背景
卫星式柔版印刷机由于印刷工艺稳定、套印准确、高效环保，被预言为21 世纪柔版印刷的新主流。
随着我国日化及食品饮料行业市场的日益繁荣，一些高端品牌对柔印的需求尤为旺盛，如宝洁、伊利等，这些产品应用的包装材料大多为纸张和易拉伸材料，相比机组式柔印机来讲，卫星式柔印机在易拉伸材料的印刷方面具有先天优势。
在欧美国家市场，卫星式柔版印刷机是柔性版印刷中普及率最高的机型。但在中国，由于技术门槛较高，国内卫星式柔版印刷机市场长期被价格高昂的进口设备垄断，对于中国印刷包装设备用户来讲，卫星式柔版印刷机是一个十足的“奢侈品”。只有实现产品的国产化，才能突破卫星式柔版印刷机在国内的应用瓶颈。
作为我国包装印刷设备制造龙头企业，软包装印刷设备第一品牌，陕西北人印刷机械有限责任公司(以下简称陕西北人)是我国较早进入柔性版印刷及设备制造相关领域研究的企业。公司研制的多款新产品不仅填补了我国在环保印刷技术和制造领域的空白，而且促进了行业整体水平的提高，让国产印刷机跟上了国际先进技术的潮流，其中，技术水平达到国内领先的卫星式柔性版印刷机，更是结束了卫星式柔性版印刷设备完全依赖进口的历史。
挑战
在卫星式柔性版印刷机的开发过程中，陕西北人以打造具有国际先进技术水平的产品为目标。希望设备具备全以太网架构，并具有预套准、高速避让、印刷偏差自动纠正、加减速自动压力调整、换版自动计算工作位置以及旧版上机即用等高端设备功能。这对控制系统的控制精度、灵活性和智能化提出了极高的要求，因为控制系统作为设备的 “灵魂”直接关系到上述功能的实现，决定了产品的印刷质量和生产效率，也是印刷包装设备实现智能化和网络化的基础。
各项功能的实现对于控制系统供应商来说，都是十足的挑战。不但要求控制系统具备全以太网结构，同时要求系统的控制精度高，在实现多轴同步的同时，也要响应手动套色相位调节。在卫星式柔性版印刷机中每一个“轴”就是一个伺服电机回路，而在该项目中，单台设备的伺服电机回路数量高达65个，这些“轴”在设备运行中，既要关联，又要独立。
解决方案
针对陕西北人的各项需求，罗克韦尔自动化为其量身定制了全以太网架构、模块化编程并且运作高效的伺服控制系统解决方案。卫星式柔版印刷机整机包括放卷单元、引入牵引单元、印刷部、引出牵引单元和收卷单元五大部分。其构成如图1所示。
卫星式柔版印刷机全伺服控制系统的开发，基于伺服控制和实时高速网络技术。该全伺服控制系统包含放料单元、收料单元、引入单元和引出单元四个部分的张力控制以及印刷色组的各个 “轴”的伺服控制。通常把每一个伺服电机回路称为一个“轴”。该全伺服控制系统的控制核心对象就是若干个既相互关联而又互为独立，用于控制中心滚筒、印刷版辊、网纹辊和递墨辊的 “轴”，其数量高达65个。其关联性表现在，作为控制每一色印刷版辊的轴，其速度的来源是统一的，即由系统虚拟的电子轴给定的实时速度和实现套印所需的调节速度。各个轴在确保系统传动的同步性的同时，必须响应适当的手动套色相位调节。系统的所有指令，均由PLC统一实时处理后，通过Ethernet/IP工业以太网将其传递给每个相互关联的轴，并做出相应的速度同步和相位调整。
其独立性表现在，每个轴在自身所必须的工艺控制模式和控制框架下，运行机理是不完全相同的，是自成体系的。在PLC中，每个轴的功能参数是不完全相同的，由PLC每个轴运行所需的功能参数和系统函数通过Ethernet/IP工业以太网，下载给每个轴的伺服驱动单元，而伺服驱动单元则根据接收到的功能参数和系统函数，驱动相应的伺服电机实现对相应轴的控制。伺服电机的实际运转状态由其内置编码器反馈给伺服驱动器中的编码器信号分析卡，形成轴自身的闭环控制。
在系统的具体搭建上 ， 采 用 ControlLogix 1756作为主站PLC， CPU选用1756-L72，通过以太网模块1756-EN3TR将主站PLC与工业交换机 ES-1026连接，再通过工业交换机与从站PLC、人机界面和伺服驱动器组成 Ethernet/IP工业以太网络，实现主站PLC 对整个控制系统进行集中控制。其系统框图如图2所示。
在PLC中建立一个与中心滚筒相同条件的虚拟轴，中心滚筒在运行时对虚拟轴进行跟随。这样的优点是，虚拟轴不受外界因素的影响，能够准确按照PLC 中的指令运行。同时中心滚筒电机与安装在中心滚筒上的高精度编码器组成闭环控制。在运行过程中能够准确的定位中心滚筒的当前位置，版辊电机、网纹辊电机、递墨辊电机通过对中心滚筒的跟随，保证中心滚筒、版辊、网纹辊和递墨辊之间的表面线速度一致，即同步性。而且，在运行过程中，版辊在保证同步性的同时，还要能准确的响应手动套色对相位调节。
每个印刷色组的进给电机通过编码器的反馈，能够准确进给到工艺需要的位置，保证印刷所需的递墨量和压印力，以达到完美的印刷效果。其控制流程图如图3所示。
效果
陕西北人通过使用罗克韦尔自动化的全伺服系统，推出了卫星式柔版印刷机全系列产品，并实现了设计中希望的所有高端功能。印刷单元采用直接驱动 (印版滚筒)技术，传动链短、传动精度高。伺服电机直接驱动网纹辊，传动精度高，停机时则放慢速度匀墨，防止网纹辊网坑枯结，停机或离压时，停止给墨，印版滚筒把墨完全传递后离压，保持印版清洁。印刷压力采用伺服电机调整，并具有记忆重复定位功能，快速调节与精确微动调整相结合，操作方便。设备采用全封闭伺服张力控制升降速，套印精度保持不变;印刷长度不受齿轮节距限制，在版辊范围内任意选择。产品的套准精度和印刷精度完全符合目标要求，最高印刷速度达到300m/min。
陕西北人对罗克韦尔自动化提供的解决方案给予了高度的评价。“罗克韦尔自动化为我们提供了全以太网架构的控制方案，可以实现模块化编程，开发非常简单，并且设备运行起来高效、灵活，” 研发部部长练大伟称赞道，“随着市场和技术的发展，印刷包装行业用户对印刷包装设备的要求逐渐向高效化、智能化和网络化方向发展，与罗克韦尔自动化的合作使我们赢得了客户的认可。”
在客户现场，陕西北人生产的卫星式柔版印刷机已经投运一年，实现了250m/min印刷速度下连续一年24小时无故障运行。设备的稳定运行也大大减少了陕西北人的现场服务工作，节省了大量的人力物力。通过设备的远程访问功能，在运营维护过程中可以实现对设备的远程诊断和配置更改，使陕西北人能够更加方便快捷的为客户提供服务，大大提高了陕西北人的服务效率和水平。
目前陕西北人的卫星式柔版印刷机全系列产品已经在多家包装印刷企业得到应用，并赢得了用户的好评。用户在接受回访时甚至为北人印刷机打出了与进口设备相近的评分。卫星式柔版印刷机“高效、节能、环保”的特点将为陕西北人带来更广阔的市场前景和无限的市场潜力。
除了卫星式柔版印刷机全系列产品外，两家公司在无溶剂复合机以及张力控制系统领域也展开了成功的合作。 “人无我有，人有我优”是陕西北人技术研发和选择合作供应商的理念。通过这几年各项项目的开发和应用，两家优秀的公司实现了“强强联合，完美推进”的目标。
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