基于三菱卷取专用矢量变频a740-a1的凹印机张力控制系统
冯小金， 李防2，任朝胜3
（1瑞安信旭印刷包装机械有限公司，浙江瑞安325200 2三菱电机自动化（上海）有限岱司，上海200003；
3上海茂智自动化设备贸易有限公司，上海200331）
摘要：传统张力控制的单cpl结构系统要完成4段张力运算约需20 ms的扫描周期。当采用三菱推出的自带卷取功能的矢量变频器a740-al后，在对印刷机标准七电机的张力控制系统上，经现场的实际应用和调试，证明该系统有较多的优点，如系统的响应时间可以比单ciju方式的可编程逻辑控制器(plc)提高10~ 20倍，大约在1~2 ms等。
关键词：张力控制；矢量变频器i凹印机
中图分类号：tm921. 51文献标识码：a文章编号：1673-6540(2010)03-0040-02
0 引 言
凹版印刷因其印刷工艺的印版特征而得名，其精美的印刷质量在软包装行业中占领了重要位置。凹印机一般由放卷装置、进料牵引、主机牵引、出料牵引、收卷装置等组成，其标准配置是常见的七电机系统（含收卷、放卷的自动换卷）。卷材印刷时，需要一定的张力将材料张紧进入印刷单元，并在起动、运行、换卷、停车等过程中保证张力稳定，才能保证各种颜色套印准确，图案精美。因此张力控制是凹版印刷机械驱动控制的核心技术，若张力控制稳定，波动小，则机器的套印精度及印刷速度就高。
1 张力控制系统的构成及现状
在卷材的印刷过程中，要求控制的张力主要有放卷张力、进料张力、出料张力、收卷张力等。这就是通常讲的4段张力，一般卷料在印刷色组间的张力控制由版递增来实现，在无轴系统中也有用各色纽驱动电机的速度差来实现的。
张力控制系统一般有检测、运算控制和驱动装置等组成。检测部分一般由张力传感器或浮动辊组成，近年来由于浮动辊在卷料换卷过程中对材料的张力吸收较好，所以业内的同行大都使用浮动辊检测。运算控制一般由可编程逻辑控制器( plc)、工控机或数字信号处理器(dsp)来完成。
近年来由于plc的大量普及，性价比好，运算速度逐年提高，所以大部分系统采用plc来做张力控制。 一般将浮辊信号经ad转换后直接进入plc，由plc进行卷径计算、恒线速度控制和各段张力的pid运算，并将结果通过模拟量da的方式传给矢量变频器。变频器在整个控制系统中既作为驱动执行机构又作为张力的调整装置。因此对变频的调速范围和精度、转矩精度、动态响应特性等关键技术都有比较高的要求。
2传统方案的局限及改革思路
由于传统的系统张力控制是通过一台plc来完成的，随着印刷速度的增加（从100 m/min到300 m/min）、卷径比的增加(由600 mm增加到1500 mm)、印刷色组的增加（原来的6色加到13色）及辅助控制点数的增加（压辊、风机、油墨粘度控制等），对于循环扫描方式运算的plc来讲，有点不堪重任，就算将一些辅助控制移到另一台plc来完成，实际的4段张力所需的运算时间用较先进的plc（例如三菱的fx-3u或siemens的s7 300）仍然需要近20 ms的扫描周期。
因此尝试改革传统张力的单cpu结构，引人多cpu的独立算法来计算各段张力并直接拴制驱动变频来调节张力，即按控制功能的种类或需要，每个cpu各司其职，以提高重要环节的处理参数和速度设定性能。经研究，引入三菱推出的自带卷取功能的矢量变频a740-al，是一个值得去试验的好方案。
3 三菱卷取专用变频的功能和特点
(1)内部自带浮辊专用pid软件，可以直接接受浮辊电位器信号：浮辊pid可以按偏移量分段设定pi参数；浮辊控制的输出量可以和主速度做比例补偿；具有断料报警功能。
(2)卷径计算功能：直接可以计算卷径d=v/πn,z（v为线速度，n为转速，z为速比）；初始卷径的多种计算方法或直接设定；起动时可单独调整；速度增益可随卷径变化而分段设定自动切换；自动产生用于锥度控制的张力设定信号输出；收／放卷长度的检测和控制输出。
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