6ES7232-0HB22-0XA8支持验货
1 引言
数字化、智能化印刷机械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印刷机是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。项目选用了毅天国产PLC自动化系列产品对电气进行了改进设计。
2 工艺自动化分析
高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的核心调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。
由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，PLC高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时更改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。
3 毅天PLC机电技术的自动化应用
系统原理设计
机床的控制以毅天PLC的ETMX-MSDH40AC-R型PLC为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与毅天PLC的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器，支持MODBUS协议。
系统配置设计
毅天PLC：ETMX-MSDH40AC-R＋扩展ETEM-DH16。触摸屏：DOP-A57CSTD。变频器：VFD110B43A 框架如图1所示。
图1印刷机系统配置设计
编程案例
高速计数。
毅天PLC提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。
通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但毅天PLC与变频器有简洁的通讯指令，写，读各一条指令即可解决问题。
两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将PLC中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。
画面设计
触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便
系统概述
插片工序是晶振等电子元器件封装过程中的重要工序，用旋转吸嘴拾取散装的石英晶片,通过视觉处理系统,进行位置和角度自动补正后，将石英晶片按照指定的方向整齐放置到统一的镀膜盘中供下一道工序使用。传统的插片机使用旋转式电机做驱动主轴及单个吸取的方式，限制插片速度，高速度0.67个/秒。而步进科技推出的新型设计方案中通过对主轴及吸取方式进行的创造性改造，使用直线伺服电机作为主轴，采取独特的4头循环吸取方式，大大提高了速度及精度，设计速度达到1.25个/秒，取放料精度达到0.01mm。系统采用基于CANOPEN总线的多轴控制系统，实现了单台PLC对10个轴的控制，高效的通讯速度不仅实现电机的同步，降低系统的安装及维护复杂性。
传动原理
插片机主要包括工序有：
1） 识别散料：移动摄像头及散装料盘，通过视觉系统查找散盘上散料位置，根据识别位置移动吸嘴；
2） 取料：四吸头顺序吸取散料，延主轴运动到放料位置；
3） 调整位置及方向：主轴传动过程中进行单个散料位置识别；
4） 料盘进给：镀膜盘延轴移动到物料吸放位置；
5） 放置到料盘：根据单个位置的的识别，进行角度调节到统一方向后放入镀膜盘。
图1 插片机传动原理图
方案原理图
图2 插片机电气方案原理图
如图所示，在十轴的插片机伺服控制系统中，主控制器采用的是Beckhoff PLC BX9000,BX9000以太网口连接高速数字图像检测仪（KeyenceCV2100）、CANOPEN通讯口连接10台不同型号的KINCO智能型伺服驱动器，完成闭环控制。KincoECOVARIO高性能伺服驱动器用来控制主轴的直线伺服电机，以实现快速、高加速、高定位精度的运动要求,一台KINCO ED200伺服驱动器和八台ED100驱动器则分别控制散料盘移动电机、镀膜盘移动电机、相机移动电机、四路吸头旋转电机、进/出镀膜盘升降电机，完成散装料盘的进给、摄像头移动、吸头旋转定位及镀膜料盘的进给升降动作。系统还配有eView5.7”彩色TFT触摸屏(MT5300T)，通过以太网口与BX9000进行通讯，实现对设备控制的操作和运行数据的监控。系统通过CANopen现场总线以1Mbps速率进行通讯，很好满足了实时性的要求。
配置表
控制器：BeckhoffPLC完成逻辑控制、位置闭环、以太网及CANopen通讯，系统稳定可靠，编程简单。
BX 9000系列PLC是Beckhoff公司推出的具有多通讯方式和强大处理能力的中型PLC。通过Beckhoff PLCCANopen端口连接ECVORARIO 及ED系列驱动器组成的CANopen现场总线，实现了多轴控制高速通讯系统。BX9000以太网口连接Keyence CV2100高速数字图像检测仪和MT5300大大提高了系统位置控制环的通讯和显示速度。
主轴移动电机：速度快和高加/减速度KincoSLME-025-244-000直线电机。
KincoSLME-025直线电机不同于传统旋转式伺服电机，由于直线电机使用时无需使用连轴器，电机具有速度快（在规定的行程内，可产生大的加减速）、效率高的特点。在本系统中设定速度为1.5m/s时，加速度可达到107m/s2，加/减速过程电机不抖动,定位达到5um精度。
现场总线通讯：速率高达1M的CANopen总线
CANopen是基于CAN BUS的高层协议，CAN总线具备抗干扰性强、高速、实时的优点，CANopen通过PDO、SDO、NMT等通讯对象，方便了总线的管理和应用。Kinco的ECVORARIO及ED系列驱动器均内置了CANopen通讯功能。CANopen大支持127个从站节点，本系统实现了一个PLC对多个伺服电机的控制要求，本系统中独创的4个吸头的设计构想也基于CANopen总线支持多节点的特点。整个系统中共涉及到10轴电机的控制，每个电机均通过驱动器直接连接到CANopen总线上和PLC相连，系统设计的复杂性大大降低，也减小了系统后期的维护成本。
传统设计中对各个电机控制基本采取脉冲方向控制的模式，普通PLC支持脉冲数在两到三路以内，涉及到三路以上多轴系统的时候只能采取增加脉冲模块或通过RS232/485串连多个PLC进行控制。采用多个PLC控制的方法增加了系统设计的复杂性，PLC之间通讯速度也影响了系统的响应速度。另一方面脉冲控制易受干扰，在设备周围存在大的干扰源如大功率变频器时系统通讯会受影响产生丢步等现象。
结语
高性能直线伺服电机，省去了机械传动部分，电机运行加/减速有了较大的提高。采用CANopen总线系统进行多轴控制，不仅提高增强设备生产能力，增加系统配置灵活性。系统达到了高性能、维护方便、成本经济的特点。随着新型插片机性能的不断提高，直线电机和CANopen现场总线的设计方法在电子元件封装行业中应用将更加广泛和深入。
工业现场的很多传感器是无源型的，这些传感器要想正常使用，需要现场的显示控制仪器仪表、DCS、PLC、工控机等设备给它提供一组工作电源，将传感器信号进行隔离、放大和变换。顺源ISOEM-U（A）-P-O-S系列隔离配电器，是一种可以给两线制传感器（无源型）配电，或用于输入端微小信号的前置放大、差分、基准等电路供电的混合集成电路。该IC在同一芯片上集成了一个多隔离的DC/DC变换电源和一组磁电耦合的模拟信号隔离放大器，它采用磁电偶合的低成本方案，主要用于对EMC（电磁干扰）无特殊要求的场合。与光电隔离的产品相比，抗EMC（电磁干扰）能力较差，特殊使用场合应注意增加电磁干扰抑制电路或采取屏蔽措施。输入及输出侧宽爬电距离及内部隔离措施使该芯片可达到5000VDC绝缘电压。Sunyuan ISOEM系列产品使用非常方便，免零点和增益调节，无需外接调节电位器等任何元件，即可实现工业现场信号的隔离转换功能。
主要功能：
★ 产品有PCB板上焊接和标准DIN 35导轨卡槽固定两种安装方式，导轨式安装的可以实现模拟信号一进二 出、二进二出的功能。
★0-5V/0-10V/0-75mV/0-2.5V/0-1mA/0-10mA/0-20mA/4-20mA等信号输入/输出标准的隔离信号。
★ 精度等级：0.1级、0.2级；全量程范围内极高的线性度（非线性度<0.1%），免零点和增益调节。
★ 输入端分配的隔离电源可向两线制传感器（无源型）配电，也可用作输入信号的前置放大、差分、基准等电路的隔离辅助电源。
产品特点：
● 低成本、小体积,SIP 12Pin符合UL94V-0标准阻燃封装
● 无需外接电位器等其它元件，免零点和增益调节
● 电源、信号：输入/输出 3000VDC 三隔离
● 辅助电源：5VDC，12VDC，15VDC，24VDC等单电源供电
● 给输入端配电：5VDC，12VDC，15VDC，24VDC等
● 0-75mV/0-2.5V/0-5V/0-10V/等电压信号或0-10mA/0-20mA/4-20mA等电流信号之间的相互隔离、放大及转换
● 工业级温度范围: -45~+85 ℃
● EMC（电磁干扰）比较特殊的使用场合应注意增加电磁干扰抑制电路或采取屏蔽措施
典型应用：
● 两线制传感器（无源型）配电及信号变送
● 直流电流 / 电压信号的隔离、转换及放大
● 工业现场信号隔离及长线传输
● 模拟信号地线干扰抑制及数据隔离、采集
● 4-20mA(0-20mA)/0-5V等信号的隔离及变换
● 仪器仪表与传感器信号收发
● 非电量信号变送
● 信号远程无失真传输
● 电力监控、医疗设备隔离安全栅
● 传感器4-20mA等模拟信号一进二出、二进二出隔离信号的功能实现