印刷文字和圖像的機器。現代印刷機一般由裝版、涂墨、壓印、輸紙（包括折疊）等機構組成。
匯川矢量變頻器在七電機凹版印刷機上的應用
一凹印機簡介
凹版印刷因其版面特征而得名以其精美的印刷質量在軟包裝行業占有重要的位置凹印機一般由放卷裝置放卷牽引主機收卷牽引收卷裝置組成根據配置的不同有三電機系統五電機系統七電機系統一般的凹印機的基本配置有主機收卷牽引及放卷牽引三個電機放卷張力由磁粉制動器控制收卷張力是由力矩電機或磁粉離合器控制這是基本的三電機系統若將放卷及收卷張力改為變頻器控制的電機來控制則為五電機系統對于帶有自動換卷的雙工位收放卷系統則構成目前比較先進的七電機系統卷材印刷時需要一定的張力將材料張緊進入印刷單元并在運行過程中保證張力穩定才能保證各種顏色套印準確圖案精美張力控制是凹版印刷的控制技術核心若張力控制穩定張力波動小機器的套印精度及印刷速度就高
二行業現狀介紹
因為在高速印刷過程中對套色精度要求高所以整個過程中的張力控制精度要求很高長久以來七電機凹印機的驅動部分一直是進口變頻器的天下更高檔的無軸傳動系統是伺服控制器來實現近年來國產矢量變頻器相繼推出但因為矢量控制的算法復雜國產矢量變頻器在性能上主要是穩速精度及動態響應特性方面和進口變頻器相比還有些許差距一些國產高端變頻器已經在印包行業占有重要位置但一般多用在復合機分切機等要求不是很高的應用場合最能體現高水平要求的七電機凹印機長久來被進口變頻器的獨霸地位還是無法被撼動
深圳市匯川技術有限公司推出的MD320系列矢量控制變頻器及MD330張力專用變頻器集高端性能與強大功能與一身利用其獨特的同步控制及張力控制功能有效彌補性能上和進口高端變頻器的些許差距成功應用于七電機凹印機系統下面就匯川變頻器在七電機凹印機上的應用方案與目前行業中的方案作以比較進行分析
方案介紹
一傳統方案
系統的張力控制是通過控制系統線速度恒定來控制張力穩定目前行業多是利用高檔PLC來進行恒線速度控制將收放卷牽引及收放卷裝置的擺輥電位器的反饋信號送到PLC通過PLC進行PID控制及卷徑計算將結果通過模擬量的方式傳給矢量變頻器變頻器在整個控制系統中只是一個執行機構這就需要PLC運算速度快并且需要擴展較多的A/D和D/A模塊而且因為PLC運算速度及信號傳替的影響使得系統動態響應變慢所以只能用矢量變頻器中最高端的品牌要求變頻器模擬量輸入口有高的分辨率變頻器動態響應快而且穩速精度高來彌補因方案不足而造成的延遲
二匯川變頻器方案
1 匯川矢量變頻器簡介
匯川矢量控制變頻器是近年來新推出的國產高檔變頻器主要有MD300簡易型矢量變頻器MD320通用型矢量變頻器及MD330張力控制專用矢量型變頻器MD300功能簡單主要應用于功能要求低而對性能要求較高的場合MD320功能強大并可實現閉環矢量控制能滿足目前大多數行業對變頻器功能及性能的要求MD330是張力專用變頻器控制器主要將卷徑計算張力錐度預驅動等張力控制的專用功能集于一身實現了張力控制的簡易化 MD330的張力控制有轉矩模式及速度模式對張力控制精度要求高的場合一般有速度模式對張力控制精度要求不高的場合可以用轉矩模式系統結構簡單而且調試方便
2 匯川變頻器的系統構成
系統由七臺電機傳動控制分別為兩個收卷MD330兩個放卷MD330主機MD320和收放卷牽引MD320構成其中收卷放卷和收放卷牽引都是帶張力反饋的閉環張力控制變頻器工作在速度模式由于中部是印刷部分對套色精度要求高所以主機和收放卷牽引均工作在帶編碼器的閉環矢量控制方式如圖所示
3 控制要點
1 要求每段張力恒定擺桿擺動幅度小但由于收放卷過程卷徑在不斷地變化PID的調節必須考慮卷徑變化而帶來的速度變化否則擺杠擺動太大;
2 中間套色印刷對張力變化很敏感所以要求前后牽引擺杠擺動要非常小否則就容易套色不準這樣要求穩速精度高而且系統在動態時響應速度快
3 自動換卷時速度平穩擺桿擺動小盡量減小廢品率
4實現過程
系統速度由主機控制可通過電位器來設定或通過人機界面設定主機變頻器的運行頻率信號經AO1輸入到PLCPLC根據觸摸屏上輸入的版徑印刷軸的直徑計算出線速度信號以模擬量的方式輸出給收放卷牽引及放卷變頻器通過AI2端口輸入至變頻器對于放卷部分因為卷徑變化是引起線速度變化的因素之一變頻器將根據當前線速度自動計算出卷徑再將卷徑對速度的影響疊加進去給出相應的主頻率保證基本同步用PID作為輔助頻率進行微調此PID反饋系統是張力擺桿反饋信號通過AI1端口輸入至變頻器因為PID只作微調即可保證同步使得擺桿波動很小而且起停平穩 PLC的線速度信號同時也通過變頻器的AI1端口輸入至收放卷牽引變頻作為它的主頻率源因為此環節沒有卷徑變化所以調節相對簡單無需張力專用變頻器用通用變頻器即可速度控制也是采用主頻率源AI1與輔助頻率源PID疊加的方式來調整PID的反饋是通過AI2端口輸入至變頻器的經PLC換算后主機和牽引的傳動比相同所以在此PID也只要微調即可保證同步自動換卷過程因為兩個卷軸目前的卷徑不同所以在相同頻率時線速度不同直接切換則會造成速度突變而使得擺桿大幅度擺動嚴重時會將材料拉斷必須先通過預驅動的方式使待換軸的線速與目前系統的線速度一致方可保證在自動換卷時切換無沖擊使得擺桿穩定
5匯川變頻器的方案優勢
1從上述過程可以看出原本需要通過PLC進行運算的PID卷徑及預驅動等均可以利用變頻器本身所具有的功能來完成速度調節由變頻器本身來完成最直接而且動態響應快可以彌補系統對變頻器穩速精度要求高模擬量分辨率高及變頻器對PLC輸出信號的快速響應的需求
2 自動換卷時MD330本身帶有預驅動功能使得空卷軸的線速度和系統運行線速度一致保障切換時的擺桿的平穩
6調試中常見的及需要注意的問題
1因為矢量控制方式對電機的參數有較大的依賴所以調試前建議要作電機參數辨識使得變頻器獲得比較準確的電機參數才能獲得較好的控制效果
2實現閉環矢量過程中經常遇到因為編碼器信號造成變頻器過電流的現象表現形式為開環矢量工作正常而工作在閉環矢量時電機轉速很慢且電流很大一種原因是編碼器的AB相接反對調即可另外一種原因是編碼器丟脈沖檢查編碼器是否連接穩固;是否有單相脈沖丟失的情況
3為了使收放卷牽引的擺桿擺動幅度小需要調試收放卷牽引的主頻率器運行在最大頻率時所傳動材料的線速度要與系統的最大線速度相等調試時只要看PLC的輸出10V時對應的最大線速度值然后根據傳動比和傳動軸直徑計算出達到該線速度所需要的頻率做為收放卷牽引變頻器的最大頻率即可
4兩個放卷的初始卷徑可用同一個模擬量輸入這是因初始卷徑值只有在DI輸入被復位瞬間才是有效的所以可以用兩臺復位的時間不同來區別初始卷徑是為那臺的 初始卷徑的來源定義成AI2PLC編程時要注意它們的對應關系
5為了減小牽引PID的調節量輔助頻率源范圍選擇參數F0-05設為相對于最大頻率輔助頻率源范圍F0-06設為8%50Hz*8%=4Hz這樣可以有效防止超調并且線速度為0時PID依然有作用保證零速時張力恒定
6收卷換料時必須卷徑復位否則起動時擺桿波動變大;
7放卷換料時因卷徑有突變所以卷徑濾波時間要設小這樣系統一運行變頻器就會快速計算出卷徑;使系統快速穩定下來
8 運行時要觀察擺桿擺動的規律來調整PI參數即可獲得滿意的效果
結束語
匯川矢量變頻器利用其獨有的強大功能及優秀的性能通過與方案的巧妙結合利用變頻器的功能在七電機凹印機中應用成功有效地減少了PLC的工作量而且邏輯清晰線路簡單與原有系統相比變頻器成本有較大幅度的節省本該方案由于收放卷與牽引都帶張力反饋主機和牽引都用有速度傳感器矢量控制;張力反饋和多數控制信號直接輸入到變頻器所以具有控制精度高動態響應快成本低故障率低維護方便等特點是一個性價比優良的方案
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