VFD-V变频器在印刷张力控制上应用
一、简介
凹版印刷机由于传动和对版等的需要，对张力的控制具有很高的要求，尤其是高速机种，张力控制精度要求在几(牛.米)之内（印刷机的张力在几十牛到几百牛之间）。以往国产多套色凹板印刷机的张力控制多采用磁粉离合器进行控制，这种控制方式具有运行可靠，控制简单的优点；同时有运行发热量大、磨损严重、控制精度差等缺点，尤其是在印刷机速度上200米以上时，就无法采用这种控制方式。纵观国外进口的先进印刷机，几乎无一例外的采用了变频器张力控制系统，这种控制方式的特点是：运行可靠、机械磨损小、控制精度高，适用于高速多套色凹版印刷机上，下面详细介绍一种采用台达VFD-V系列纯矢量型变频器实现凹版印刷机4段张力控制的案例。
二、控制原理
印刷机要求的张力控制，主要是指对放卷到前牵引辊、前牵引辊到第一套色、最后套色到后牵引辊、后牵引辊到收卷四段张力的控制。速度内环：除上所说四段张力外，印刷机还存在各印刷辊之间的张力，但各印刷辊之间是由一个主电机牵引长轴驱动（伺服无轴驱动印刷辊的除外），各辊之间的张力由机械保证。在印刷机中，张力的形成是由于各传动辊之间的速度差造成的，因此，控制张力首先要控制速度。本系统以主电机驱动的印刷辊为主速度，其它各传动辊为随动。具体说，就是在一印辊前的前牵引、放卷的线速度依次比一印辊的线速度稍慢；在最后套色辊后的后牵引和收卷的线速度依次比最后套色辊慢（.5%-1%左右）。为达到以上目的，在一印辊上安装编码器，由PLC计算出线速度后按速差经D/A给定前牵引变频器，同样，PLC采样前牵引辊上的编码器计算后给定放卷变频器。从最后套色辊到收卷的速度给定方式相同。之所以用前级辊上的编码器采样后作为后级传动变频器的给定依据，是因为虽然前后级之间的线速度相差不大，但电机转速确相差很大，尤其在加速时，各电机的加速时间不等，如直接给定各电机速度容易造成瞬间大的速差。同样，为提高各电机的速度随动性和速度精度，变频器选用台达V系列矢量型变频器，在各传动辊上安装编码器，将编码器信号反馈到变频器的PG卡上，形成速度闭环控制。 线速度算法：对于印刷辊和牵引辊的线速度可采样计算出转速n,线速度L=2nxлxr r为棍子半径。 对于放卷线速度计算，首先要算出放卷辊的半径；采用测量放卷辊每放一圈时前牵引编码器走的脉冲增量M,则放卷半径 r=MxK/2л,K为每米/脉冲， 然后求出线速度；收卷线速度算法相同。 张力外环：本系统才用外张力内速度的双环控制，这样可以进一步提高张力的控制精度。
三、控制框图
说明：由于张力控制要求PLC的技术速度快，因此在PLC的选型上往往采用PLC+运动控制模块，本系统中采用两台PLC，一台专作张力/速度控制，一台处理设备IO量，同样能达到以上目的。
四．组件选型
1、变频器：主电机-18KWV系列台达变频器+PG-03. 前后牵引-7.5KWV系列变频器+PG-03. 收放卷-15KWV系列变频器+PG-03.
2. PLC:台达FAMA系列 运动控制-SC-501x1；PWS10x1；base08x1； AD020x2；HSC10x2；DA020x1；XDC10x1；YRY10x1. IO控制：SC-501x1；PWS10X1；BASE08x1；XDC10x3； YRY10x3.
3.人机界面：PWS-3260-DTN.
五．VFD-VTYPE变频器简介
无感测器向量控制，控速比1：100 PG闭回路控制，控速比1：1000 内含PID回授控制 零速保持力矩150%以上（PG） MODBUS通讯格式，一机两用双重额定
六．总结
在这一系统中，作为最终的执行机构，变频器的速度精度，响应性和稳定性对整套系统的运行和产品的品质起到关键的作用。
凹版印刷机由于传动和对版等的需要，对张力的控制具有很高的要求，尤其是高速机种，张力控制精度要求在几(牛.米)之内（印刷机的张力在几十牛到几百牛之间）。以往国产多套色凹板印刷机的张力控制多采用磁粉离合器进行控制，这种控制方式具有运行可靠，控制简单的优点；同时有运行发热量大、磨损严重、控制精度差等缺点，尤其是在印刷机速度上200米以上时，就无法采用这种控制方式。纵观国外进口的先进印刷机，几乎无一例外的采用了变频器张力控制系统，这种控制方式的特点是：运行可靠、机械磨损小、控制精度高，适用于高速多套色凹版印刷机上，下面详细介绍一种采用台达VFD-V系列纯矢量型变频器实现凹版印刷机4段张力控制的案例。
二、控制原理
印刷机要求的张力控制，主要是指对放卷到前牵引辊、前牵引辊到第一套色、最后套色到后牵引辊、后牵引辊到收卷四段张力的控制。速度内环：除上所说四段张力外，印刷机还存在各印刷辊之间的张力，但各印刷辊之间是由一个主电机牵引长轴驱动（伺服无轴驱动印刷辊的除外），各辊之间的张力由机械保证。在印刷机中，张力的形成是由于各传动辊之间的速度差造成的，因此，控制张力首先要控制速度。本系统以主电机驱动的印刷辊为主速度，其它各传动辊为随动。具体说，就是在一印辊前的前牵引、放卷的线速度依次比一印辊的线速度稍慢；在最后套色辊后的后牵引和收卷的线速度依次比最后套色辊慢（.5%-1%左右）。为达到以上目的，在一印辊上安装编码器，由PLC计算出线速度后按速差经D/A给定前牵引变频器，同样，PLC采样前牵引辊上的编码器计算后给定放卷变频器。从最后套色辊到收卷的速度给定方式相同。之所以用前级辊上的编码器采样后作为后级传动变频器的给定依据，是因为虽然前后级之间的线速度相差不大，但电机转速确相差很大，尤其在加速时，各电机的加速时间不等，如直接给定各电机速度容易造成瞬间大的速差。同样，为提高各电机的速度随动性和速度精度，变频器选用台达V系列矢量型变频器，在各传动辊上安装编码器，将编码器信号反馈到变频器的PG卡上，形成速度闭环控制。 线速度算法：对于印刷辊和牵引辊的线速度可采样计算出转速n,线速度L=2nxлxr r为棍子半径。 对于放卷线速度计算，首先要算出放卷辊的半径；采用测量放卷辊每放一圈时前牵引编码器走的脉冲增量M,则放卷半径 r=MxK/2л,K为每米/脉冲， 然后求出线速度；收卷线速度算法相同。 张力外环：本系统才用外张力内速度的双环控制，这样可以进一步提高张力的控制精度。
三、控制框图
说明：由于张力控制要求PLC的技术速度快，因此在PLC的选型上往往采用PLC+运动控制模块，本系统中采用两台PLC，一台专作张力/速度控制，一台处理设备IO量，同样能达到以上目的。
四．组件选型
1、变频器：主电机-18KWV系列台达变频器+PG-03. 前后牵引-7.5KWV系列变频器+PG-03. 收放卷-15KWV系列变频器+PG-03.
2. PLC:台达FAMA系列 运动控制-SC-501x1；PWS10x1；base08x1； AD020x2；HSC10x2；DA020x1；XDC10x1；YRY10x1. IO控制：SC-501x1；PWS10X1；BASE08x1；XDC10x3； YRY10x3.
3.人机界面：PWS-3260-DTN.
五．VFD-VTYPE变频器简介
无感测器向量控制，控速比1：100 PG闭回路控制，控速比1：1000 内含PID回授控制 零速保持力矩150%以上（PG） MODBUS通讯格式，一机两用双重额定
六．总结
在这一系统中，作为最终的执行机构，变频器的速度精度，响应性和稳定性对整套系统的运行和产品的品质起到关键的作用。
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