浅谈汇川变频器在凹印机上的设计和应用(上)

2007/8/10 15:04:24

1 引言凹印机因其版面特征而得名，以其精美的印刷质量在软包装行业占有重要的位置。它一般由放卷装置、放卷牵引、主机、收卷牵引、收卷装置组成，根据配置的不同有三电机系统、五电机系统、七电机系统。一般的凹印机的基本配置有主机、收卷牵引及放卷牵引三个电机。放卷张力由磁粉制动器控制，收卷张力是由力矩电机或磁粉离合器控制，这是基本的三电机系统。若将放卷及收卷张力改为变频器控制的电机来控制，则为五电机系统。对于带有自动换卷的双工位收、放卷系统，则构成目前比较先进的七电机系统。卷材印刷时，需要一定的张力将材料张紧进入印刷单元，并在运行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。张力控制是凹版印刷的控制技术核心，若张力控制稳定，张力波动小，机器的套印精度及印刷速度就高。因为在高速印刷过程中对套色精度要求高，所以整个过程中的张力控制精度要求很高，长久以来，七电机凹印机的驱动部分一直是进口变频器的天下，更高档的无轴传动系统是伺服控制器来实现。近年来国产矢量变频器相继推出，但因为矢量控制的算法复杂，国产矢量变频器在性能上主要是稳速精度及动态响应特性方面和进口变频器相比还有些许差距。一些国产高端变频器已经在印包行业占有重要位置，但一般多用在复合机、分切机等要求不是很高的应用场合。最能体现高水平要求的七电机凹印机长久来被进口变频器的独霸地位还是无法被撼动。深圳市汇川技术有限公司推出的MD320系列矢量控制变频器及MD330张力专用变频器，集高端性能与强大功能与一身，利用其独特的同步控制及张力控制功能，有效弥补性能上和进口高端变频器的些许差距，成功应用于七电机凹印机系统。本文就汇川变频器在七电机凹印机上的应用方案与目前行业中的方案作以比较进行分析。2 方案介绍2.1传统方案系统的张力控制是通过控制系统线速度恒定来控制张力稳定。目前行业多是利用高档PLC来进行恒线速度控制，将收放卷牵引及收放卷装置的摆辊电位器的反馈信号送到PLC，通过PLC进行PID控制及卷径计算，将结果通过模拟量的方式传给矢量变频器。变频器在整个控制系统中只是一个执行机构。这就需要PLC运算速度快并且需要扩展较多的A/D和D/A模块，而且因为PLC运算速度及信号传替的影响，使得系统动态响应变慢，所以只能用矢量变频器中最高端的品牌，要求变频器模拟量输入口有高的分辨率，变频器动态响应快而且稳速精度高，来弥补因方案不足而造成的延迟。2.2 汇川变频器方案：（1）汇川矢量变频器简介汇川矢量控制变频器是近年来新推出的国产高档变频器。主要有MD300简易型矢量变频器、MD320通用型矢量变频器及MD330张力控制专用矢量型变频器。MD300功能简单，主要应用于功能要求低而对性能要求较高的场合。MD320功能强大，并可实现闭环矢量控制，能满足目前大多数行业对变频器功能及性能的要求。MD330是张力专用变频器控制器，主要将卷径计算，张力锥度、预驱动等张力控制的专用功能集于一身，实现了张力控制的简易化。MD330的张力控制有转矩模式及速度模式。对张力控制精度要求高的场合一般有速度模式，对张力控制精度要求不高的场合，可以用转矩模式，系统结构简单而且调试方便。（2）汇川变频器的系统构成系统由七台电机传动控制，分别为两个收卷（MD330）、两个放卷（MD330）、主机（MD320）和收、放卷牵引（MD320）构成，其中收卷、放卷和收、放卷牵引都是带张力反馈的闭环张力控制，变频器工作在速度模式。由于中部是印刷部分，对套色精度要求高，所以主机和收、放卷牵引均工作在带编码器的闭环矢量控制方式。如附图所示。（3）控制要点：要求每段张力恒定，摆杆摆动幅度小。但由于收、放卷过程卷径在不断地变化，PID的调节必须考虑卷径变化而带来的速度变化，否则摆杠摆动太大；中间套色印刷对张力变化很敏感，所以要求前后牵引摆杠摆动要非常小，否则就容易套色不准。这样要求稳速精度高，而且系统在动态时响应速度快。自动换卷时速度平稳，摆杆摆动小，尽量减小废品率。

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