基于PLC的丝网印刷机控制系统

中北大学2015届毕业设计说明书基于PLC的丝网印刷机控制系统设计摘要由于丝网印刷在基板的大小和形状方面没有限制，可适应油墨，印刷油墨层厚度可调的特性而被广泛使用，因此，对开发控制精度高，性能高，操作简易方便的丝网印刷机是非常有必要的。在本文主要介绍采用高性能的三菱PLC对原有老旧的丝印机电气控制系统进行设计改造的过程。在开发之前，对丝网印刷机的工作流程进行了详细分析，进而明确了控制系统的任务，再从硬件和软件两个方面进行改造。在硬件设计方面，本文采用了三菱FX系列的PLC，其中选择了高性能的微处理器FX2N，并对其余各个模块进行了准确选型，完全满足了设备的要求，详细设计了触摸屏、电气原理图与PLC的通信接口。在印刷回墨控制方面，采用了交流伺服驱动系统来控制同步带实现图形的印刷。在软件设计方面，该程序可仿真调试实现，手动程序，自动程序和复位程序三个部分。根据模块化的编程方法，对梯形图中的重要模块进行了详细的描述。在人机界面方面，利用相应软件开发出了触摸屏中的各个功能界面，提高了操作性能，方便操作者操作体验。关键词：丝网印刷,可编程控制器,伺服驱动,触摸屏中北大学2015届毕业设计说明书DesignofcontrolsystemforscreenprintingmachinebasedonPLCAbstractBecauseofnorestrictiononthesizeandshapeofthesubstrateinthescreenprinting,inktoadaptto,theprintinginklayerthicknessadjustableproperties,whichcanbewidelyused.Therefore,todevelophighcontrolprecision,highperformance,simpleandconvenientoperationofthesilkscreenprintingmachineisverynecessary.Inthispaper,theuseofhigh-performanceMITSUBISHIPLCtotheoriginaloldscreenprintingmachineelectricalcontrolsystemdesignandtransformationoftheprocess.Beforethedevelopment,theworkflowofthescreenprintingmachineisanalyzedindetail,andthenthetaskofthecontrolsystemisdefined,andthenthehardwareandsoftwareofthetwoaspectsarereconstructed..Intheaspectofhardwaredesign,thispapermakesuseoftheMitsubishiFXseriesPLC,inwhichtheselectionofthehighperformancemicroprocessorFX2N,andtotherestofthemodulesofthecorrectselection,fullymeettherequirementsoftheequipment,thedetaileddesignofthecommunicationinterfaceoftouchscreen,electricalprinciplediagramandPLC.Intheaspectofprintinginkcontrol,ACservodrivesystemisusedtocontrolthesynchronousbeltprinting..Insoftwaredesign,theprogramcansimulatedebugging,manualprocedures,automaticproceduresandresetproceduresforthreeparts.Accordingtothemethodofmodularization,theimportantmodulesintheladderdiagramaredescribedindetail..Intheman-machineinterface,theuseofthecorrespondingsoftwaretodevelopatouchscreeninthevariousfunctionalinterfaces,improvetheoperationperformance,easyoperatortooperateexperience.KeyWords:Screenprinting,programmablecontroller,Servodrive,touchscreen中北大学2015届毕业设计说明书I目录1绪论...............................................................11.1丝网印刷及丝网印刷机.........................................11.2国内外丝网印刷机发展现状与趋势...............................21.2.1国外丝网印刷机发展现状及趋势...........................21.2.2国内丝网印刷机发展现状及趋势...........................31.3课题研究的背景、目的及意义...................................41.4本文研究的主要内容...........................................52系统的总体设计.....................................................62.1丝网印刷机的工作原理........................................62.2设计原则....................................................62.3整体设计....................................................73系统的硬件设计...................................................103.1三菱FX2N基本单元的I/O地址分配............................103.2丝网印刷机的电气原理图.....................................103.3丝网印刷机的PLC接线图.....................................123.4伺服电机的选型.............................................133.5PLC的基本结构与选型........................................143.6三菱的FX2N-48MR主要技术数据...............................163.7设计要求...................................................183.8安全保护措施的设计.........................................184丝网印刷机控制系统软件设计.......................................204.1系统软件的设计要求.........................................204.2PLC控制软件的设计.........................................205系统调试.........................................................255.1安装布线的要求.............................................25中北大学2015届毕业设计说明书II5.2系统的仿真与调试...........................................27结论................................................................30参考文献............................................................31致谢................................................................32中北大学2015届毕业设计说明书第1页共32页1绪论1.1丝网印刷及丝网印刷机丝网印刷就是将丝状物绷在网框架上，通过制作网版来进行印刷。相比国外，丝网印刷在中国出现的比较早，夹颉印花方法的出现时间就可以追溯到秦汉时期。在印刷行业有四大印刷方法分别是：凸印、凹印、平印、孔印。夹颉印花方法也是丝网印刷，归属于孔版印刷类，是在领域中应用最为广泛的一种[1]。丝网印刷具有如下特点：（1）适应性强。可以在多种形状的表面上进行丝网印刷。例如：平面，曲面，球面，凹凸面上等等。此外，丝网印刷还可以在不同材料的承印物上进行印刷，比如：硬物、软物都可以。（2）墨层相对比较厚实，有明显比较强的质感和立体感。在胶印、凸印和凹印的墨层中，凹印墨层最厚，也只有13微米左右，但仍然比较薄，丝网印刷墨层相比于其它方式的墨层厚度，印刷立体质感和质量都很好，这是该印刷方法的优点。（3）可忍受强光，光泽靓丽。因为漏印是丝网印刷的一大特点，所以可以使用不同颗粒大小的颜料进行印刷，例如：浆料，粘结剂。此外，油墨调配方法简单也是丝网印刷的一大特性，比如，可以在油墨中直接放入耐光颜料合理进行调配就可以使用。因此，丝网印刷产品有很强的耐光性，在广告、标牌领域应用广泛。（4）印刷面积大。就其它印刷方法所能达到的科技水平而言，由于受到机械设备的限制，其所能达到的最大印刷面积也不过为全张尺寸。但是丝网印刷可以打破这种限制进行大面积的印刷，现在最大幅度可达到3米×4米，但事实上可印刷的面积不仅限于此，它可以印刷更大的面积[11]。丝网印刷根据承印物形状的不同可以分为两类：平面印刷和曲面印刷。目前就国内市场而言，平网平台式丝网印刷机的销售量占据了市场几乎所有的份额。中北大学2015届毕业设计说明书第2页共32页图1.1丝网印刷机结构图丝网印刷机是推广丝网印刷技术的关键所在，只有适应现代工业发展的设备才能将此技术发扬广大，这就使得丝网印刷机的技术更新变得越来越重要。1.2国内外丝网印刷机发展现状与趋势1.2.1国外丝网印刷机发展现状及趋势近代社会以来，欧洲的丝网印刷行业发展较快，尤其是美国，在上世纪八十年代后期，从事丝网印刷的厂商达到5000家左右，年产值高达30亿美元，占美国印刷业总交易额的10%。同样是工业发达的德国，在丝网印刷领域也不甘落后的同时，生产的丝网印刷承印物种类繁多，眼花缭乱，而且品质优良，在行业内享有非常好的口碑。特别是在滚筒丝印机方面，德国SPS设计的全自动设备仍然是世界的领头羊，其它国家简直可以用望尘莫及来形容。进入2000年以后，时代科技日新月异，同时国际上已经使用着的丝网印刷制版技术和其设备材料的不断改进，以其惊人的更新换代速度融入这个科技飞速发展的时代。从上世纪末欧洲及美国连续两届国际展览会上可以获悉，许多其它行业的先进技术被广泛应用于丝网印刷行业，新产品多种多样，令人惊讶，例如丝印前的电脑处理系统，电子成像技术等先进技术。同时在其它方面，例如，丝印还可以和其它印刷方法组合进行印刷，静电印刷也被广泛运用于丝网印刷领域，使丝网印刷一直保持活力。