斯托拿烫金机烫金系统改造

陈 专

（湖南福瑞印刷有限公司，湖南长沙 410100）

0 引言

斯托拿烫金机（FBR 104）为进口设备，设备老旧，无法在线调节全息图案的位置偏差，存在比较多的设备故障问题，严重影响生产效率和产品质量。由于烫金机控制系统没有源程序，无法在现有控制系统基础上做硬件和软件升级。为了实现在线调节全息图案位置偏差的功能，提高生产效率和产品质量，需要更换跳步辊电机和跳步辊伺服控制系统。

1 烫金机改造方案

为了解决斯托拿烫金机存在的诸多问题，采用全套西门子SIMOTION 运动控制系统。SIMOTION 作为一个单一的系统，集运动控制、逻辑控制与工艺控制功能于一身，能够最大程度简化工程系统的开发与调试时间，同时还能保证较高的循环率和最高的产品质量。模块化的设计顺应模块化机器概念的趋势，使用PROFIBUS 和PROFINET 实现模块之间的通信，使SIMOTION运动控制系统具有更大的灵活性。

在烫金机现有的控制系统结构基础上，将西门子SIMO原TION 运动控制系统融入现有系统中。改造前系统结构如图1 所示，改造后系统结构如图2 所示。

图1 改造前系统结构

图2 改造后系统结构

整体控制方案：在烫金辊上安装绝对值编码器，读取烫金辊的位置信号。跳步辊电机跟随烫金辊编码器做电子凸轮同步，以全息电眼信号作为同步的位置起始点。根据全息电眼信号实时检测电化铝全息图案之间的距离，并在触摸屏上实时显示。根据检测全息图案与烫金块之间的偏差，实时调节凸轮同步的相位，达到精确控制烫印精度的目的。烫印系统通过触摸屏来实时在线调整套准偏差、被检测的全息图案周期、电化铝回拉距离、烫金块的位置。

2 烫金机改造实施过程

烫金机改造系统采用独立电控柜成套，增强系统的独立性和可维护性。SIMOTION 运动控制器选用D435-2 DP/PN，伺服电机选用西门子1FK 系列高转矩电机，触摸屏选用西门子12寸触摸屏TP1200。

烫金机控制系统是一套完整的电气控制系统，把SIMO原TION 运动控制系统融入到原烫金机控制系统中，需要解决系统之间的信号交互问题。烫金机的全息模式需要保证找标过程和跳步参数与原系统完全一致，这样系统才能正常工作，给改造带来很大的难度。在经过多番尝试之后，决定把原系统的全息模式改为普通烫的模式，在SIMOTION 系统中来实现全息模式的功能。SIMOTION 系统与原系统的信号交互包括故障报警信号、找标成功信号、合压信号、操作按钮信号、指示灯信号。

烫金机跳步辊控制方式采用带偏差调节功能的凸轮同步控制方式，采用西门子SIMOTION 运动控制系统保证跳步辊动态响应和控制精度。利用全息电眼检测电化铝全息图案的准确位置，首先进行找标，找标成功后进入跳步辊跳步程序。跳步辊跳步方式采用凸轮同步方式，全息电眼信号和烫金辊零点信号确定同步起始位置，凸轮控制曲线由机械参数和跳步参数确定。在跳步过程中，全息电眼实时检测全息图案位置并进行偏差动态调节，达到烫印精度要求。找标和跳步过程中，出现打滑或电化铝规格错误等异常情况，系统进行实时声光报警。在程序设计过程中，需要知道跳步辊直径、烫金辊直径、合压点、齿轮比等机械参数。由于无法查到相关参数，需要重新测量，合压点只能大致测量出合压位置，无法准确知道合压位置，需要在调试过程中反复测试准确的合压位置。

3 烫金机改造效果

烫金机改造后的人机界面详细如下：

3.1 主画面（图3）

（1）金箔有标：普通烫和全息模式选择；对标：跳步过程中是否进行偏差调节选择。

（2）复位报警：故障报警复位功能。

（3）轴选择及对应轴用电化铝全息图案距离设置，套准偏差、电化铝回拉距离、烫金块的位置设置。

3.2 色标监测画面（图4）

色标监测画面：实时显示生产轴烫印偏差。

3.3 高级参数画面（图5）

高级参数画面：需要输入密码后设置。

（1）设置找标个数，连续丢失色标报警个数。

（2）设置跳步辊直径、辊径系数、跳步辊初始偏移值。

图3 主画面

图4 色标监测画面

3.4 历史报警画面（图6）

历史报警画面：显示并记录故障报警信息。

3.5 维护信息画面（图7）

维护信息画面：显示烫金辊及电机驱动器故障状态及故障代码。

图5 高级参数画面

图6 历史报警画面

图7 维护信息画面

4 结束语

烫金机改造后使用1 号跳步辊和4 号跳步辊连续生产1周，设备运行平稳，生产效率高，烫金精度达到0.1 mm。改造后人机界面友好，美观大方，功能齐全。