一、概述
　　随着计算机技术、计算机网络技术以及触摸式电脑屏人机界面控制技术的迅猛发展，在印刷包装设备上正获得广泛地应用。近几年来，使印刷机的智能化、自动化控制更加先进和更加完善，印刷速度和套准精度愈来愈高。印刷设备正向机电一体化、控制智能化，飞速向“三高”总目标——高速、高效、高质量方向迈进。例如瑞士纸发公司生产的ＷＩＦＡＧ７０型网络式高速无轴驱动多色印刷机就具有２１世纪的先进水平。它采用典型的三层网络结构，分为独立控制层、组合控制层和生产信息管理层。独立控制层由ＰＬＣ ＡＣ１１０网站和ＭＰＳ
Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＡｒｃＮｅｔ、ＳＥＲＣＯＳ环路、Ｍｏｄｂｕｓ等组成，完成印刷机、控制系统、电动机、控制面板之间的数据交换和操作过程的自动化。ＰＬＣＡＣ１１０网站中的模块Ｃ１６７１作为主站的控制，既能准确完成位置、张力、墨量和开关等传感器及执行装置的状态、信息等的采集和控制；又能确保各印刷单元独立驱动的伺服电机同步控制。组合控制层将整个ＰＬＣ网络通过Ａｄaｖｎｔ　Ｆｉｌｅｄｂｕｓ连同局域网络，并在主控计算机的控制下实现共享网络数据库，完成印刷过程的控制和管理。生产信息管理层则完成产品规划、生产准备、工作编排、系统运行参数的预置以及打印出生产过程的数据报表等等。
　　该设备集成了三层网络、四种现场总线和六种通信协议等先进技术，因而大大提高了印刷速度和套准精度、改善了诊断、增加了处理数据总量，并可靠地实现了大范围的高速实时信息集成和优化控制。它将现代工程的系统论、信息论、控制论和智能论融为一体。因此彩色数字印刷机(包括无版数字印刷机和有版ＤＩ数字印刷机)之后，凹印设备数字化、网络化时代已经到来，它势必给印刷业带来又一场重大变革。
　　顺德市飞腾自动控制设备有限公司长期致力于各类印刷设备新产品的研究与开发，近期我公司与国防科学技术大学联合研究、攻关，在国内率先设计开发出ＦＬＹ-２０００Ｂ-Ⅱ型网络式电脑全自动无轴驱动凹印机。该机突出特点是：１?采用了先进的计算机主从式网络化控制技术和无轴驱动技术，以“数学轴”代替了传统印刷机上的“机械轴”，实现了数字化套色控制，从而大大简化了机械装置的复杂程度，提高了套色控制精度和系统的可靠性；２设备的张力控制系统采用了ＰＬＣ可编程控制器整机控制，触摸式电脑屏人机界面操作，系统自动化程度高，操作简便，实用美观，全方位参数设置，具有可操作性、高速稳定性和耐久性等优点。因此它是具有国内领先水平的集光、机、电、气、液多种控制于一体的高科技、高附加值新产品，标志着与国际最新技术同步，可与目前世界上先进的同类产品媲美。
　　二、网络式无轴驱动凹印机控制系统
　　网络式电脑全自动无轴驱动凹印机控制系统大致可分为整机程序控制、套色控制、张力控制和其他控制四部分：
　　１．整机程序控制：包括ＰＬＣ可编程控制器和主控制柜。
　　２．套色控制：套色控制系统由计算机、运动控制器、光电传感器、零位传感器、套色伺服电机等构成，用于实现对凹印机的印前对版和自动套色功能。其构成如图１所示。系统采用主从式网络化控制方案，各印刷单元的套色偏差由与版辊相连的伺服电机直接控制。端点控制器可以接收光电信号和脉冲编码器信号，并实现对伺服电机的控制。光电传感器用于检测套色偏差，伺服电机可实现版辊回转位置的精确控制。计算机是系统的核心，可以通过网络与各端点控制器进行数据交换，并根据套色偏差和套色控制模型，实现套色电机之间的协调控制和状态监测。该系统的主要特点是：
　　（１）伺服电机直接与版辊轴相连，套色控制精度高。传统的凹印机是由主电机、主传动轴、蜗轮蜗杆传动机构带动各印刷单元版辊一起张转动，套色偏差主要通过带动各印刷单元的套色调节导辊垂直上升或下降，调节版辊间承印物料的长度，使套色偏差趋近于零以实现套色控制。主要问题是机械传动环节多，制造安装调试复杂，传动精度难以保证，从而影响套色精度。在本系统中各版辊分别由伺服电机控制，由主计算机据套色偏差和套色控制模型实现数字化套色控制，以“数字轴”代替了传统印刷机上的“机械轴”，大大降低了系统机械装置的复杂性，即具有印前对版功能，又提高了系统的套色精度和自动化程度。
　　（２）网络化控制方案，既提高了系统套色控制的灵活性，降低了控制系统的复杂程度，制造、安装、维护方便。系统采用网络化方案，主计算机和端点控制器之间通过网络实现双向数据传输，与传统的套色控制系统相比，大大减少了现场设备之间联线的数量，既使整个系统的可靠性增加，又使得控制系统的控制集中在系统软件方面，使控制系统的制造、安装和维护的复杂度大大降低。为使系统的使用维护简单，控制软件只设计了系统设置，印前对版、印刷控制和状态监测四个程序模块。
　　３．张力控制；本机张力控制采用四段统一控制方式的全闭环自动张力控制系统。机器由ＰＬＣ可编程控制器整机运转控制，人机界面采用ＨＩＴＥＣＨ触摸屏进行运转参数设定和显示、放卷、放卷牵引、收卷牵引、收卷采用主控制柜协调集中控制和操作。四段张力即指放卷张力、放卷牵引张力、收卷牵引张力、收卷张力等四部分张力。所有四段张力均通过矢量电机来实现张力自动控制。在收料单元操作盘上装有ＨＩＴＥＣＨ触摸屏，可进行速度、张力、卷径等参数的设定，还可随时显示速度、张力等参数情况。另外。操作人员可在机器的任何部位进行启动、加速、减速或停止操作，操作非常便利。在放料、收料墙板上除装有张力控制操作盘外，还装有整台机器启动、停止及紧急停止开关。由于采用矢量电机收料，控制的速度范围较宽，无论在低速还是高速都具有良好的性能，可实现锥度张力控制，收卷效果极佳。
　　４．其他控制：包括高速不停机全自动接料及切料，收、放卷预驱动，安全自动报警及长度自动计数和显示控制功能等等。
　　三、网络式无轴驱动凹印机的主要结构、功能及特点
　　1．放卷单元主要结构
　　放卷单元分为独立式双臂双工位旋转式回转架结构，换卷时接料采用自动裁切接料，操作方便，放卷部控制采用了两个功率为４Ｋｗ的矢量电机，分别驱动两个料轴，由于采用矢量电机，控制的速度范围较宽，精度高，无论低速还是高速都具有良好的性能，放卷张力可由放料处的摆动辊进行反馈构成闭环进行自动控制。在操作面有一减速机驱动回转臂作正反两个方向３６０°回转、定位控制。放料轴采用气涨轴方式，料卷横向调整采用手轮蜗轮蜗杆结构。
　　该部分主要包括：ａ.放卷张力控制器，ｂ.放卷摆动器；ｃ.放卷预驱动矢量电机，ｄ.摆动辊位移检测装置，ｅ.回转臂减速机；ｆ.自动裁切换料装置。其特点是：
　　①启动提速过程：启动瞬间，张力需克服卷料较大的静态摩擦，因此此时放卷矢量电机制动力量较小，同样加速过程，张力需克服卷料的动态摩擦，同时还需克服卷料加速阻力故此时放卷矢量电机制动力应比匀速运转所需要的较小。
　　②匀速运转过程：放卷张力控制器通过放料处摆动辊的反馈构成闭环，控制放卷矢量电机得稳定放卷张力；同时放料摆动辊还有助于消除卷料不同心。
　　③停机减速过程；放卷矢量电机制动力需制动卷料惯性力，同时还需保持卷料恒定张力，故此时放卷矢量电机制动力应比匀速运转过程中所需要的较大。
　　2.进料牵引单元主要结构
　　进料牵引为双辊对滚式，包括一钢辊和一橡胶压辊，其中钢辊单独由一个功率为１.５Ｋｗ的伺服电机进行驱动，橡胶压辊由两个气缸实现离合压，压力可调。进给张力由伺服电机摆动辊和自动张力控制器进行闭环控制，并由中央控制柜协调集中控制和操作。该部分主要包括：ａ.进料牵引张力控制器；ｂ.进料伺服电机摆动辊；ｃ.进料牵引伺服电机；ｄ.摆动辊位移检测装置；ｅ.气动装置；ｆ.进料牵引辊。其特点是：
　　①启动提速过程：启动瞬间，根据进料伺服电机摆动辊的位置，进料牵引伺服电机线速度设置比版辊线速度大、相同、小三种状态。
　　②匀速运转过程：进料牵引张力控制器通过进料处摆动辊的反馈构成闭环，根据版辊线速度控制伺服电机得到稳定放卷张力。
　　③停机减速过程：进料牵引张力控制器通过进料处摆动辊的反馈构成闭环，根据版辊线速度控制伺服电机得到稳定放卷张力。