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案例頻道

張力變頻在七電機型凹印機上的應用

    摘要  本文著重闡述英威騰張力變頻在七電機凹印機現場的成功應用,展示張力變頻在印刷領域的張力與同步控制的先進方案,引導一種新的變頻控制技術。

    關鍵詞:  張力與同步  控制技術 

    1.引言

    凹版印刷機,簡稱凹印機,又稱凹版機。是將雕刻在印刷滾筒表面的凹陷圖文浸沒在油墨槽里轉動,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,適用的介質多(如薄膜、紙張等),適應范圍廣泛,耐印性好、印速高等特點,深受業內青睞。根據顏色的分類,可分為單色凹版機和多色凹版機。凹印機對同步與張力控制的穩定性和控制精度要求較高。

    2.傳統凹版機的控制方案組成與缺陷:

    2.1組成:傳統的七電機型凹印機控制系統是由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:以上的方案是目前較為傳統的控制方式,所有的控制集中在PLC來完成,變頻器僅起驅動作用。

    它雖然也能達到較好的控制效果,但是還是存在以下不足:

    1) 由于張力的控制通過PLC的PID運算后再輸出相應的模擬量給變頻器,運算的程序量較大,而這部分掃描處理時間往往達到甚至超過30ms的時間,再輸出到變頻器就會有些響應滯后,影響了其控制精度;

    2) 由于變頻器調速時接收的信號是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) 系統中因需要數個模擬量模塊,導致成本增加,系統變得復雜化。

    3.張力變頻控制方案

    以下結合東莞某印刷機械公司在七電機型凹版機的成功應用經驗,克服以上傳統方案的缺點,總結張力變頻在同步與張力控制中的整體解決方案。

    3.1系統配置:

    張力變頻器不僅具有變頻驅動的常規功能,還集成了智能控制技術。使變頻器同時具備張力與同步的運算控制功能。系統由PLC基本單元、CHV170張力變頻器與觸摸屏組成。

    3.2方案優點:

    1)同步控制與張力的運算全部集中在張力變頻器里完成,PLC僅完成系統的邏輯控制與通訊。這樣同步與張力的控制無須經過PLC運算的中間環節就可直接運算輸出,響應速度與精度比傳統方案的要高。

    2)系統所需的參數設置如放卷初徑、印刷輥外徑,均通過PLC的一個晶體管脈沖輸出信號,所發送脈沖數量為相關參數的設定值,發送完成后變頻器有一個應答輸出到PLC當中。這樣即可完成PLC與變頻之間信號發送與接收,程序簡單。

    3)省去PLC控制所需的模擬量模塊,不但節省成本,系統的硬件與軟件變得簡易化,可靠性增強。

    4)系統的維護變得更加簡易與方便。

    3.3七電機型凹版機的工藝控制流程:

    七電機型凹版機是全自動凹版印刷機的主流產品,具有自動切料、接料的特點。它是由主機、前牽引、后牽引、雙收卷與雙放卷電機構成。印刷部分在主機部分完成。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。張力大小的設定一般是通過調節擺桿的氣壓來實現,如下圖:

    3.4凹印機系統控制接線圖:

    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:

    系統啟動后,主機為零速,變頻的零速張緊功能起作用,可令各環節的擺桿處于平衡位置狀態。此時通過加減速按鈕來增加或減少主機的速度,主機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,擺桿的擺動變化作為張力反饋信號,形成張力閉環反饋的速度控制。雙收卷與雙放卷一般都是只有一個在運行的,當前是哪個運行由PLC選定控制,放卷只有在換卷時,兩個放卷變頻才同時工作,收卷也如此。放卷或收卷變頻的速度除了跟主機速度大小有關外,還與當前的卷徑大小有關。這樣既可以實現速度的同步控制,又可以實現張力的恒定。

    關于脈沖通訊:

    以上系統運行前,先通過觸摸屏設定相關的印版外徑、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,發送3K以內不同脈沖頻率的脈沖數到變頻器的高速脈沖輸入口中,相關變頻所設置接收脈沖頻率不一樣,這樣變頻就可接收到PLC發來的相應脈沖頻率的脈沖數作為相關參數的給定。這些參數以及計長、翻轉預設參數等,均可通過觸摸屏進行設定,如下圖:

 
    3.6調試過程與參數設置:

    1.裝好編碼器,斷開電機負載。

    2.電機參數設置

     (1)根據電機銘牌參數設定到P2組相關參數當中;:

     (2)進行參數自學習過程:將P0.17設成1,顯示“RUN-0”,再按鍵盤“RUN” 鍵,電機自動運轉,待鍵盤重新閃爍顯示頻率值時,參數自學習完成。

    (3)用鍵盤起動,有編碼器的請將P0.00設成1,編碼器線數輸入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)時電機運轉是否正常,運行電流是否平穩,如果不正常請重新進行參數自學習。
3.設置以下各項參數。

    (1).主機

參數項

設置值

說明

P0.18

1

恢復所有出廠值

P0.00

0

PG矢量模式

P0.02

3

UP/DOWN停機時清0

P0.10

0.00

 

P0.11

15.0S

加速時間15.0S

P0.12

15.0S

停車減速時間15.0S

P1.01

1.0S

零速保持時間

P5.03

10

加速

P5.04

11

減速

P5.05

7

故復

P5.06

4

點動

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

高速脈沖設定應答輸出

CK.36

ON

高速脈沖設定使能

Pn00

2700

通訊頻段設定


    (2).前牽引、后牽引

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  • 參數項

    設置值

    說明

    P0.18

    1

    恢復所有出廠值

    Pr.A8

    3

    應用類型選擇

    Pr.02

    35.0

    將擺滾放至平衡位置時PU02顯示的值輸入

    Pr.17

    0.12

    比例系數

    Pr.21

    25.00

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