項目背景

凹版印刷是當今主流的印刷方式之一，主要用于期刊、雜志、紙盒、薄膜包裝、墻紙等。與其他主流印刷方式相比，凹版印刷機由于其工藝的限制，存在一些不如膠印機和柔印機的缺陷，例如色組之間料帶距離較長，油墨和溶劑不夠環保等。但是由于其印品色彩艷麗，層次感強，在印刷機領域始終占有不可或缺的地位。

凹版印刷機主要由給紙裝置(放卷和進料牽引)、印刷裝置、干燥裝置、收紙裝置(收卷和收料牽引)及附屬裝置組成，其中印刷裝置由多個機組組成，紙張依次通過各個機組，完成不同顏色的印制。

目前國產凹印機的印刷速度一般為60-300m/min，印刷寬度為800-2500mm，相比國外凹印機，國產凹印機的性能存在一定差距，國外使用無軸傳動的凹印機的印刷速度已達到150-450m/min（軟包）、800-1000m/min（紙張），印刷寬度最寬達到4320mm，且無軸傳動凹印機在國外生產研發已較為成熟，并已形成批量生產。

近年來，為縮小與國際先進水平的差距，國內相關企業加大了對無軸傳動凹印機的研發，現已成功生產出第一臺國產無軸傳動機組，其中值得一提的是，項目方采用西門子印刷標準解決方案，開發的電子軸薄膜凹版印刷機取得了巨大的成功。

項目方創立于1992年，是我國印刷加工設備行業一家處于領導地位的制造商，也是當前中國凹印和柔印設備制造行業發展速度最快、技術最先進、規模最大的重點高科技民營企業。

目前，項目方與西門子開展了廣泛的技術合作，在其生產的多種印刷設備上都應用了西門子運動控制系統及驅動技術，西門子的解決方案為項目方提高了機械產品性能，增強了市場競爭力，并使其始終保持同行業的領先地位。

西門子解決方案的應用

全套采用西門子傳動控制方案的項目方12色薄膜凹印機目前已成功交付用戶，這臺機器的系統構成包括SIMOTION運動控制器、S120驅動、1PH7電機以及S7-300等。控制系統采用SIMOTIOND系列的高端平臺D445的配置方案，使用PROFIBUSDP作為通訊網絡連接各個部分，如下圖所示：

• 控制器：選用SIMOTIOND445完成機器的運動控制功能，例如同步控制，套色控制和張力控制等；選用SIMATICS7-300PLC完成機器的邏輯控制功能，例如壓輥的離合，刮刀的起停，照明和烘箱的開關等。
• 伺服驅動和伺服電機：驅動部分選用SINAMICSS120書本型模塊，并配置了ALM整流單元，通過共直流母線供電方式和能量反饋功能，可以達到節能的功效，為最終用戶節省了開銷。色組部分選用了慣量和精度俱佳的1PH7異步伺服電機。
• 人機界面：配置了MP27710”TOUCH作為控制臺的人機界面，可以同時控制色組部分和進出料部分，可以實時監控印刷過程中的張力，各印刷單元的工作狀態，驅動器及電機的載荷。同時還為每個色組單獨配置了一塊TP77小操作面板，既經濟實惠，又方便了現場印刷工人的操作。
• 分布式IO：采用ET200S系列分布式IO，用于模擬量和數字量輸入輸出信號的處理，例如控制液壓系統和氣動系統閥門等。
• 其他：采用了第三方套色系統，SIMOTION提供外部套色信號接口和集成的控制算法。

圖為項目方12色薄膜凹印機

性能及效益

近年來，隨著印刷機無軸傳動技術的發展，以及用戶對凹印機印刷速度不斷增大，及印刷色組不斷增加，自動化程度不斷提升的迫切需求，SIMOTION系列運動控制器越來越展現出在此領域的應用優勢。本項目的成功證明，采用SIMOTION控制方案的電子軸凹印機的印刷效果比傳統機械軸凹印機的印刷效果更高效，更精確，更穩定。該解決方案具備如下亮點：

• TIA全集成自動化的硬件平臺
• 無軸傳動
• 動態套色解耦功能，更加優化套色穩定性，提高升降速性能
• 機器從開機到最高速可在90秒內完成，升降速廢品料長度在一個機器長度加50米以內
• 高低速不停機自動接料，接料廢品率亦低于50米
• 內嵌精確的預套準計算，換版廢料不超出一個機器長度加50米
• 友好的人機界面和靈活的操作模式使得操作更加簡便

目前，配備西門子印刷標準解決方案的項目方無軸傳動凹印機可實現12色組套印，印刷速度可達300m/min，印刷寬度為3500mm，套印精度±0.1mm，是我國軟包裝領域最高水平的無軸傳動凹印機，機械性能達到了國外同類機型的生產水平。