凹版印刷因其印刷工藝的印版特征而得名，以其精美的印刷質(zhì)量在軟包裝行業(yè)中占領(lǐng)了重要的位置。凹印機—般由放卷裝置、進料牽引、主機牽引、出料牽引及收卷裝置組成，其標(biāo)準(zhǔn)配置是常見的七電機系統(tǒng)（含收卷、放卷的自動換卷）。在卷材印刷時，需要使用—定的張力將材料張緊進入印刷單元，并在啟動、運行，換卷及停車等過程中保證張力穩(wěn)定，這樣才能保證各種顏色套印準(zhǔn)確且圖案精美。因此張力控制是凹版印刷機械驅(qū)動控制的技術(shù)核心，若張力控制穩(wěn)定，張力波動小，則機器的套印精度及印刷速度就高。
張力控制系統(tǒng)的構(gòu)成及現(xiàn)狀
在卷材的印刷過程中，系統(tǒng)要求控制的張力主要有放卷張力、進料張力、出料張力及收卷張力，這便是我們通常所講的四段張力，一般卷料在印刷色組間的張力控制通過版遞增來實現(xiàn)。無軸系統(tǒng)也有用各色組驅(qū)動電機的速度差進行實現(xiàn)。
張力控制系統(tǒng)一般由檢測、運算控制和驅(qū)動裝置組成：
檢測部分：該部分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(nèi)的同行人都是使用浮動輥檢測。
運算控制：由PLC、工控機或DSP來完成。近年來由于PLC的大量普及，性能價格比好，運算速度逐年提高，所以大部分采用PLC來做張力控制。一般將浮輥信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)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(jié)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)中即作為驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)又作為張力的調(diào)整裝置。因此系統(tǒng)對變頻的調(diào)速范圍和精度、轉(zhuǎn)矩精度及動態(tài)響應(yīng)特性等關(guān)鍵技術(shù)都有比較高的要求。
傳統(tǒng)方案的局限和我們的改革思路
由于傳統(tǒng)的系統(tǒng)張力控制是通過一臺PLC完成，隨著印刷速度的增加（100—300m／min）、卷徑比的增加（600～1500mm）、印刷色組的增加（原來的6色增加至13色），以及輔助控制點數(shù)的增加（壓輥、風(fēng)機及油墨粘度控制等），對于循環(huán)掃描方式運算的PLC的CPU來講，漸漸不堪重任，即便將—些輔助控制移到另—臺PLC來完成，但實際的四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）都要確近20ms的掃描周期。
所以我們開始嘗試改革傳統(tǒng)張力的單CPU結(jié)構(gòu)，引人多CPU的獨江算法來汁算各段張力并直接控制驅(qū)動變頻宋調(diào)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)的處理性能。三菱推出自帶卷取功能的矢量變頻A740—A1，在研究了三菱的設(shè)備資料后，我們認(rèn)為引入該卷取變頻不失為—個值得去試驗的好方案。
三菱卷取專用變頻
1．內(nèi)部自帶浮輥專用PID軟件，系統(tǒng)可以直接接受浮輥電位器信號
（1）浮輥PID可以按偏移量分段設(shè)定PI參數(shù)；
?。?）浮輥控制的輸出量可以和主速度做比例補償；
（3）其具有斷料報警功能。
2．卷徑的計算功能
?。?）可以直接計算卷徑：D=V／∏nZ（V：線速度，n：轉(zhuǎn)速，Z：速比）；
?。?）初始卷徑的多種計算力法或直接設(shè)定；
（3）啟動時的P和I可單獨調(diào)整；
（4）速度增益可隨卷徑變化而分段設(shè)定門動切換；
（5）自動產(chǎn)生用于錐度控制的張力設(shè)定信號輸出；
（6）收／放卷長度的檢測和控制輸出。
3．卷徑演算型恒張力控制（轉(zhuǎn)矩控制模式）
（1）STALL失速控制；
（2）加減速慣性補償；
?。?）機械損耗補償；
（4）再生回避功能。
新方案的實現(xiàn)和系統(tǒng)構(gòu)成
該控制系統(tǒng)是由七臺電機傳動控制的，分別為兩個收卷（A740-7．5K—A1）、兩個放卷（A740-7．5K—A1）、 主機（A740—22K—CHI‘），以及收、放卷牽引（A740-3．7K-A1）構(gòu)成。其中收卷、放卷和收、放卷牽引的浮輥信號分別能直接接到各自的變頻，由各自變頻內(nèi)置的浮輥運算模塊分別并行運算控制。如圖1所示：
控制系統(tǒng)特點：
?。?）各變頻都帶有卷徑計算和補償功能，所以我們使各變頻按照線速度同步要求運轉(zhuǎn)，版周長的變化和收放卷的直徑變化都能預(yù)先得到補償控制。
?。?）整個系統(tǒng)預(yù)先已做到線速度同步，浮輥僅用于張力波動引起的速度補償控制，實測浮動輥的調(diào)整量只有0．1～0．3Hz，即位置波動小。由于是多CPU的獨立計算，系統(tǒng)響應(yīng)明顯加快，在250m／min高速不停機接料時，設(shè)備張力波動非常小。據(jù)初步測算，系統(tǒng)的響應(yīng)日引司可以比單CPU方式的PLC提高10～20倍，大約在1—2ms。
（3）由于可以通過參數(shù)預(yù)置初始卷徑，根據(jù)當(dāng)前的實際線速度和預(yù)置卷徑，我們叫以由此控制預(yù)驅(qū)動速度。實測預(yù)驅(qū)動變頻的線速度和舊軸線速度相當(dāng)吻合，接料張力波動較小。
?。?） 由于A740—A1都自帶485通信按口，F(xiàn)X3U和A740之間有專用的通信指令，所以整個系統(tǒng)采用485通信設(shè)定修改參數(shù)，且編程相當(dāng)方便。
未來展望
經(jīng)過我們現(xiàn)場的實際應(yīng)用和調(diào)試，證明了使用三菱的卷取專用變頻來構(gòu)成的印刷機標(biāo)準(zhǔn)七電機的張力控制系統(tǒng)具有幾大優(yōu)點：
1．系統(tǒng)采用多CPU的并行算法，使其響心時刊人幅度提高，且張力控制精度也明顯提高，換料工作可靠；
2．由于浮輥信號直接進入變頻，PLC和變頻全部用通信方式連接，所以系統(tǒng)AD／DA模塊可以盡量少用，既縮短處理時間又節(jié)省成本。
3．三菱卷取專用變頻只是在軟州上加入卷取模塊，沒有增加其他費用，若算上減少的AD／DA模塊，整個系統(tǒng)的性價比得到提高，有—定的實用價值。
4．由于客戶在價格上控制成本，所以我們在系統(tǒng)沒計時也比較精算成本，若要進一步提高性能，三菱的A740可以配CC—Link通信卡，以此提高通信的可靠性。在某些高速同步運行的印刷機中，也可選配SSCNET-III（伺服系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)）的專用附件，作為伺服產(chǎn)品使用，使A740-A1在印刷機的無軸控制十得以發(fā)揮其卓越性能。
（轉(zhuǎn)載）
