PLC在印刷机械设备上的应用

PLC(可编程序控制器)是机械制造业的主要控制装置，本文介绍PLC在印刷机械上应用情况和PLC故障排除技术，给印刷设备维护和维修提供参考价值。

PLC是指以计算机技术为基础的工业控制装置,它具有适应面广、使用方便、体积小、能耗低、可靠性高、功能完善、编程简单等特点，被广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、印刷、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行业。

我国印刷设备企业，北人和上海高斯占据大部分市场份额，这两个厂家的设备，以低、中速为主；北方，使用北人机较多，南方，上海高斯占有量较大；大型印刷设备，几乎是进囗印刷设备占居市场，罗兰、高宝、环球、高斯、小森、桑那，都是世界闻名，特别是罗兰、海德堡、高宝这三个德国印刷制造公司，就是世界印刷设备的代名词。

这些设备有一个共同特点：所有的电器控制，都是由PLC来控制。有许多PLC厂家，西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、GE、力士乐、A-B、富士等公司，尽人皆知。小型PLC，控制点数少，它是一个集成固件；大型PLC，控制点数多，采用分体式设计，根据控制点数的需要，扩展工作点；大型印刷设备，都采用分体式机型。不同的PLC，工作点数不同，小型的，只有64个工作点，大型的，有几千个工作点。

印刷机械设备由主机控制、水控制、油墨控制、纸张张力控制几个系统组成，这些控制系统，主机控制由工业级计算机或通用计算机组成，实现全自动智能化集中操作，自动化控制。

根据主机控制方式的不同，印刷设备分两种机型：有轴机和无轴机。有轴机由主电机通过一条主轴和皮带，把所有印刷塔连在一起，无轴机没有物理连接主轴，由计算机总控制，通过光缆，把各个虚拟电机有机连成一个印刷总体。

有轴机通过皮带联动，机器运行速度不高，所以，只是一些低、中速印刷机才会使用，已经慢慢谈出印刷机械市场；大型和高精度的印刷机械，使用无轴机；无轴机因印刷组合灵活、使用保养方便，成了印刷机械设备的主流。

无论是有轴还是无轴印刷机，都要使用PLC控制。有轴印刷机，只需要一套PLC已足够；无轴印刷机，主控系统、每一个印刷B-B塔都需要搭配一套PLC系统，根据组合印刷塔的不同，使用多套的PLC控制系统。

PLC分为固定式和组合式两种。固定式PLC，包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，所有部分，组成一个不可分离的控制固件。组合式PLC，包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则或需要组合配置。

一般故障及排除

PLC控制系统，性能稳定，每个输入、输出点，都有指示灯显示，只要熟悉基本工作原理，了解程序运行步骤，PLC的故障很容易排除。许多工程技术人员，对于PLC工作点，不熟悉；PLC工作点，出现故障的几率少，维修人员的注意力，放在经常出故障部位，故障少的部位，往往被忽略，这一切，增大排除PLC故障难度。

使用PLC，不必详细了解内部电路，只要了解各部分的工作原理，可以有效排除各种PLC故障。

现在市面上有各种品牌PLC，故障离奇古怪，常见故障：上电不工作、电源模块损坏、主板损坏、通讯故障、SF灯坏、I/O故障、密码保护无法进入程序等等。

PLC故障排除一般方法：

1、检测供电电源(pwr)正常否？供电电源有两种形式：一种是交流220V(电压)，一种是直流电+24V(电压)，用电表测量，如果上述电压异常，问题出在外供电电路，如果上述电压正常，pwr灯不亮，检查保险丝，或更换整个电源模块。

2、RUN（运行）灯亮否？不亮，检查编程器处于PRG或LOAD位置？若开关处于run位置，编程器已插上，RUN灯不亮，没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

3、故障灯（error）否亮？电池灯（BATT）亮否？亮，说明电量不足，程序无法运行，更换锂电池；更换电池，让PLC试运行，若运行无法通过，需要重新安装原程序。

4、上述故障排除后，排查各个输入、输出工作点：

输入工作点，将编程器显示的状态与输入工作点的LED指示灯比较：如果一致，比较LED与输入点（按钮、限位开关等）的工作状态，若二者不同，测量输入模块，发现有问题，更换输入装置，还不能解决问题，更换输入模块。

如果信号是计数器，重新复位运行程序，运行不能通过，检查控制复位的逻辑。

如果内部定时器出错，更换其它内部定时器，如果所有内部定时器已经使用完毕，更换CPU模块。

如果信号是线川，无输出或输出与线川的状态不同，用编程器查输出点和程序清单。找到不接通的工作点，依此类推，继续查找。对于多数设备厂（公司）而言，出于知识产权的保护，并不公开编辑程序，用户无法从编程器中显示出工作状态，无法查找PLC内部故障，只能根据经验去查找。

笔者遇到的PLC故障实例

一台日本三菱F2-60M PLC，用于上海人民机械厂生产的PJSC—787轮转印刷机。

故障现象：笛声长鸣，主接触器不“合闸”，按“急停”按钮，鸣笛声可以停止，但主电源不能断开，直到关掉主开关。

工作原理：查程序清单得知，按鸣笛按钮，3秒钟后，主机自动“合闸”，然后可以“点车”、“加速”、“减速”等等后续开机操作。鸣笛由T50设置，T50是PLC内部时间继电器，设定为3秒。

处理过程：插上编程器，通电，观察T50工作状态，发现T50总是在99~0秒之间不断地循环，而不是设定3秒钟。观察电池（BATT）指示灯，发出红灯警报，测量电池电压，电量不到0.2V，远远低于标称3.6V，换上新电池，开机，故障无法排除，把程序从EPROM调到RAM，运行程序一遍，机器能正常工作。

原因分析：电池失效，RAM（存储器）无法贮存从EPROM（固定存储器）调出固化程序，导致程序运行出错，把程序从EPROM中调到RAM，运行程序一遍，机器能正常工作；更换电池要注意两个问题：1、更换时间必须要在4秒钟内完成，超过4秒钟，需要重新调动固化程序。2、从EPROM调出的固化程序，必须运行一次，否则，程序不能正常运行。

（编自《电气技术》，作者为李安琪。）

为钢轨“磨皮美颜”造个机器人

原标题：

减少打磨工序 大幅提高效率（引题）

为钢轨“磨皮美颜”造个机器人（主题）

“除锈、焊接、粗打磨、热处理、精调、精磨、探伤、质检、运输交付是红海焊轨车间日常运转的九道工序，我在这个车间待了整整五年。”5月22日上午，广铁广州工务大修段设备科科长袁泰北接受记者采访时表示，这五年里，他和团队在钢轨焊接工艺技术改进项目中，不断寻找最佳技术解决方案，成为他职业生涯难忘的奋斗岁月。

工作15年来，袁泰北一步一个脚印，从焊轨车间到设备科，无论在哪个岗位，他都坚持潜心钻研高速铁路钢轨焊接技术，带领团队攻坚克难，在钢轨打磨机器人应用、焊轨基地生产线设计及建设、气压焊轨车架车焊接施工工艺研究等方面取得优异成绩，曾获广东省科技进步奖二等奖、广铁集团劳动模范等。今年，他被授予广东省五一劳动奖章。

袁泰北（中）与同事一起在成品月台检验钢轨焊缝平直度。全媒体记者彭新启/摄

边学边干

实习首月提出工艺改进

2009年8月，毕业于大连交通大学材料成型及控制工程专业的袁泰北与4名本科生，来到广铁广州工务大修段红海焊轨车间开启职业生涯。“大学期间，我爱好琢磨技术，来到红海焊轨车间实习时，我便在心里给自己下了一道‘死命令’，要用所学的知识促进企业发展生产力，要在工艺技术改进方面挖掘问题，帮助企业提高生产效率。”袁泰北告诉记者，到车间的第一个月，为了让他尽快熟悉500米无缝钢轨焊接生产流程，工班长老陆把他安排在控制钢轨输送的岗位上。面对500米长、30吨重的钢轨，他要使劲摁着僵硬的控制按钮才能向前或向后输送钢轨，每次焊缝对位都对不准。面对这一难题，他经过2周的深入观察，便向工班长老陆提出“钢轨输送机实现‘一键启动、精确停位’”的技术改造方案，获得工班长肯定。

与此同时，袁泰北开启了首次科技创新之旅。找准焊缝要停的精确位置、编写自动控制程序、安装激光传感器、调整变频器控制参数……面对各种技术瓶颈，他没有退缩，而是迎难而上，花了1个多月的时间分析变频器频率变化、钢轨输送机故障点。“整整一个月，我们团队每天都在排除设备故障，有时一天出现30次故障维修问题。有一天晚上10点多，月光洒在床前，我不小心撞到蚊帐，突然就来了灵感，马上起床写了最核心的程序，后面的问题也就迎刃而解。”从人工控制到实现4毫米精度自动精准对位控制，看着钢轨缓慢启动向前输送、匀速运行、再减速运行，直到精确停止的情景，袁泰北心中“一键启动、精确停位”的目标也由梦想变成现实。

自主研发

钢轨机器人使打磨工序减少8道

高铁能“立硬币”不倒，离不开对钢轨进行打磨。2014年7月，袁泰北把目光瞄上了机器人，带领团队钻研高速铁路机器人修磨技术项目。

为了攻克这一技术难题，袁泰北带领团队先后深入武汉、成都、昆明、兰州等焊轨基地实地调研学习。面对毫无经验可遵循的实际困难，他向工段提出与科技公司一起，花了3年时间共同攻关研制完成该项目。

如何确定两根钢轨的焊缝位置，以确定打磨位置和精度？面对这一难题，袁泰北使用三维视觉系统检测焊缝位置，测量轨底、轨底角边缘、轨踏面等相对位置，通过三维测量和建立数学模型，确定钢轨的纵剖面、横截面的空间位置，找到焊缝的具体位置和打磨余量。

“除轨底、轨下颚是平面或斜面，其他面都是圆弧面，且圆弧半径不一样，有的凹进去，有的凸起来。”袁泰北回忆道，让他感到头痛的是难以找到匹配的“工”字形钢轨打磨砂轮。对此，他和团队利用工余时间一边寻找打磨砂轮，一边修改自动控制程序，花了一年时间测试了50多种砂轮，最终发现打磨砂轮圆弧角半径为7毫米时打磨效果最好。

2016年9月，高铁钢轨机器人修磨技术正式在红海焊轨车间投入使用。“从起初的皮带驱动到小功率直驱，再到如今的大功率双头主轴电机驱动，高铁钢铁机器人已经过三代改造升级。”袁泰北说，高铁钢轨机器人的投入使用，节约了3个人工成本，帮助基层一线减少了8道打磨工序。

在高速铁路机器人修磨技术上线调试时，袁泰北不断修正、调整各种参数，连续4个月泡在现场，他说，这些成绩的取得离不开家人的支持。

2021年，广东省科技创新大会上传来好消息，由袁泰北团队共同研制的高铁钢轨修磨机器人系统研究与应用获2020年广东省科技进步奖二等奖。

2024年2月，袁泰北团队共同研发的双臂全轮廓焊缝机器人打磨项目通过广铁集团的技术评审，用于高铁无缝长钢轨焊接生产线，实现“一键启动、全断面打磨”功能。

实践探索

基层一线“小发明”焕发新机

2017年6月，袁泰北的单位接到广深动车线一体化换轨的试验任务，突破大超高线上气压焊接技术是工作重点之一。

“这次施工，就是要在多处超高135毫米的曲线地段进行线上气压焊接。”袁泰北表示，按照以往的经验，首先要把钢轨抬起来，然后把气压焊轨车运行到抬起的钢轨上，再进行焊接作业。可是，这只在超高50毫米以下的曲线上试验过，“现在是135毫米的大超高。”对此，他先后咨询多个铁路局和主机厂，都没有在这种大超高情况下使用架钢轨焊接的方法，有的说，这么大的超高根本就不能进行线上焊接，有的建议，可以把支车的液压支腿改大一点，但是都没有实战的经验。

随着施工日期临近，袁泰北心里十分着急，每天都去气压焊轨车作业现场观看作业流程和车辆结构，看着气压焊轨车支车的2条液压支腿悬挂在车下，他突然想到“4条液压支腿”的工艺技术方法。于是，说干就干！他打开电路图、液压图、机械图，编制新增2个支腿的可行性方案，使用4个液压支腿同步支车的焊接方法，最终通过技术评审，并成功运用在广深动车线上，突破了一体化施工的重要技术瓶颈。该工艺技术的使用，使得现场施工减少了7个人工成本，节约了半小时的施工时间。

回顾此次创新过程，袁泰北深有体会地说，让基层一线的“小发明”焕发生机离不开单位的容错机制。“这次气压焊轨辅助液压支腿驾车焊接技术的创新，没有任何经验可参照，我们必须做一些试验，有一次把一个油缸弄坏了，但工段并没有责备我们，而是鼓励我们大胆去尝试。”

经过15年的实践探索，袁泰北对焊轨基地设备、移动焊轨装备、工务机械车、T11长钢轨运输车、PLC软件编程等方面技术有了深入研究，围绕工务大修安全生产和生产力创新献计献策，参与完成多个国铁集团、铁科院、广东省重大科技项目，在工务机械领域取得近20余项科技创新成果。

○生活掠影

每天有1小时的亲子阅读时光

40岁的袁泰北现有一儿一女。生活中的他，是一位“大厨”。每个周末，他都会一大早前往菜市场购买新鲜的食材，给家人做爱吃的清蒸鱼、涮牛肉、清炒土豆丝等美味佳肴。

每天晚上8点，袁泰北都会与孩子一起，开启1个小时的亲子阅读时光。为了缓解工作压力，他有时会自己在房间吹笛子，让自己的心灵得到放松。

（来源：南方工报 作者：全媒体记者彭新启 通讯员王婷娟 符莉娜 肖希洋）

责编：刘晓丹

二审：潘潮

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