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案例頻道 摘要 本文著重闡述英威騰張力變頻在七電機(jī)凹印機(jī)現(xiàn)場的成功應(yīng)用，展示張力變頻在印刷領(lǐng)域的張力與同步控制的先進(jìn)方案，引導(dǎo)一種新的變頻控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞： 張力與同步 控制技術(shù)
1.引言
凹版印刷機(jī)，簡稱凹印機(jī)，又稱凹版機(jī)。是將雕刻在印刷滾筒表面的凹陷圖文浸沒在油墨槽里轉(zhuǎn)動(dòng)，用特制的刮墨刀將印版空白部分的油墨刮凈，然后在壓力的作用下將圖文部分的油墨轉(zhuǎn)移到承印物上來完成印刷。具有層次豐富、色澤鮮明，適用的介質(zhì)多（如薄膜、紙張等），適應(yīng)范圍廣泛，耐印性好、印速高等特點(diǎn)，深受業(yè)內(nèi)青睞。根據(jù)顏色的分類，可分為單色凹版機(jī)和多色凹版機(jī)。凹印機(jī)對同步與張力控制的穩(wěn)定性和控制精度要求較高。
2.傳統(tǒng)凹版機(jī)的控制方案組成與缺陷：
2.1組成：傳統(tǒng)的七電機(jī)型凹印機(jī)控制系統(tǒng)是由PLC基本單元、模擬量模塊、通用矢量變頻器以及觸摸屏組成。
2.2缺點(diǎn)：以上的方案是目前較為傳統(tǒng)的控制方式，所有的控制集中在PLC來完成，變頻器僅起驅(qū)動(dòng)作用。
它雖然也能達(dá)到較好的控制效果，但是還是存在以下不足：
1） 由于張力的控制通過PLC的PID運(yùn)算后再輸出相應(yīng)的模擬量給變頻器，運(yùn)算的程序量較大，而這部分掃描處理時(shí)間往往達(dá)到甚至超過30ms的時(shí)間，再輸出到變頻器就會(huì)有些響應(yīng)滯后，影響了其控制精度；
2） 由于變頻器調(diào)速時(shí)接收的信號是0-10V的模擬量弱電信號，容易受到變頻器本身或外圍所致的信號干擾；
3） 系統(tǒng)中因需要數(shù)個(gè)模擬量模塊，導(dǎo)致成本增加，系統(tǒng)變得復(fù)雜化。
3.張力變頻控制方案
以下結(jié)合東莞某印刷機(jī)械公司在七電機(jī)型凹版機(jī)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，克服以上傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)，總結(jié)張力變頻在同步與張力控制中的整體解決方案。
3.1系統(tǒng)配置：
張力變頻器不僅具有變頻驅(qū)動(dòng)的常規(guī)功能，還集成了智能控制技術(shù)。使變頻器同時(shí)具備張力與同步的運(yùn)算控制功能。系統(tǒng)由PLC基本單元、CHV170張力變頻器與觸摸屏組成。
3.2方案優(yōu)點(diǎn)：
1）同步控制與張力的運(yùn)算全部集中在張力變頻器里完成，PLC僅完成系統(tǒng)的邏輯控制與通訊。這樣同步與張力的控制無須經(jīng)過PLC運(yùn)算的中間環(huán)節(jié)就可直接運(yùn)算輸出，響應(yīng)速度與精度比傳統(tǒng)方案的要高。
2）系統(tǒng)所需的參數(shù)設(shè)置如放卷初徑、印刷輥外徑，均通過PLC的一個(gè)晶體管脈沖輸出信號，所發(fā)送脈沖數(shù)量為相關(guān)參數(shù)的設(shè)定值，發(fā)送完成后變頻器有一個(gè)應(yīng)答輸出到PLC當(dāng)中。這樣即可完成PLC與變頻之間信號發(fā)送與接收，程序簡單。
3）省去PLC控制所需的模擬量模塊，不但節(jié)省成本，系統(tǒng)的硬件與軟件變得簡易化，可靠性增強(qiáng)。
4）系統(tǒng)的維護(hù)變得更加簡易與方便。
3.3七電機(jī)型凹版機(jī)的工藝控制流程：
七電機(jī)型凹版機(jī)是全自動(dòng)凹版印刷機(jī)的主流產(chǎn)品，具有自動(dòng)切料、接料的特點(diǎn)。它是由主機(jī)、前牽引、后牽引、雙收卷與雙放卷電機(jī)構(gòu)成。印刷部分在主機(jī)部分完成。收料或收料切換在收卷部分完成，放料或放料切換在放卷部分完成。張力大小的設(shè)定一般是通過調(diào)節(jié)擺桿的氣壓來實(shí)現(xiàn)，如下圖：
3.4凹印機(jī)系統(tǒng)控制接線圖：
3.4.1 PLC接線圖：
3.4.2變頻控制接線圖：
3.5工作過程說明：
系統(tǒng)啟動(dòng)后，主機(jī)為零速，變頻的零速張緊功能起作用，可令各環(huán)節(jié)的擺桿處于平衡位置狀態(tài)。此時(shí)通過加減速按鈕來增加或減少主機(jī)的速度，主機(jī)速度通過模擬量輸出口AO作為放卷、前牽引、后牽引與收卷變頻AI1的公共速度輸入信號的同步給定，各變頻AI2的擺桿平衡位置作為張力給定信號，擺桿的擺動(dòng)變化作為張力反饋信號，形成張力閉環(huán)反饋的速度控制。雙收卷與雙放卷一般都是只有一個(gè)在運(yùn)行的，當(dāng)前是哪個(gè)運(yùn)行由PLC選定控制，放卷只有在換卷時(shí)，兩個(gè)放卷變頻才同時(shí)工作，收卷也如此。放卷或收卷變頻的速度除了跟主機(jī)速度大小有關(guān)外，還與當(dāng)前的卷徑大小有關(guān)。這樣既可以實(shí)現(xiàn)速度的同步控制，又可以實(shí)現(xiàn)張力的恒定。
關(guān)于脈沖通訊：
以上系統(tǒng)運(yùn)行前，先通過觸摸屏設(shè)定相關(guān)的印版外徑、放卷的初徑。由于所采用的PLC是晶體管輸出型的，PLC可通過YO的脈沖輸出通道，發(fā)送3K以內(nèi)不同脈沖頻率的脈沖數(shù)到變頻器的高速脈沖輸入口中，相關(guān)變頻所設(shè)置接收脈沖頻率不一樣，這樣變頻就可接收到PLC發(fā)來的相應(yīng)脈沖頻率的脈沖數(shù)作為相關(guān)參數(shù)的給定。這些參數(shù)以及計(jì)長、翻轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)參數(shù)等，均可通過觸摸屏進(jìn)行設(shè)定，如下圖：
3.6調(diào)試過程與參數(shù)設(shè)置：
1．裝好編碼器，斷開電機(jī)負(fù)載。
2．電機(jī)參數(shù)設(shè)置
（1）根據(jù)電機(jī)銘牌參數(shù)設(shè)定到P2組相關(guān)參數(shù)當(dāng)中；:
（2）進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)過程：將P0.17設(shè)成1，顯示“RUN-0”，再按鍵盤“RUN” 鍵，電機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，待鍵盤重新閃爍顯示頻率值時(shí)，參數(shù)自學(xué)習(xí)完成。
（3）用鍵盤起動(dòng)，有編碼器的請將P0.00設(shè)成1,編碼器線數(shù)輸入P3.10,修改P0.10頻率值，觀察零速0.00Hz，低速0.50Hz，中速20.0Hz，高速（最大頻率值）時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，運(yùn)行電流是否平穩(wěn)，如果不正常請重新進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)。
3．設(shè)置以下各項(xiàng)參數(shù)。
(1).主機(jī)
|
參數(shù)項(xiàng) |
設(shè)置值 |
說明 |
|
P0.18 |
1 |
恢復(fù)所有出廠值 |
|
P0.00 |
0 |
無PG矢量模式 |
|
P0.02 |
3 |
UP/DOWN停機(jī)時(shí)清0 |
|
P0.10 |
0.00 |
|
|
P0.11 |
15.0S |
加速時(shí)間15.0S |
|
P0.12 |
15.0S |
停車減速時(shí)間15.0S |
|
P1.01 |
1.0S |
零速保持時(shí)間 |
|
P5.03 |
10 |
加速 |
|
P5.04 |
11 |
減速 |
|
P5.05 |
7 |
故復(fù) |
|
P5.06 |
4 |
點(diǎn)動(dòng) |
|
P5.14 |
2.00HZ |
UP/DOWN速度 |
|
P6.05 |
6 |
RO2作頻檢輸出 |
|
P6.21 |
30.0KHZ |
|
|
P8.25 |
0.20HZ |
|
|
P6.01 |
27 |
高速脈沖設(shè)定應(yīng)答輸出 |
|
CK.36 |
ON |
高速脈沖設(shè)定使能 |
|
Pn00 |
2700 |
通訊頻段設(shè)定 |
(2).前牽引、后牽引
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號