、印刷單元、出紙張力，構(gòu)成一個(gè)Section。在進(jìn)行印刷作業(yè)時(shí)，不同Section中的給紙機(jī)、入紙張力、印刷單元、出紙張力可以相互借用，也就是說每一張紙都可以進(jìn)入任一折頁，使得報(bào)紙的版面、版數(shù)可以任意變化，充分提高系統(tǒng)的使用率。

                     

     為適應(yīng)Beiren45A的控制需求，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)架分為傳動(dòng)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及上位人機(jī)交互管理系統(tǒng)。
     傳動(dòng)系統(tǒng)采用Baumueller印報(bào)機(jī)無軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)；
     PLC采用三菱Q系列的可編程序控制器；
     上位監(jiān)控軟件采用易控(INSPEC)組態(tài)軟件。

     Baumueller無軸傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)非常成熟的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)為適應(yīng)印報(bào)的需求專門設(shè)計(jì)。在性能上，通過高速編碼器采樣技術(shù)、加速傳感器檢測技術(shù)等使得系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)具有同步性高、電機(jī)運(yùn)行噪音低等特點(diǎn)。在功能上，內(nèi)置了印報(bào)機(jī)專用傳動(dòng)管理軟件。可以方便地實(shí)現(xiàn)在線、離線、跨Section組合等功能。

                   

                                          Beiren45A多Section借用

     在設(shè)計(jì)上，每個(gè)Section的傳動(dòng)由一個(gè)折頁傳動(dòng)單元及若干個(gè)印刷、拉紙輥、第二三角板等傳動(dòng)單元組成。每個(gè)傳動(dòng)單元由伺服控制器、功率單元、及伺服電機(jī)組成。對于每個(gè)Section伺服控制器，由一個(gè)MDS及若干個(gè)MDC組成，通過SERCOS總線自成體系。MDS作為主控制器，通過Ethernet總線與PLC及上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊。MDS通過接收PLC及易控上位系統(tǒng)的指令數(shù)據(jù)對從屬于本Section的伺服控制器進(jìn)行同步傳動(dòng)控制、從屬控制、離合控制等，同時(shí)MDS還負(fù)責(zé)向PLC及上位系統(tǒng)報(bào)告速度、溫度、錯(cuò)誤、故障等信息。在Section之間，不同Section之間的MDS通過第二SERCOS總線進(jìn)行連接，這樣不同Section之間的印刷單元可以互相借用。

     三菱Q系列以中大規(guī)模系統(tǒng)為對象，在大幅提高CPU模塊處理性能和程序寄存器容量的同時(shí)，還提高了與網(wǎng)絡(luò)模塊，編程用外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信的性能。在 PLC硬件組成上，以Q06H CPU為主控制CPU，安裝在主操作臺(tái)控制箱內(nèi)，通過CClink總線將本Section中H機(jī)組及折頁的QPLC聯(lián)系在一起。除CClink以外，安裝在主控PLC上的以太網(wǎng)模塊為 Baumueller印刷機(jī)控制系統(tǒng)提供控制指令及獲取狀態(tài)信息，并與上位易控（INSPEC）軟件系統(tǒng)交互。為適應(yīng)多Section操作，主控PLC之間通過MELSEC H網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。基于MC通訊協(xié)議，由CClink、以太網(wǎng)、MELSEC H組成的立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無縫連接，數(shù)據(jù)交換流暢通順。

     印刷機(jī)組PLC通過CCLINK模塊與主操作臺(tái)連接，對所屬的印刷機(jī)組進(jìn)行靠版水墨及合壓的控制、根據(jù)上位指令進(jìn)行調(diào)版控制、根據(jù)水墨跟蹤曲線通過 RS485對水墨變頻器進(jìn)行控制。另外在印刷機(jī)組PLC還同時(shí)連接了2個(gè)三菱F930GOT，分別安裝裝在機(jī)組操作面的左右側(cè)，用于操作人員進(jìn)行印前準(zhǔn)備及印刷調(diào)整。

     折頁單元的PLC也掛接到本Section的CClink網(wǎng)上，除了進(jìn)行本地控制之外，還通過CClink網(wǎng)絡(luò)與主PLC進(jìn)行信息交互。
上位人機(jī)交互管理系統(tǒng)使用易控(INSPEC)組態(tài)軟件，安裝易控的IPC位于主操作臺(tái)，通過以太網(wǎng)與本Section的三菱主PLC及MDS交互。為適應(yīng)印報(bào)機(jī)特殊的工藝要求，在易控(INSPEC)標(biāo)準(zhǔn)版的基礎(chǔ)上專門開發(fā)了作業(yè)管理等印刷專業(yè)功能組件。這些專家控件的使用，使Beiren45A達(dá)到了印報(bào)機(jī)的國際領(lǐng)先水平。

    系統(tǒng)特點(diǎn)

     該系統(tǒng)采用全新的控制模式及系統(tǒng)理念，使得整個(gè)系統(tǒng)可以在機(jī)械上進(jìn)行“即插即用”式的組合，大大加強(qiáng)了系統(tǒng)組合柔性。

     三菱可編程序控制器為主體操作邏輯控制，RS485通訊對水墨輥?zhàn)冾l器進(jìn)行起停、速度控制及故障診斷；

     CCLINK總線對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行鏈接；MELSECNET/H網(wǎng)作為多Section系統(tǒng)鏈接，三菱工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行與上位IPC及Baumueller印刷機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。

     易控(INSPEC)組態(tài)控制軟件中的作業(yè)管理系統(tǒng)使得整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)作業(yè)的需要進(jìn)行作業(yè)配置、管理，使得整個(gè)系統(tǒng)操作、控制變得更加靈活。

    軟件應(yīng)用

     根據(jù)系統(tǒng)功能劃分為系統(tǒng)管理、通訊管理、安全控制系統(tǒng)、作業(yè)管理系統(tǒng)、傳動(dòng)管理系統(tǒng)、水墨控制系統(tǒng)、離合壓系統(tǒng)、運(yùn)行控制系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、幫助系統(tǒng)、紙路控制系統(tǒng)、套印控制系統(tǒng)等等。每個(gè)系統(tǒng)的軟件相互獨(dú)立，方便管理及升級。

     Beiren45A是一個(gè)組合非常靈活的產(chǎn)品，整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求靈活搭配。最小系統(tǒng)為一個(gè)折頁配置一個(gè)H印刷單元，最大組合為六個(gè)折頁配置四十八個(gè)印刷塔。用戶購買印刷設(shè)備時(shí)，根據(jù)需要選擇設(shè)備的配置。如一條生產(chǎn)線有多少個(gè)折頁、多少個(gè)印刷機(jī)組、是否要拉紙輥或雙三角板等都不同。在以往的編程方式中，每一種的配置的程序均不一致，為適應(yīng)用戶的需求設(shè)計(jì)人員必須為每一個(gè)客戶編制程序，一方面影響設(shè)備周期，另外由于程序沒有經(jīng)過長期的考驗(yàn)，出錯(cuò)幾率較大。另外當(dāng)用戶進(jìn)行多Section應(yīng)用時(shí)，因?yàn)橛∷C(jī)組的相互借用，在系統(tǒng)中存在大量的復(fù)雜邏輯互鎖，使程序的復(fù)雜程度大大增加。

     為滿足上述靈活生產(chǎn)組織及印刷靈活配置的需求，利用易控(INSPEC)軟件開發(fā)的系統(tǒng)引用面向?qū)ο蟮木幊谭绞剑ㄟ^消息機(jī)制進(jìn)行從屬邏輯判定，使得軟件的適應(yīng)能力大大加強(qiáng)。

                   

     在應(yīng)對用戶設(shè)備配置方面，設(shè)備的大小不會(huì)導(dǎo)致程序的變化。即插即用，當(dāng)設(shè)備交付到用戶時(shí)，調(diào)試人員僅僅通過觸摸屏設(shè)定設(shè)備的組成屬性，整個(gè)設(shè)備就能可靠工作。

     另外，在整個(gè)設(shè)備軟件中引入設(shè)備無關(guān)性的理念。當(dāng)操作人員進(jìn)行印刷作業(yè)時(shí)，印刷工人無需關(guān)心哪一個(gè)印刷機(jī)組在印刷哪一版報(bào)紙。當(dāng)需要進(jìn)行水量、墨量、調(diào)版、調(diào)偏等印刷調(diào)節(jié)時(shí)，操作人員僅僅需要進(jìn)入相應(yīng)版面的屏幕窗口，所有相關(guān)邏輯分配均由軟件完成。

     利用易控軟件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)還具有如下獨(dú)特功能，使得設(shè)備的自動(dòng)化水平大大提高：

     自動(dòng)上版定位：當(dāng)操作人員進(jìn)行裝卸版操作時(shí)，按動(dòng)上版定位按鈕，印刷滾筒版口自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到操作位置。

     斷紙檢測自動(dòng)投入：斷紙檢測根據(jù)印刷作業(yè)的要求自動(dòng)投入或切斷，減少印刷人員的繁雜操作。

     CIP4接口：在易控IPC軟件系統(tǒng)中的CIP4接口，為數(shù)字化印刷流程控制系統(tǒng)提供接口服務(wù)，設(shè)備根據(jù)工廠流程控制的工作票完成作業(yè)配置，并根據(jù)要求將設(shè)備狀態(tài)、印刷報(bào)表等信息上傳至工廠管理系統(tǒng)。

     故障診斷及幫助功能：在進(jìn)行印刷作業(yè)時(shí)的各種警告、故障等均可提供詳細(xì)的診斷及幫助信息。當(dāng)設(shè)備保養(yǎng)期限到，系統(tǒng)將進(jìn)行保養(yǎng)提示，操作人員還可以通過屏幕查詢保養(yǎng)材料、方法、步驟等具體措施。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員可以直接通過IPC屏幕獲取故障的部位、現(xiàn)象及其處理方法。方便操作人員及維護(hù)人員進(jìn)行故障排除及設(shè)備維護(hù)。

     作業(yè)管理：根據(jù)報(bào)紙印刷的品種版面、數(shù)量的要求進(jìn)行設(shè)備調(diào)用、配置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、預(yù)置調(diào)用等操作。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源可以來自CIP4系統(tǒng)或操作員站的人工輸入。通過作業(yè)管理系統(tǒng)，縮短了印刷作業(yè)的印前準(zhǔn)備時(shí)間及印刷調(diào)節(jié)時(shí)間，降低了產(chǎn)品的廢品率。在激烈的競爭中，通過提高印刷的邊際效益，為報(bào)紙印刷企業(yè)節(jié)省了大量的印刷成本。對于印刷管理者來講，通過作業(yè)管理系統(tǒng)可以及時(shí)獲得生產(chǎn)狀態(tài)中的一手信息，根據(jù)需要制定或修改生產(chǎn)作業(yè)管理策略，提高設(shè)備的使用率及生產(chǎn)效率。

                    

                                  Beiren45A作業(yè)管理系統(tǒng)

     套印控制：由易控軟件實(shí)現(xiàn)的套印控制系統(tǒng)改變了以往套印控制調(diào)節(jié)的模式，在印刷過程中，操作人員無需關(guān)心具體哪一個(gè)印刷塔的套印關(guān)系，僅僅需要按照報(bào)紙的版面頁進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置，系統(tǒng)將根據(jù)作業(yè)配置數(shù)據(jù)自動(dòng)對應(yīng)到相應(yīng)印刷單元，將數(shù)據(jù)下傳到相應(yīng)PLC的數(shù)據(jù)區(qū)。如果某個(gè)版面的目標(biāo)調(diào)節(jié)量已經(jīng)大于可調(diào)節(jié)量，系統(tǒng)將自動(dòng)指派其它版面進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。大大地簡化了操作人員的操作。

                      

                                          Beiren45A套印控制系統(tǒng)

     系統(tǒng)診斷：通過手冊文檔、圖片及向?qū)Х绞綖椴僮魅藛T及維護(hù)人員提供診斷維護(hù)服務(wù)。通過實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警功能為設(shè)備維修、保養(yǎng)進(jìn)行提示。為管理者進(jìn)行品質(zhì)追溯提供依據(jù)。

                      

                                             Beiren45A幫助系統(tǒng)

                     

                                                           幫助系統(tǒng)

    結(jié)束語

     近幾年中國的印刷機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)步很快，其進(jìn)步的顯著標(biāo)志就是印刷機(jī)械的控制部分及自動(dòng)化水平明顯提高，“易控(INSPEC)”在該領(lǐng)域的成功應(yīng)用成為推動(dòng)該行業(yè)自動(dòng)化水平提高的顯著力量。由易控(INSPEC)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的北人45A無軸塔式印報(bào)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，很好地保障了整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、操作及機(jī)器故障診斷等功能，其印報(bào)機(jī)特殊功能如作業(yè)管理、調(diào)版控制、水墨跟蹤等獲得用戶的高度認(rèn)可。該印報(bào)機(jī)系統(tǒng)研發(fā)工作自2004年7月開始，2005年5月樣機(jī)試制成功。到2009年4月，已經(jīng)交付用戶近60個(gè)塔，并可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，主要應(yīng)用在包括沈陽日報(bào)、遼寧日報(bào)、重慶日報(bào)、江西日報(bào)、浙江日報(bào)、福建日報(bào)、蘇州日報(bào)、四川工人報(bào)等在內(nèi)的各大報(bào)社。