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一、 引言
在藥品、手機(jī)充值卡等所使用的防偽標(biāo)志都是通過轉(zhuǎn)移印刷機(jī)印在特定的介質(zhì)上，轉(zhuǎn)移印刷機(jī)所使用的印版為模壓機(jī)所壓出的薄膜。模壓機(jī)先對(duì)薄膜進(jìn)行處理后再進(jìn)行壓印，從而在薄膜上形成具有立體感的圖像。模壓機(jī)由壓印、展平、牽引和收卷四大部分組成，其中的展平和收卷兩部分必須要用張力控制，而且能根據(jù)生產(chǎn)材料的不同進(jìn)行調(diào)整，收卷部分還要計(jì)量產(chǎn)品的厚度并完成自動(dòng)停機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)半無人化操作。
SB80系列變頻器是成都森蘭變頻器制造有限公司自主開發(fā)的一款多功能工程型矢量控制變頻器，它以其強(qiáng)大的功能模塊及靈活的編程方式使得用戶能得心應(yīng)手隨意組合，從而實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)控制。
二、 系統(tǒng)分析與構(gòu)成
2.1 控制方案分析
模壓機(jī)的收卷部分承擔(dān)兩個(gè)任務(wù)：一是產(chǎn)品的厚度計(jì)算和停機(jī)控制，二是負(fù)責(zé)產(chǎn)品的收卷控制。系統(tǒng)要求收卷部分運(yùn)行平穩(wěn)、張力穩(wěn)定、無抖動(dòng)、無爬行、無異常聲音；收卷的直徑為：150mm-1250mm；最大直徑時(shí)重量為：2.4T；壓印速度為0-75m/min可調(diào)整。這種機(jī)器收卷直徑的跨度大、負(fù)載慣性大、收卷的好壞直接影響到產(chǎn)品的優(yōu)劣，對(duì)控制要求較高。經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)的分析，決定采用變頻器控制收卷張力，這樣可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)造、提高整機(jī)性能。由于收卷直徑要從最小150mm到最大1250mm，并且產(chǎn)品重量大，如果用恒張力作收卷控制會(huì)造成收卷內(nèi)側(cè)起皺的現(xiàn)象從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以變頻控制收卷張力必須加錐度，即根據(jù)要求作一定的張力變化，解決因恒張力收卷而產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)起皺問題。
模壓機(jī)的展平輥用于將壓印后的薄膜拉直并附于一定的張力使其平整，以便能通過牽引輥。展平輥要求使用恒張力控制，在系統(tǒng)變速過程中要無抖動(dòng)、張力恒定、無異常聲音。根據(jù)以上的要求，變頻器取版輥速度作為前饋，算出版輥與展平輥之間的轉(zhuǎn)速比后再設(shè)置變頻器的前饋速度增益，變頻器用模擬轉(zhuǎn)矩限幅控制張力。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示
圖1 系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)圖
2.2 系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)由一臺(tái)可編程控制器和觸摸屏作為控制主體，兩臺(tái)安川伺服單元作為版輥驅(qū)動(dòng)和牽引輥驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)森蘭SB80B系列變頻器分別作為展平輥驅(qū)動(dòng)和收卷控制驅(qū)動(dòng)；變頻器型號(hào)分別為：
1） 收 卷：SB80B-5.5T4 （用張力傳感器作張力閉環(huán)控制，同時(shí)完成卷繞厚度計(jì)算和停機(jī)控制）
2） 展平輥：SB80B-2.2T4 (用轉(zhuǎn)矩控制張力變化)
森蘭SB80B系列變頻器內(nèi)置兩個(gè)多功能比較器、兩個(gè)邏輯單元、兩個(gè)定時(shí)器、一個(gè)計(jì)數(shù)器（其高速計(jì)數(shù)方式可對(duì)300KHz的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的實(shí)際值和設(shè)定值之間的偏差可以通過PU菜單進(jìn)行查詢）、四個(gè)算術(shù)單元和一個(gè)數(shù)字低通濾波器等完善的可編程單元使得實(shí)現(xiàn)上述要求并不難。
2.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
圖2是以森蘭SB80B變頻器為控制核心的收卷控制部分，
圖2 收卷變頻控制圖
為了達(dá)到系統(tǒng)要求的實(shí)時(shí)響應(yīng)和控制精度，變頻器采用有PG速度反饋矢量控制方式，由光電開關(guān)輸入到計(jì)數(shù)器完成產(chǎn)品厚度計(jì)算，并通過變頻器模擬輸出給PLC作為觸摸屏的厚度顯示，并用于張力錐度的計(jì)算和停機(jī)控制。由張力傳感器檢測(cè)被卷物體張力并反饋回變頻器作為張力控制的依據(jù)，由PLC給出信號(hào)送到變頻器模擬輸入端子AI2作為初始張力設(shè)定參考，而實(shí)際設(shè)定張力由算術(shù)單元1計(jì)算得出。算術(shù)單元1將PLC送來的設(shè)定張力信號(hào)與收卷卷徑信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，并將計(jì)算的結(jié)果作為變頻器PID控制器的目標(biāo)值，從而達(dá)到張力錐度控制的目的。計(jì)數(shù)器設(shè)置一個(gè)指定計(jì)數(shù)值作為與實(shí)際計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際計(jì)數(shù)值到達(dá)指定計(jì)數(shù)值時(shí)變頻器輸出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)到PLC，由PLC控制系統(tǒng)停機(jī)；計(jì)數(shù)器再設(shè)置一個(gè)設(shè)定計(jì)數(shù)值作為產(chǎn)品厚度顯示校準(zhǔn)和控制張力錐度變化斜率，計(jì)數(shù)器偏差值從變頻器端子AO1輸出送到PLC作厚度顯示。
變頻器參數(shù)設(shè)置如表一所示：
表一：收卷變頻參數(shù)
圖3是以森蘭SB80B變頻器為控制核心的展平輥張力控制
圖3 展平輥?zhàn)冾l控制圖
展平輥?zhàn)冾l器采用有PG速度矢量控制方式，由PLC給出版輥速度信號(hào)到變頻器的模擬輸入端子AI0作為速度前饋信號(hào)，再由PLC給出模擬轉(zhuǎn)矩限幅信號(hào)來控制張力，這種控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，實(shí)用性較高。但要加以摩擦力補(bǔ)償，否則在低速時(shí)可能引起引力的不穩(wěn)定。變頻器參數(shù)設(shè)置如表二所示：
表二：展平輥?zhàn)冾l參數(shù)
三、 總結(jié)
森蘭SB80B變頻器內(nèi)置多種可編程模塊和過程PID功能，用于張力控制使得整機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、系統(tǒng)控制更為方便、并能對(duì)收卷的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢，提高了整機(jī)的性價(jià)比，收卷張力控制及展平輥張力控制均達(dá)到了預(yù)期效果，并能在線進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)