基于三菱卷取專用矢量變頻a740-a1的凹印機張力控制系統
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：傳統張力控制的單cpl結構系統要完成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上，經現場的實際應用和調試，證明該系統有較多的優點，如系統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（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 張力控制系統的構成及現狀
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，在無軸系統中也有用各色紐驅動電機的速度差來實現的。
張力控制系統一般有檢測、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，所以大部分系統采用plc來做張力控制。 一般將浮輥信號經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中既作為驅動執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、動態響應特性等關鍵技術都有比較高的要求。
2傳統方案的局限及改革思路
由于傳統的系統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）及輔助控制點數的增加（壓輥、風機、油墨粘度控制等），對于循環掃描方式運算的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，以提高重要環節的處理參數和速度設定性能。經研究，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；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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