一、概述
　　隨著計算機技術、計算機網絡技術以及觸摸式電腦屏人機界面控制技術的迅猛發展，在印刷包裝設備上正獲得廣泛地應用。近幾年來，使印刷機的智能化、自動化控制更加先進和更加完善，印刷速度和套準精度愈來愈高。印刷設備正向機電一體化、控制智能化，飛速向“三高”總目標——高速、高效、高質量方向邁進。例如瑞士紙發公司生產的ＷＩＦＡＧ７０型網絡式高速無軸驅動多色印刷機就具有２１世紀的先進水平。它采用典型的三層網絡結構，分為獨立控制層、組合控制層和生產信息管理層。獨立控制層由ＰＬＣ ＡＣ１１０網站和ＭＰＳ
Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＡｒｃＮｅｔ、ＳＥＲＣＯＳ環路、Ｍｏｄｂｕｓ等組成，完成印刷機、控制系統、電動機、控制面板之間的數據交換和操作過程的自動化。ＰＬＣＡＣ１１０網站中的模塊Ｃ１６７１作為主站的控制，既能準確完成位置、張力、墨量和開關等傳感器及執行裝置的狀態、信息等的采集和控制；又能確保各印刷單元獨立驅動的伺服電機同步控制。組合控制層將整個ＰＬＣ網絡通過Ａｄaｖｎｔ　Ｆｉｌｅｄｂｕｓ連同局域網絡，并在主控計算機的控制下實現共享網絡數據庫，完成印刷過程的控制和管理。生產信息管理層則完成產品規劃、生產準備、工作編排、系統運行參數的預置以及打印出生產過程的數據報表等等。
　　該設備集成了三層網絡、四種現場總線和六種通信協議等先進技術，因而大大提高了印刷速度和套準精度、改善了診斷、增加了處理數據總量，并可靠地實現了大范圍的高速實時信息集成和優化控制。它將現代工程的系統論、信息論、控制論和智能論融為一體。因此彩色數字印刷機(包括無版數字印刷機和有版ＤＩ數字印刷機)之后，凹印設備數字化、網絡化時代已經到來，它勢必給印刷業帶來又一場重大變革。
　　順德市飛騰自動控制設備有限公司長期致力于各類印刷設備新產品的研究與開發，近期我公司與國防科學技術大學聯合研究、攻關，在國內率先設計開發出ＦＬＹ-２０００Ｂ-Ⅱ型網絡式電腦全自動無軸驅動凹印機。該機突出特點是：１?采用了先進的計算機主從式網絡化控制技術和無軸驅動技術，以“數學軸”代替了傳統印刷機上的“機械軸”，實現了數字化套色控制，從而大大簡化了機械裝置的復雜程度，提高了套色控制精度和系統的可靠性；２設備的張力控制系統采用了ＰＬＣ可編程控制器整機控制，觸摸式電腦屏人機界面操作，系統自動化程度高，操作簡便，實用美觀，全方位參數設置，具有可操作性、高速穩定性和耐久性等優點。因此它是具有國內領先水平的集光、機、電、氣、液多種控制于一體的高科技、高附加值新產品，標志著與國際最新技術同步，可與目前世界上先進的同類產品媲美。
　　二、網絡式無軸驅動凹印機控制系統
　　網絡式電腦全自動無軸驅動凹印機控制系統大致可分為整機程序控制、套色控制、張力控制和其他控制四部分：
　　１．整機程序控制：包括ＰＬＣ可編程控制器和主控制柜。
　　２．套色控制：套色控制系統由計算機、運動控制器、光電傳感器、零位傳感器、套色伺服電機等構成，用于實現對凹印機的印前對版和自動套色功能。其構成如圖１所示。系統采用主從式網絡化控制方案，各印刷單元的套色偏差由與版輥相連的伺服電機直接控制。端點控制器可以接收光電信號和脈沖編碼器信號，并實現對伺服電機的控制。光電傳感器用于檢測套色偏差，伺服電機可實現版輥回轉位置的精確控制。計算機是系統的核心，可以通過網絡與各端點控制器進行數據交換，并根據套色偏差和套色控制模型，實現套色電機之間的協調控制和狀態監測。該系統的主要特點是：
　　（１）伺服電機直接與版輥軸相連，套色控制精度高。傳統的凹印機是由主電機、主傳動軸、蝸輪蝸桿傳動機構帶動各印刷單元版輥一起張轉動，套色偏差主要通過帶動各印刷單元的套色調節導輥垂直上升或下降，調節版輥間承印物料的長度，使套色偏差趨近于零以實現套色控制。主要問題是機械傳動環節多，制造安裝調試復雜，傳動精度難以保證，從而影響套色精度。在本系統中各版輥分別由伺服電機控制，由主計算機據套色偏差和套色控制模型實現數字化套色控制，以“數字軸”代替了傳統印刷機上的“機械軸”，大大降低了系統機械裝置的復雜性，即具有印前對版功能，又提高了系統的套色精度和自動化程度。
　　（２）網絡化控制方案，既提高了系統套色控制的靈活性，降低了控制系統的復雜程度，制造、安裝、維護方便。系統采用網絡化方案，主計算機和端點控制器之間通過網絡實現雙向數據傳輸，與傳統的套色控制系統相比，大大減少了現場設備之間聯線的數量，既使整個系統的可靠性增加，又使得控制系統的控制集中在系統軟件方面，使控制系統的制造、安裝和維護的復雜度大大降低。為使系統的使用維護簡單，控制軟件只設計了系統設置，印前對版、印刷控制和狀態監測四個程序模塊。
　　３．張力控制；本機張力控制采用四段統一控制方式的全閉環自動張力控制系統。機器由ＰＬＣ可編程控制器整機運轉控制，人機界面采用ＨＩＴＥＣＨ觸摸屏進行運轉參數設定和顯示、放卷、放卷牽引、收卷牽引、收卷采用主控制柜協調集中控制和操作。四段張力即指放卷張力、放卷牽引張力、收卷牽引張力、收卷張力等四部分張力。所有四段張力均通過矢量電機來實現張力自動控制。在收料單元操作盤上裝有ＨＩＴＥＣＨ觸摸屏，可進行速度、張力、卷徑等參數的設定，還可隨時顯示速度、張力等參數情況。另外。操作人員可在機器的任何部位進行啟動、加速、減速或停止操作，操作非常便利。在放料、收料墻板上除裝有張力控制操作盤外，還裝有整臺機器啟動、停止及緊急停止開關。由于采用矢量電機收料，控制的速度范圍較寬，無論在低速還是高速都具有良好的性能，可實現錐度張力控制，收卷效果極佳。
　　４．其他控制：包括高速不停機全自動接料及切料，收、放卷預驅動，安全自動報警及長度自動計數和顯示控制功能等等。
　　三、網絡式無軸驅動凹印機的主要結構、功能及特點
　　1．放卷單元主要結構
　　放卷單元分為獨立式雙臂雙工位旋轉式回轉架結構，換卷時接料采用自動裁切接料，操作方便，放卷部控制采用了兩個功率為４Ｋｗ的矢量電機，分別驅動兩個料軸，由于采用矢量電機，控制的速度范圍較寬，精度高，無論低速還是高速都具有良好的性能，放卷張力可由放料處的擺動輥進行反饋構成閉環進行自動控制。在操作面有一減速機驅動回轉臂作正反兩個方向３６０°回轉、定位控制。放料軸采用氣漲軸方式，料卷橫向調整采用手輪蝸輪蝸桿結構。
　　該部分主要包括：ａ.放卷張力控制器，ｂ.放卷擺動器；ｃ.放卷預驅動矢量電機，ｄ.擺動輥位移檢測裝置，ｅ.回轉臂減速機；ｆ.自動裁切換料裝置。其特點是：
　　①啟動提速過程：啟動瞬間，張力需克服卷料較大的靜態摩擦，因此此時放卷矢量電機制動力量較小，同樣加速過程，張力需克服卷料的動態摩擦，同時還需克服卷料加速阻力故此時放卷矢量電機制動力應比勻速運轉所需要的較小。
　　②勻速運轉過程：放卷張力控制器通過放料處擺動輥的反饋構成閉環，控制放卷矢量電機得穩定放卷張力；同時放料擺動輥還有助于消除卷料不同心。
　　③停機減速過程；放卷矢量電機制動力需制動卷料慣性力，同時還需保持卷料恒定張力，故此時放卷矢量電機制動力應比勻速運轉過程中所需要的較大。
　　2.進料牽引單元主要結構
　　進料牽引為雙輥對滾式，包括一鋼輥和一橡膠壓輥，其中鋼輥單獨由一個功率為１.５Ｋｗ的伺服電機進行驅動，橡膠壓輥由兩個氣缸實現離合壓，壓力可調。進給張力由伺服電機擺動輥和自動張力控制器進行閉環控制，并由中央控制柜協調集中控制和操作。該部分主要包括：ａ.進料牽引張力控制器；ｂ.進料伺服電機擺動輥；ｃ.進料牽引伺服電機；ｄ.擺動輥位移檢測裝置；ｅ.氣動裝置；ｆ.進料牽引輥。其特點是：
　　①啟動提速過程：啟動瞬間，根據進料伺服電機擺動輥的位置，進料牽引伺服電機線速度設置比版輥線速度大、相同、小三種狀態。
　　②勻速運轉過程：進料牽引張力控制器通過進料處擺動輥的反饋構成閉環，根據版輥線速度控制伺服電機得到穩定放卷張力。
　　③停機減速過程：進料牽引張力控制器通過進料處擺動輥的反饋構成閉環，根據版輥線速度控制伺服電機得到穩定放卷張力。