基于三菱卷取專用矢量變頻a740-a1的凹印機張力控制系統(tǒng)
馮小金， 李防2，任朝勝3
（1瑞安信旭印刷包裝機械有限公司，浙江瑞安325200 2三菱電機自動化（上海）有限岱司，上海200003；
3上海茂智自動化設備貿易有限公司，上海200331）
摘要：傳統(tǒng)張力控制的單cpl結構系統(tǒng)要完成4段張力運算約需20 ms的掃描周期。當采用三菱推出的自帶卷取功能的矢量變頻器a740-al后，在對印刷機標準七電機的張力控制系統(tǒng)上，經(jīng)現(xiàn)場的實際應用和調試，證明該系統(tǒng)有較多的優(yōu)點，如系統(tǒng)的響應時間可以比單ciju方式的可編程邏輯控制器(plc)提高10~ 20倍，大約在1~2 ms等。
關鍵詞：張力控制；矢量變頻器i凹印機
中圖分類號：tm921. 51文獻標識碼：a文章編號：1673-6540(2010)03-0040-02
0 引 言
凹版印刷因其印刷工藝的印版特征而得名，其精美的印刷質量在軟包裝行業(yè)中占領了重要位置。凹印機一般由放卷裝置、進料牽引、主機牽引、出料牽引、收卷裝置等組成，其標準配置是常見的七電機系統(tǒng)（含收卷、放卷的自動換卷）。卷材印刷時，需要一定的張力將材料張緊進入印刷單元，并在起動、運行、換卷、停車等過程中保證張力穩(wěn)定，才能保證各種顏色套印準確，圖案精美。因此張力控制是凹版印刷機械驅動控制的核心技術，若張力控制穩(wěn)定，波動小，則機器的套印精度及印刷速度就高。
1 張力控制系統(tǒng)的構成及現(xiàn)狀
在卷材的印刷過程中，要求控制的張力主要有放卷張力、進料張力、出料張力、收卷張力等。這就是通常講的4段張力，一般卷料在印刷色組間的張力控制由版遞增來實現(xiàn)，在無軸系統(tǒng)中也有用各色紐驅動電機的速度差來實現(xiàn)的。
張力控制系統(tǒng)一般有檢測、運算控制和驅動裝置等組成。檢測部分一般由張力傳感器或浮動輥組成，近年來由于浮動輥在卷料換卷過程中對材料的張力吸收較好，所以業(yè)內的同行大都使用浮動輥檢測。運算控制一般由可編程邏輯控制器( plc)、工控機或數(shù)字信號處理器(dsp)來完成。
近年來由于plc的大量普及，性價比好，運算速度逐年提高，所以大部分系統(tǒng)采用plc來做張力控制。 一般將浮輥信號經(jīng)ad轉換后直接進入plc，由plc進行卷徑計算、恒線速度控制和各段張力的pid運算，并將結果通過模擬量da的方式傳給矢量變頻器。變頻器在整個控制系統(tǒng)中既作為驅動執(zhí)行機構又作為張力的調整裝置。因此對變頻的調速范圍和精度、轉矩精度、動態(tài)響應特性等關鍵技術都有比較高的要求。
2傳統(tǒng)方案的局限及改革思路
由于傳統(tǒng)的系統(tǒng)張力控制是通過一臺plc來完成的，隨著印刷速度的增加（從100 m/min到300 m/min）、卷徑比的增加(由600 mm增加到1500 mm)、印刷色組的增加（原來的6色加到13色）及輔助控制點數(shù)的增加（壓輥、風機、油墨粘度控制等），對于循環(huán)掃描方式運算的plc來講，有點不堪重任，就算將一些輔助控制移到另一臺plc來完成，實際的4段張力所需的運算時間用較先進的plc（例如三菱的fx-3u或siemens的s7 300）仍然需要近20 ms的掃描周期。
因此嘗試改革傳統(tǒng)張力的單cpu結構，引人多cpu的獨立算法來計算各段張力并直接拴制驅動變頻來調節(jié)張力，即按控制功能的種類或需要，每個cpu各司其職，以提高重要環(huán)節(jié)的處理參數(shù)和速度設定性能。經(jīng)研究，引入三菱推出的自帶卷取功能的矢量變頻a740-al，是一個值得去試驗的好方案。
3 三菱卷取專用變頻的功能和特點
(1)內部自帶浮輥專用pid軟件，可以直接接受浮輥電位器信號：浮輥pid可以按偏移量分段設定pi參數(shù)；浮輥控制的輸出量可以和主速度做比例補償；具有斷料報警功能。
(2)卷徑計算功能：直接可以計算卷徑d=v/πn,z（v為線速度，n為轉速，z為速比）；初始卷徑的多種計算方法或直接設定；起動時可單獨調整；速度增益可隨卷徑變化而分段設定自動切換；自動產(chǎn)生用于錐度控制的張力設定信號輸出；收／放卷長度的檢測和控制輸出。
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