项目背景
凹版印刷是当今主流的印刷方式之一，主要用于期刊、杂志、纸盒、薄膜包装、墙纸等。与其他主流印刷方式相比，凹版印刷机由于其工艺的限制，存在一些不如胶印机和柔印机的缺陷，例如色组之间料带距离较长，油墨和溶剂不够环保等。但是由于其印品色彩艳丽，层次感强，在印刷机领域始终占有不可或缺的地位。
凹版印刷机主要由给纸装置(放卷和进料牵引)、印刷装置、干燥装置、收纸装置(收卷和收料牵引)及附属装置组成，其中印刷装置由多个机组组成，纸张依次通过各个机组，完成不同颜色的印制。
目前国产凹印机的印刷速度一般为60-300m/min，印刷宽度为800-2500mm，相比国外凹印机，国产凹印机的性能存在一定差距，国外使用无轴传动的凹印机的印刷速度已达到150-450m/min（软包）、800-1000m/min（纸张），印刷宽度最宽达到4320mm，且无轴传动凹印机在国外生产研发已较为成熟，并已形成批量生产。
近年来，为缩小与国际先进水平的差距，国内相关企业加大了对无轴传动凹印机的研发，现已成功生产出第一台国产无轴传动机组，其中值得一提的是，项目方采用西门子印刷标准解决方案，开发的电子轴薄膜凹版印刷机取得了巨大的成功。
项目方创立于1992年，是我国印刷加工设备行业一家处于领导地位的制造商，也是当前中国凹印和柔印设备制造行业发展速度最快、技术最先进、规模最大的重点高科技民营企业。
目前，项目方与西门子开展了广泛的技术合作，在其生产的多种印刷设备上都应用了西门子运动控制系统及驱动技术，西门子的解决方案为项目方提高了机械产品性能，增强了市场竞争力，并使其始终保持同行业的领先地位。
西门子解决方案的应用
全套采用西门子传动控制方案的项目方12色薄膜凹印机目前已成功交付用户，这台机器的系统构成包括SIMOTION运动控制器、S120驱动、1PH7电机以及S7-300等。控制系统采用SIMOTIOND系列的高端平台D445的配置方案，使用PROFIBUSDP作为通讯网络连接各个部分，如下图所示：
- 控制器：选用SIMOTIOND445完成机器的运动控制功能，例如同步控制，套色控制和张力控制等；选用SIMATICS7-300PLC完成机器的逻辑控制功能，例如压辊的离合，刮刀的起停，照明和烘箱的开关等。
- 伺服驱动和伺服电机：驱动部分选用SINAMICSS120书本型模块，并配置了ALM整流单元，通过共直流母线供电方式和能量反馈功能，可以达到节能的功效，为最终用户节省了开销。色组部分选用了惯量和精度俱佳的1PH7异步伺服电机。
- 人机界面：配置了MP27710”TOUCH作为控制台的人机界面，可以同时控制色组部分和进出料部分，可以实时监控印刷过程中的张力，各印刷单元的工作状态，驱动器及电机的载荷。同时还为每个色组单独配置了一块TP77小操作面板，既经济实惠，又方便了现场印刷工人的操作。
- 分布式IO：采用ET200S系列分布式IO，用于模拟量和数字量输入输出信号的处理，例如控制液压系统和气动系统阀门等。
- 其他：采用了第三方套色系统，SIMOTION提供外部套色信号接口和集成的控制算法。
图为项目方12色薄膜凹印机
性能及效益
近年来，随着印刷机无轴传动技术的发展，以及用户对凹印机印刷速度不断增大，及印刷色组不断增加，自动化程度不断提升的迫切需求，SIMOTION系列运动控制器越来越展现出在此领域的应用优势。本项目的成功证明，采用SIMOTION控制方案的电子轴凹印机的印刷效果比传统机械轴凹印机的印刷效果更高效，更精确，更稳定。该解决方案具备如下亮点：
- TIA全集成自动化的硬件平台
- 无轴传动
- 动态套色解耦功能，更加优化套色稳定性，提高升降速性能
- 机器从开机到最高速可在90秒内完成，升降速废品料长度在一个机器长度加50米以内
- 高低速不停机自动接料，接料废品率亦低于50米
- 内嵌精确的预套准计算，换版废料不超出一个机器长度加50米
- 友好的人机界面和灵活的操作模式使得操作更加简便
目前，配备西门子印刷标准解决方案的项目方无轴传动凹印机可实现12色组套印，印刷速度可达300m/min，印刷宽度为3500mm，套印精度±0.1mm，是我国软包装领域最高水平的无轴传动凹印机，机械性能达到了国外同类机型的生产水平。
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