基于PLC的絲網(wǎng)印刷實訓(xùn)設(shè)備的設(shè)計

陳羽

摘要 采用西門子S7-200系列的PLC和變頻器為主要控制元件，詳細設(shè)計了絲網(wǎng)印刷實訓(xùn)設(shè)備的控制系統(tǒng)。其按工序逐步運行，既滿足了工廠生產(chǎn)中的絲印工藝要求，同時實現(xiàn)了實訓(xùn)過程中，操作方便、易于分解調(diào)試的愿望。

[關(guān)鍵詞]絲網(wǎng)印刷 實訓(xùn)設(shè)備 順序功能

1 絲網(wǎng)印刷機的工作原理

絲網(wǎng)印刷是先通過光化學(xué)的方法講將圖像或文字附著在絲網(wǎng)上，然后制成絲網(wǎng)印版，這樣就可以進行印刷了。這樣的絲網(wǎng)有不同的材料，如尼龍、絲綢、聚酯或金屬等等。印刷時，通常將需要印刷的物件放在絲網(wǎng)印版下面，網(wǎng)印版上方的油墨或涂料在刮刀平移時的擠壓下穿過絲網(wǎng)孔，印刷到物件上。絲網(wǎng)上的模版把一部分絲網(wǎng)小孔封住使得油墨不能穿過絲網(wǎng)，而只有圖像部分能穿過，這樣絲網(wǎng)印版上的圖案部分在物件上就形成了印跡。因此，絲網(wǎng)印刷其實是利用油墨在刮刀作用下滲透過絲網(wǎng)印版而進行印刷的。

絲網(wǎng)印刷由絲網(wǎng)印版、油墨、刮板、印刷臺及承印物五個部分構(gòu)成。其工作原理如圖1所示。經(jīng)過傳動裝置，讓刮刀平移過程中擠壓油墨及絲網(wǎng)印版，油墨透過絲網(wǎng)印版印刷到承印物上。由于絲網(wǎng)具有一定的張力，刮刀所到之處即是油墨透過之所，刮刀過后，絲網(wǎng)回彈而歸位.起落有致，不至蹭臟承印物。刮板前進一次為印刷，返程一次為回墨，一來一回完成一個印刷循環(huán)。

2 絲網(wǎng)印刷機的工藝分析

絲網(wǎng)印刷機的工藝流程圖如圖2所示：玻片通過上片機將其放置于跑臺上，通過夾緊定位后，由平臺上的吸盤進行吸附。吸附穩(wěn)定后，跑臺將玻片傳輸?shù)接∷⒐ざ挝恢?，完成任?wù)后就反向歸位。玻片傳至印刷工段后，印臺上升將玻片吸附，由印刷機構(gòu)完成印刷，下片后即完成一個工作循環(huán)。整個運行過程中，只要能實現(xiàn)所需功能，可縮短每個動作的時間，甚至可以并行運作，從而提高效率。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖3所示，絲網(wǎng)印刷機的主控制器由PLC模塊和定位模塊組成。在本系統(tǒng)中，PLC模塊負責(zé)按鈕、位置傳感信號和其它開關(guān)量信號的輸入，以及對接觸器、繼電器、變頻器等電氣元件的輸出，進而控制各電機的運行。輸出單元為變頻器、印刷電機、上片傳輸電機、下片傳輸電機、跑臺傳輸電機等。

3.2 端口分配及功能表

絲網(wǎng)印刷控制采用的PLC為S7-200CPU224，其輸入/輸出端子的分配如表1所示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 控制要求

通過分析絲網(wǎng)印刷機的工作過程可知，印刷系統(tǒng)有11個輸入信號（按鈕和限位開關(guān)等）和12個輸出信號（變頻器、電機等）。結(jié)合實訓(xùn)方便和絲網(wǎng)印刷的實際工作過程，確定如下控制要求。

4.1.1 初始狀態(tài)

初始狀態(tài)時，跑臺、印臺、刮刀都在在原位，所對應(yīng)的跑臺歸位開關(guān)、印臺下限位開關(guān)、回墨到位開關(guān)處于閉合狀態(tài)。

4.1.2 啟動操作

（1）按下啟動按鈕，上片傳輸電機工作，上片位開關(guān)斷開。

（2）玻片前行，碰到上片位開關(guān)，上片位開關(guān)閉合，氣動夾緊裝置使玻片完成定位工作，定位需要稍許的時間，因此延時一段時間進行等待。

（3）跑臺上升，碰到上限開關(guān)后停止，通過吸氣將玻片吸附在跑臺上，完全吸附需要一定的時間，因此延時一段時間后，跑臺帶著玻片前往印刷臺，碰到傳片位開關(guān)后，傳片位開關(guān)閉合，說明己進入印刷臺，傳片停止。

（4）跑臺完成任務(wù)后，下降，碰到下限位開關(guān)后，反向回歸，碰到歸位開關(guān)，說明己到達原位，跑臺停止。

（5）印臺上升，碰到上限位開關(guān)停止，說明印刷臺與承印物己貼近，印刷電機帶動刮刀前行，碰到印刷到位開關(guān)后停止，從而完成印刷。

（6）印臺下降，碰到下限位開關(guān)后停止，印刷電機帶動刮刀后退，碰到回墨到位開關(guān)后停止，從而完成回墨。

（7）下片傳輸電機工作，玻片前行，碰到下片位開關(guān)后停止，卸片后即完成一個工作循環(huán)。

4.2 軟件編程

在絲網(wǎng)印刷控制系統(tǒng)中，各個輸出器件的動作過程是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，按預(yù)先安排的順序自動地進行的，所以可采用順序功能圖法設(shè)計PLC的控制程序。絲網(wǎng)印刷控制的順序功能圖如圖4所示。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合絲網(wǎng)印刷機的國內(nèi)現(xiàn)狀及實訓(xùn)要求，利用成熟的和終端控制技術(shù)，采用西門子S7-200系列的PLC、變頻器和傳輸電機設(shè)計了絲網(wǎng)印刷實訓(xùn)設(shè)備的控制系統(tǒng)，其按工序逐步運行，既滿足了工廠生產(chǎn)中的絲印工藝要求，同時實現(xiàn)了實訓(xùn)過程中，操作方便、易于分解調(diào)試的愿望。系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計完成后，對整個絲印控制系統(tǒng)進行了調(diào)試，驗證結(jié)果表明，設(shè)計滿足要求，硬件結(jié)構(gòu)合理。

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