印刷机加装智能生产管理系统优化方案

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：据不完全统计，目前国内瓦楞纸箱印刷机的社会保有量已达20000台以上，规模以上的印刷设备生产企业达数百家。鉴于上述问题，达成集团独立研究开发了“瓦楞纸箱印刷机生产管理系统”，在普通印刷机上改造加装数字技术设备进行管理与控制，成功解决了印刷机组生产效率低下等一系列问题。

近年来，国内印刷设备需求以每年10%的增长速度连年上升。据不完全统计，目前国内瓦楞纸箱印刷机的社会保有量已达20000台以上，规模以上的印刷设备生产企业达数百家。

但是，绝大多数印刷机的自动化水平不高，例如：

①印刷机的准备时间需人工计时，生产效率统计很不准确，生产管理人员很难对操作者进行绩效考核；

②当印刷机出现异常时，究竟是设备故障还是操作人员技能问题，难以进行评判；

③对于印刷机的操作者来说，由于印刷机上没有相应的显示，所以也很难掌握印刷机生产与质量变化的情况，不利于生产效率的提高及内部生产管理。

鉴于上述问题，达成集团独立研究开发了“瓦楞纸箱印刷机生产管理系统”，在普通印刷机上改造加装数字技术设备进行管理与控制，成功解决了印刷机组生产效率低下等一系列问题。

1.瓦楞纸箱印刷机生产管理系统

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图7-1-1　瓦楞纸箱印刷机生产管理系统框架图

瓦楞纸箱印刷机生产管理系统（见图7-1-1）硬件结构包括：传感器、PLC控制器、PC控制器、ERP服务器、LED显示板。由PLC控制器采集车速、张数、机台位置等实时信息，PC控制器记录分析PLC数据，并负责将车速、剩余张数、准备时间等信息，分发至LED显示板。PC控制器从ERP服务器中获取排程表，传送到PLC控制器，生产完成后的完工信息（准备时间、良品张数、停车时间、运转时间、非工作时间等），写回PC控制器，供查询、分析用。

2.各组成部分的工作原理

该技术是在普通瓦楞纸箱印刷机上，改造加装一套生产管理控制系统（见图7-1-2）。

（1）系统采用两种传感器，分别是：无源接近开关和光电接近开关。

无源接近开关通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁或者铁质触发器靠近开关磁场时，开关内部磁力作用控制闭合。利用无源接近开关的属性，在驱动马达的转轴上设有一感应铁片，驱动马达每旋转一次，无源接近开关就可感应到感应铁片一次，并发出反馈信号给PLC控制器。

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图7-1-2　印刷机生产管理系统结构示意图

1—印刷机；2—驱动马达；3—光电接近开关（光电传感器）；4—无源接近开关（转速检测传感器）；5—PC控制器；6—PLC控制器

光电接近开关是将发光器件与光电器件，按一定方向装在同一个检测头内，当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便由信号输出，由此便可“感知”有物体接近。利用光电接近开关的属性，将此开关安装在印刷机纸板入口处，即可捕捉印刷机纸板进纸信号，并将此信号传送给PLC控制器。

（2）PLC控制器内设有一计时器，计时器的时基为0.1ms，因此，计时精度很高。

PLC控制器接收到无源接近开关给出的信号，可根据两个反馈信号的时间间隔，通过高速计时器技术，计算出马达每转动一周所用的时间，得出马达转速，传送给PC控制器。

PLC接收到光电接近开关给出的反馈信号，通过高速计时器技术，计算出前后两张纸板进张信号的时间差，得出纸板的进张速度，传送给PC控制器。

PLC控制器还与一个位置传感器连接，该位置传感器用于检测印刷机机台是否到位。

（3）PC控制器与PLC控制器连接，可进行数据通信。PC控制器还与存储有订单信息的ERP服务器连接，两者也可以进行数据交换。PC控制器一般选用带触屏的工业电脑并固定在印刷机上，这样便于操作人员进行操作。工业电脑显示屏上的信息如图7-1-3所示。

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图7-1-3　工业电脑显示屏

①车速：PLC控制器传送的马达转速即为车速。

②总张数：手动输入。

③余数：处理印刷机进张信号，参照总张数，分析数据即可得出剩余张数。

④停车时间：马达停止时间的累加。

⑤准备时间：电脑自动分析订单生产过程中的准备时间。

V：纸板进纸速度；

Vmin：机器运行最低速度；

T：正式生产时间阈值。

分析订单从投入生产到生产结束过程中，进纸速度V变化情况，设定当V大于Vmin，并持续时间大于T。则此时间点视为正式生产开始点。此点之前所用时间，即为订单准备时间（Vmin、T可设定）。

⑥平均速度：电脑计算车速的平均值。

⑦停车次数：车速为0判为停车，停车次数累加。

⑧平均准备时间：电脑分析准备时间数据，计算均值。订单完工数据写回数据库，供报表程序生成报表，既可以存储在电脑中，也可以打印成文件，使管理者对每台印刷机的工作状况、工作效率有一个清晰的了解。

（4）LED显示板

考虑到车间的生产环境，显示装置选用了大屏幕的LED显示板（见图7-1-4）。LED显示板固定在印刷机的上方，操作人员只要一抬头，就能对加工信息状况一目了然。

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图7-1-4　LED显示板

PC控制器可将PLC控制器发送的信息通过LED显示板进行显示，显示的主要信息包括即时车速、本单剩余张数、本单准备时间、本日生产总张数、本日总停车时间、本日分产能、本日平均准备时间等参数，这样操作人员或车间管理者就可通过LED显示板了解印刷机的工作状况。

3.意义

通常情况下，瓦楞纸箱印刷机械平均使用寿命为8～15年，因此，仅设备更替带来的市场需求将超过2500台/年。在新生产的印刷机上，如都能增加此信息管理系统，无疑是印机行业的一大进步。

随着瓦楞纸箱需求的稳定提升，以及印刷设备的更新换代，瓦楞纸箱印刷成套设备的市场规模也在稳定且快速地扩张，根据中国包装联合会纸制品委员会统计，国内瓦楞纸箱印刷机械的市场规模将从2011年的42亿元上升到2016年的74亿元。

瓦楞纸箱印刷机生产管理系统从试用情况来看，整体印刷效率提高了10%左右，经济效益明显，而且改装成本低廉，适合于大量现有旧设备的改造，整个改装费用仅万余元而已，完全可以推广到本行业所有的纸箱印刷机上，这将会给瓦楞纸箱印刷业带来一个更高效、智能的时代。

此套管理系统，除在印刷机上应用外，已将它拓展到模切机、粘箱机、钉箱机等设备上，共生产了近百台套，安全可靠高效。

目前，该技术系统获得了众多印刷机生产厂商的青睐，已有多家前来询问与洽谈。

印刷机加装智能生产管理系统优化方案

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