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臺達系列變頻器在印刷張力控制上應用

發布時間:2019-08-02 16:21:00來源:

一、 簡介:

  凹版印刷機由于傳動和對版等的需要,對張力的控制具有很高的要求,尤其是高速機種,張力控制精度要求在幾(牛.米)之內(印刷機的張力在幾十牛到幾百牛之間)。以往國產多套色凹板印刷機的張力控制多采用磁粉離合器進行控制,這種控制方式具有運行可靠,控制簡單的優點;同時有運行發熱量大、磨損嚴重、控制精度差等缺點,尤其是在印刷機速度上200米以上時,就無法采用這種控制方式。縱觀國外進口的先進印刷機,幾乎無一例外的采用了變頻器張力控制系統,這種控制方式的特點是:運行可靠、機械磨損小、控制精度高,適用于高速多套色凹版印刷機上,下面詳細介紹一種采用臺達VFD-V系列純矢量型變頻器實現凹版印刷機4段張力控制的案例。

二、 控制原理:

  印刷機要求的張力控制,主要是指對放卷到前牽引輥、前牽引輥到第一套色、比較后套色到后牽引輥、后牽引輥到收卷四段張力的控制。速度內環:除上所說四段張力外,印刷機還存在各印刷輥之間的張力,但各印刷輥之間是由一個主電機牽引長軸驅動(伺服無軸驅動印刷輥的除外),各輥之間的張力由機械保證。在印刷機中,張力的形成是由于各傳動輥之間的速度差造成的,因此,控制張力首先要控制速度。本系統以主電機驅動的印刷輥為主速度,其它各傳動輥為隨動。具體說,就是在一印輥前的前牽引、放卷的線速度依次比一印輥的線速度稍慢;在比較后套色輥后的后牽引和收卷的線速度依次比比較后套色輥慢(.5%-1%左右)。為達到以上目的,在一印輥上安裝編碼器,由PLC計算出線速度后按速差經D/A給定前牽引變頻器,同樣,PLC采樣前牽引輥上的編碼器計算后給定放卷變頻器。從比較后套色輥到收卷的速度給定方式相同。之所以用前級輥上的編碼器采樣后作為后級傳動變頻器的給定依據,是因為雖然前后級之間的線速度相差不大,但電機轉速確相差很大,尤其在加速時,各電機的加速時間不等,如直接給定各電機速度容易造成瞬間大的速差。同樣,為提高各電機的速度隨動性和速度精度,變頻器選用臺達V系列矢量型變頻器,在各傳動輥上安裝編碼器,將編碼器信號反饋到變頻器的PG卡上,形成速度閉環控制。

線速度算法:對于印刷輥和牽引輥的線速度可采樣計算出轉速n,線速度L=2nxлxr
r為棍子半徑。
對于放卷線速度計算,首先要算出放卷輥的半徑;采用測量放卷輥每放一圈時前牽引編碼器走的脈沖增量M,則放卷半徑
r=MxK/2л, K為每米/脈沖,
然后求出線速度;收卷線速度算法相同。
張力外環: 本系統才用外張力內速度的雙環控制,這樣可以進一步提高張力的控制精度。
三、
說明:由于張力控制要求PLC的技術速度快,因此在PLC的選型上往往采用PLC+運動控制模塊,本系統中采用兩臺PLC,一臺專作張力/速度控制,一臺處理設備IO量,同樣能達到以上目的。

四. 組件選型:

1、變頻器:主電機-18KW V系列臺達變頻器+PG-03.
前后牽引-7.5KW V系列變頻器+PG-03.
收放卷-15KW V系列變頻器+PG-03.

2.PLC: 臺達FAMA系列
運動控制-SC-501x1;PWS10x1;base08x1;
AD020x2;HSC10x2;DA020x1;XDC10x1;YRY10x1.
IO控制: SC-501x1; PWS10X1; BASE08x1; XDC10x3;
YRY10x3.

3.人機界面:PWS-3260-DTN.

五. VFD-V TYPE變頻器簡介

無感測器向量控制,控速比1:100
PG閉回路控制,控速比1:1000
內含PID回授控制
零速保持力矩150%以上(PG)
MODBUS通訊格式,傳輸速率可達115200
一機兩用雙重額定

六. 總結

  在這一系統中,作為比較終的執行機構,變頻器的速度精度,響應性和穩定性對整套系統的運行和產品的品質起到關鍵的作用。

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