基于PLC控制的絲網(wǎng)印刷機(jī)的設(shè)計(jì)

1、山西中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 張懷義 王福明

2、北京清大天達(dá)光電科技有限公司 范兆周 谷海雷

1 絲網(wǎng)印刷機(jī)的工作原理

圖1 絲網(wǎng)印刷機(jī)工作原理

所謂的絲網(wǎng)印刷就是把帶有圖案或圖像的模版依附于絲網(wǎng)上，采用手工刻漆膜或者光化學(xué)制版的方法制作絲網(wǎng)印版進(jìn)行印刷。

絲網(wǎng)印版、刮板、油墨、印刷臺(tái)以及承印物共同組成了絲網(wǎng)印刷的五大要素。絲網(wǎng)印刷機(jī)的工作原理如圖1所示：刮墨刀由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，讓其在運(yùn)動(dòng)中擠壓油墨和絲網(wǎng)印版，使絲網(wǎng)印版與承印物形成一條壓印線，由于絲網(wǎng)具有張力，會(huì)對(duì)刮墨刀產(chǎn)生回彈力，回彈力使絲網(wǎng)印版除壓印線外都不與承印物相接觸，油墨在擠壓力的作用下通過(guò)網(wǎng)孔漏印到承印物上。絲網(wǎng)在印刷過(guò)程中，一直處在變形和回彈之中。刮墨刀在完成單向印刷后與絲網(wǎng)印版一起脫離承印物，同時(shí)進(jìn)行返程回墨，即完成一個(gè)印刷循環(huán)。

2 絲網(wǎng)印刷機(jī)的工藝分析

本文設(shè)計(jì)的絲網(wǎng)印刷機(jī)為觸摸屏生產(chǎn)線的配套設(shè)備，在與上游上片機(jī)和下游對(duì)位貼合機(jī)相接后，能夠完成觸摸屏生產(chǎn)中銀點(diǎn)的印刷。

圖2 工藝流程

絲網(wǎng)印刷機(jī)的工藝流程圖如圖2所示：玻璃通過(guò)上片機(jī)將其放置于UVW平臺(tái)上，并由平臺(tái)上的吸盤吸附后，經(jīng)跑臺(tái)傳輸?shù)街付ㄎ恢?，再通過(guò)Keyence視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行定位，再由印刷機(jī)構(gòu)進(jìn)行印刷，卸片后即完成一個(gè)工作循環(huán)。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，只要能實(shí)現(xiàn)要求，可盡可能縮短每個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的時(shí)間，從而提高效率。

3 系統(tǒng)硬件分析

本文設(shè)計(jì)的絲網(wǎng)印刷機(jī)采用三菱Q系列的PLC，因其具備配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)，完全符合設(shè)備的要求[1]。根據(jù)設(shè)備的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及需要留有10%的備用點(diǎn)，故選用了QX41和QX42兩個(gè)輸入模塊，一個(gè)QY42P輸出模塊。其中QX41的輸入點(diǎn)數(shù)是32點(diǎn)，QX42的輸入點(diǎn)數(shù)是64點(diǎn)，都是DC24V/4mA輸入，帶32點(diǎn)公共端。QY42P的輸出點(diǎn)數(shù)是64點(diǎn)，晶閘管輸出，帶32點(diǎn)公共端。此外，電源模塊選用Q61P-A2，輸入電壓范圍AC200～240V，輸出電壓DC5V，輸出電流6A[2]。

該系統(tǒng)采用高性能CPU，型號(hào)為Q02CPU，其控制方式為存儲(chǔ)程序的反復(fù)運(yùn)算，輸入輸出控制方式為刷新方式，可承受的最大I/O點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn)，其自帶的RS-232接口通過(guò)編程電纜與觸摸屏相連，具備串行通信功能，所選用的QJ71C24-R2具有兩個(gè)RS-232接口通道，其中一個(gè)通道與測(cè)厚裝置相連，另一個(gè)通道與視覺(jué)系統(tǒng)相連。

由于絲網(wǎng)印刷機(jī)涉及到通過(guò)UVW平臺(tái)對(duì)觸摸屏的定位功能，所以還需選擇定位模塊，結(jié)合設(shè)備需要，選用了QD75P4、QD75P8和QD75D2三個(gè)定位模塊，其分別控制4個(gè)、7個(gè)和2個(gè)電機(jī)。該P(yáng)LC的部分輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的連線如圖3和圖4所示。

圖3 PLC部分輸入點(diǎn)連線圖

圖4 PLC部分輸出點(diǎn)連線圖

4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

圖5所示為絲網(wǎng)印刷機(jī)觸摸屏界面中的參數(shù)設(shè)置界面，其包括刮刀速度、回墨刀速度、刮刀架點(diǎn)動(dòng)速度、印刷次數(shù)、玻璃厚度等參數(shù)。

圖5 參數(shù)設(shè)置界面

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

由運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析可知，該系統(tǒng)是一個(gè)多工步的順序控制系統(tǒng)，通過(guò)模塊化程序結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于編程等優(yōu)點(diǎn)。其包括初始化模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、手動(dòng)運(yùn)行模塊、自動(dòng)運(yùn)行模塊、數(shù)值計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和監(jiān)視控制模塊[3]。因篇幅有限，此處并未給出梯形圖程序。自動(dòng)運(yùn)行程序流程圖如圖6所示。

圖6 自動(dòng)程序流程圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本文采用三菱Q系列的PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器和觸摸屏設(shè)計(jì)了絲網(wǎng)印刷機(jī)的控制系統(tǒng)，有力地提高了絲網(wǎng)印刷機(jī)的工作可靠性和安全性。其刮墨刀和回墨刀速度均可調(diào)，刮刀架點(diǎn)動(dòng)速度可調(diào)，滿足了觸摸屏生產(chǎn)的絲印工藝要求，再通過(guò)人機(jī)界面的設(shè)置，使得實(shí)際操作更加直觀簡(jiǎn)單，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了絲網(wǎng)印刷機(jī)的在線檢測(cè)和控制，方便了系統(tǒng)的檢修和維護(hù)。該設(shè)備自投入生產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，動(dòng)作安全可靠[4]。

[1]熊新民.自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003.

[2]滿永奎.三菱Q系列PLC原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010．

[3]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005．

[4]秦琴.基于PLC控制的玻璃清洗機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2009(4)：169-170．