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一般卷料在印刷色組間的張力控制通過(guò)版遞增來(lái)實(shí)現(xiàn)
張力控制系統(tǒng)的構(gòu)成及現(xiàn)狀
在卷材的印刷過(guò)程中，系統(tǒng)要求控制的張力主要有放卷張力、進(jìn)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(guò)版遞增來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)軸系統(tǒng)也有用各色組驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度差進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
張力控制系統(tǒng)一般由檢測(cè)、運(yùn)算控制和驅(qū)動(dòng)裝置組成：
檢測(cè)部分：該部分由張力傳感器或浮動(dòng)輥組成，近年來(lái)由于浮動(dòng)輥在卷料換卷過(guò)程中對(duì)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(dòng)輥檢測(cè)。
運(yùn)算控制：由PLC、工控機(jī)或DSP來(lái)完成。近年來(lái)由于PLC的大量普及，性能價(jià)格比好，運(yùn)算速度逐年提高，所以大部分采用PLC來(lái)做張力控制。一般將浮輥信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后直接進(jìn)入PLC，由PLC進(jìn)行卷徑計(jì)算、恒線(xiàn)速度控制和各段張力的PID運(yùn)算，并將結(jié)果通過(guò)模擬量DA的方式傳給矢量變頻器。
變頻器在整個(gè)控制系統(tǒng)中即作為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又作為張力的調(diào)整裝置。因此系統(tǒng)對(duì)變頻的調(diào)速范圍和精度、轉(zhuǎn)矩精度及動(dòng)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(guò)一臺(tái)PLC完成，隨著印刷速度的增加(100—300m/min)、卷徑比的增加(600mm～1500mm)、印刷色組的增加(原來(lái)的6色增加至13色)，以及輔助控制點(diǎn)數(shù)的增加(壓輥、風(fēng)機(jī)及油墨粘度控制等)，對(duì)于循環(huán)掃描方式運(yùn)算的PLC的CPU來(lái)講，漸漸不堪重任，即便將—些輔助控制移到另—臺(tái)PLC來(lái)完成，但實(shí)際的四段張力所需的運(yùn)算時(shí)間用較先進(jìn)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(kāi)始嘗試改革傳統(tǒng)張力的單CPU結(jié)構(gòu)，引人多CPU的獨(dú)江算法來(lái)汁算各段張力并直接控制驅(qū)動(dòng)變頻宋調(diào)節(jié)張力，即按控制功能的種類(lèi)或需要每個(gè)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(gè)值得去試驗(yàn)的好方案。
三菱卷取專(zhuān)用變頻
1.內(nèi)部自帶浮輥專(zhuān)用PID軟件，系統(tǒng)可以直接接受浮輥電位器信號(hào)
(1)浮輥PID可以按偏移量分段設(shè)定PI參數(shù);
(2)浮輥控制的輸出量可以和主速度做比例補(bǔ)償;
(3)其具有斷料報(bào)警功能。
2.卷徑的計(jì)算功能
(1)可以直接計(jì)算卷徑：D=V/∏nZ(V：線(xiàn)速度，n：轉(zhuǎn)速，Z：速比);
(2)初始卷徑的多種計(jì)算力法或直接設(shè)定;
(3)啟動(dòng)時(shí)的P和I可單獨(dú)調(diào)整;
(4)速度增益可隨卷徑變化而分段設(shè)定門(mén)動(dòng)切換;
(5)自動(dòng)產(chǎn)生用于錐度控制的張力設(shè)定信號(hào)輸出;
(6)收/放卷長(zhǎng)度的檢測(cè)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(bǔ)償;
(3)機(jī)械損耗補(bǔ)償;
(4)再生回避功能。
新方案的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)構(gòu)成
該控制系統(tǒng)是由七臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)控制的，分別為兩個(gè)收卷(A740-7.5—A1)、兩個(gè)放卷(A740-7.5—A1)、主機(jī)(A740—22K—CHI)，以及收、放卷牽引(A740-3.7-A1)構(gòu)成。其中收卷、放卷和收、放卷牽引的浮輥信號(hào)分別能直接接到各自的變頻，由各自變頻內(nèi)置的浮輥運(yùn)算模塊分別并行運(yùn)算控制。
控制系統(tǒng)特點(diǎn)：
(1)各變頻都帶有卷徑計(jì)算和補(bǔ)償功能，所以我們使各變頻按照線(xiàn)速度同步要求運(yùn)轉(zhuǎn)，版周長(zhǎng)的變化和收放卷的直徑變化都能預(yù)先得到補(bǔ)償控制。
(2)整個(gè)系統(tǒng)預(yù)先已做到線(xiàn)速度同步，浮輥僅用于張力波動(dòng)引起的速度補(bǔ)償控制，實(shí)測(cè)浮動(dòng)輥的調(diào)整量只有0.1HZ～0.3HZ，即位置波動(dòng)小。由于是多CPU的獨(dú)立計(jì)算，系統(tǒng)響應(yīng)明顯加快，在250m/min高速不停機(jī)接料時(shí)，設(shè)備張力波動(dòng)非常小。據(jù)初步測(cè)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(guò)參數(shù)預(yù)置初始卷徑，根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際線(xiàn)速度和預(yù)置卷徑，我們叫以由此控制預(yù)驅(qū)動(dòng)速度。實(shí)測(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)變頻的線(xiàn)速度和舊軸線(xiàn)速度相當(dāng)吻合，接料張力波動(dòng)較小。
(4)由于A(yíng)740—A1都自帶485通信按口，F(xiàn)X3U和A740之間有專(zhuān)用的通信指令，所以整個(gè)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(lái)展望
經(jīng)過(guò)我們現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用和調(diào)試，證明了使用三菱的卷取專(zhuān)用變頻來(lái)構(gòu)成的印刷機(jī)標(biāo)準(zhǔn)七電機(jī)的張力控制系統(tǒng)具有幾大優(yōu)點(diǎn)：
1.系統(tǒng)采用多CPU的并行算法，使其響心時(shí)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(hào)直接進(jìn)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(shí)間又節(jié)省成本。
3.三菱卷取專(zhuān)用變頻只是在軟州上加入卷取模塊，沒(méi)有增加其他費(fèi)用，若算上減少的AD/DA模塊，整個(gè)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比得到提高，有—定的實(shí)用價(jià)值。
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