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   摘要：本文介紹了歐姆龍NJ控制器在香水瓶絲網印刷機上的應用，經實際測試，橢圓運動效果滿足客戶要求，三角弧面工件及帶倒角矩形工件印刷效果客戶基本滿意。

   關鍵詞：歐姆龍 NJ控制器 絲網印刷機

   1引言

   香水瓶絲網印刷機（見圖1）主要是對香水瓶、日用品等不規則產品表面進行印刷，多為圓形、橢圓形、三角形、方形等多樣化外形。目前所用的印刷機多為機械凸輪機構，隨著科技的發展，機械凸輪的印刷效率、精度已經難以滿足市場需求，為了提升印刷機的性能，歐姆龍開發出一套以OMRON NJ為核心的電氣系統來滿足市場。
 
                    
                           圖1 香水瓶絲網印刷機實物

   2系統結構及控制難點

   香水瓶絲網印刷機的絲網印刷部分由六軸組成：旋轉軸、浮動軸、網板軸、刮膠軸、送料軸、接駁軸，如圖2所示。工件在皮帶上由送料軸（M6）帶動，接駁軸（M5）將未印刷、印刷完的工件分別夾取到印刷位置、下料位置。旋轉軸、浮動軸、網板軸、刮膠軸四軸做電子凸輪運動，完成絲網印刷。
 
                  
                               圖2 香水瓶絲網印刷機結構圖

   由于客戶印刷產品種類、外形多樣化，如圓形、橢圓形、三角形、方形等等，為了實現不同形狀工件的360度印刷，需要對各種外形的工件做公式推導，計算出印刷軸之間的位置關系再做凸輪運動，達到客戶要求的印刷效果，因此，確定印刷過程中各伺服軸之間的關系就成了系統的難點。

   以橢圓印刷為例（見圖3），在對工件表面進行印刷時，為保證印刷質量，刮刀需要垂直印刷表面。工件旋轉，橢圓中心隨著移動，刮刀需要跟隨中心做水平移動，浮動軸同時運動使印刷距離適當。為實現橢圓表面印刷，圖例一橢圓中心在藍線位置，刮刀在中心位置。旋轉運行到圖例二時，中心下降到橙色線位置，刮刀向右運行。
 
                
                                圖3 橢圓形印刷（圖中綠色為刮刀、紅色為橢圓工件）

   在本系統中，由于不是所有的自動化產品都是歐姆龍的，因此與第三方設備的通信問題，也是需要解決的難點之一。客戶要求在觸摸屏中設置簡單參數即可更換產品進行印刷。客戶使用的是威綸帶以太網口的觸摸屏，NJ與觸摸屏都需要做相應設置。參數設置圖見圖4。
 
               
                        圖4 NJ與觸摸屏參數設置

   3系統硬件解決方案

   3.1系統硬件配置（見表1）

  表1 系統硬件配置
   
                  

   3.2系統硬件結構（見圖5）
  
                 
                            圖5 系統硬件接線圖

   4系統軟件設計

   4.1橢圓形工件程序推導

   根據三角幾何關系推導出當橢圓在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：

   根據上述公式在NJ控制器中計算出各軸凸輪數據如下：
  
               
          

   將凸輪數據導出SD卡中進行數據驗證，結果見圖6，從圖中可以看出，橢圓在I—IV位置對應的軌跡關系是正確的，可以進行動作測試。經過實際的印刷動作測試，經過測試，伺服軸實際運動效果與運動軌跡一致。
 
                
                                        圖6 凸輪數據驗證

   4.2矩形工件程序推導

   根據三角幾何關系推導出當矩形在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：
 
                
                                圖7 矩形工件印刷
  
                 
                                     圖8 矩形工件數據驗證

   4.3三角形形工件程序推導

   根據三角幾何關系推導出當矩形在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：
 
                
                                圖9 三角形工件印刷

             
                             圖10 三角形工件數據驗證
  
          
                                  圖11 三角弧面數據驗證
  
               
                        圖12 三角弧面印刷效果

   4.4 NJ與威綸觸摸屏通信設置

  （1）NJ使用默認IP地址（見圖13）
 
              
                          圖13 NJ使用默認IP地址

   （2）威綸觸摸屏設置——編輯—系統參數設置（見圖14） 

                 
                
                               圖14威綸觸摸屏設置

   （3）觸摸通信地址設置（見圖15）
 
              
                            圖15觸摸通信地址設置

  采用標簽或D0/D2都可以。此處標簽還需要對應PLC內存地址，與網絡標簽有區別。

     5結束語

   經過客戶檢驗，橢圓運動效果滿足客戶要求，三角弧面工件及帶倒角矩形工件印刷效果客戶基本滿意。由于現場印刷條件不滿足，半橢圓、八變形、矩形+橢圓工件暫未測試。橢圓、圓形、矩形等客戶機械結構滿足印刷條件時再為客戶做精度測試。