张力变频器在胶版印刷机上的应用

引言

随着变频技术的发展，张力变频器在胶印机上得到越来越广泛的应用，并且在单一的驱动功能的基础上导入了智能控制技术，从而引领了张力控制的新方向。

1 胶印机简介

胶版印刷机，简称胶印机，也叫柔版印刷机。

是将制作好的图文印版(一般为胶质材料)贴在滚筒上，通过网纹辊(也叫网辘)传递油墨的印刷方式，将凸出的图文转印在承印物上的印刷设备。通常主要应用在纸张、薄膜、无纺布材料的包装印刷上。其按机械结构分类，主要有平座胶印机和天桥胶印机;按印刷颜色种类，分为单色机、二色机、六色机等。一般是所印颜色越多，对套色的位置精度相对越高，因此对恒定的张力控制要求也会较高。

2 传统的张力控制

2.1 控制系统的构成

传统的放卷张力控制是采用张力控制器与磁粉制动器工作的;其收卷张力是采用力矩控制器与力矩电机来完成控制的。主机的传动控制使用普通变频器和异步电机来实现。

2.2 传统方案的缺点

传统的张力控制方式，虽然在某种程度上满足了张力控制的要求，但在实际应用过程中存在以下缺陷。

1)磁粉制动器是根据电磁原理，利用磁粉传递转矩的，制动是依靠磁粉所产生的摩擦力来实现的，高速运行时，磁粉所产生的摩擦力较大，产生的高温使离合器发热而影响其使用寿命。这样容易导致磁粉老化、退磁，使原控制张力变小，给设备维护带来不便。

2)力矩电机常需要手动调速，操作不方便，长时间运行时力矩电机发热也较高，其控制器也较易损坏，可靠性不高。

3 张力变频控制方案

英威腾CHV170 张力变频器不仅具备传统变频器的驱动功能，还具有张力控制与运算的功能，可克服以上传统张力控制的劣势。结合已在东莞某印刷机械公司的成功推广经验，总结了CHV170张力型变频器在胶印机应用的解决方案。

3.1 胶印机传动流程图

胶印机传动主要由主机传动、放卷部分与收卷部分组成。收卷一般采用中心轴或表面收卷，放卷通常采用中心轴放卷。传动辊是辅助传动机构，图文印刷由主机传动部分来完成。胶印机传动流程图如图1 所示。

3.2 变频控制系统说明

胶印机变频控制接线图如图2所示。

张力变频系统原理框图如图3 所示。

胶印机的传动系统采用无张力反馈的转矩控制来完成，属张力开环控制，其张力的控制功能由变频器内部自身来完成。主机变频器的速度由电位器通过AI1 通道进行调节，系统运行后，主机将主速度脉冲信号通过高速脉冲输出口HDO输出，传送到放卷变频器与收卷变频器的脉冲输入口HDI1 作为其同步速度的给定。采用脉冲传送的优点是能避免在传输过程中其他信号对速度信号的干扰。

放卷与收卷张力的大小分别由各自的AI2 通道的电位器进行调节，通过变频器输出口AO 连接到数显仪表上，直观显示其设定的张力的大小。

3 台变频的继电器常开点输出变频器的故障信号。系统运行时，放卷与收卷电机速度不但与主机速度同步，还与当前卷径大小有关。

系统工作时，收卷处于电动状态，放卷处于发电状态。通过共接直流母线的方法，使系统在停止时，变频器不会出现跳过压的故障。正常运行时，再生能源传给处于电动状态的电机，达到节能的效果。收放卷变频器均配置PG卡和编码器，能使电机在低频旋转时速度均匀，提高转矩控制的精度。收放卷变频器的反转开关控制电机的旋转方向，灵活方便。

3.3 张力变频控制方案的优点

1)收放卷张力调整简便，张力与同步控制均在变频器中完成，可靠性与稳定性大大提高;

2)采用矢量控制，动态响应快、控制精度高，加减速时张力恒定，避免出现套色错位;

3)张力变频器的使用寿命长，系统使用与维护十分简便;

4)通过变频器的脉冲传送数据，可省掉在PLC控制场合所需的模拟量模块，节省成本。

3.4 调试过程及参数设置

1)断开负载，输入电机铭牌参数(电机额定功率、额定转速、额定电压、额定电流)，装好编码器，进行旋转参数自学习;

2)对有PG矢量控制的运行，包括零速(0.00 Hz)、低速(0.5 Hz)、中速(20 Hz)、高速(50 Hz)均能保持运行稳定，不出现抖动现象;

3)将收放卷变频器的P0.17 设为3，按“RUN”键进行转矩自学习;

4)变频器参数设置如表1、表2、表3 所列。

3.5 常遇问题与处理方法

1)电机运转时不均匀。可检查编码器的接地是否接到PG 卡的COM 端，编码器是否工作正常(可用万用表量测编码器的A 相与B 相电压是否均达到DC 5 V以上)。尤其是在低速运行时若有抖动，可减小P3.00 的值，观察工作电流是否平

稳。另外还须检查机械传动自身的问题，如链轮是否有偏离，链条是否过松等。

2)变频运行时电机抖动很大。检查编码器是否反相(调整P3.11 的值)，编码器线数设置是否正确。

3)不同速度运行时，收卷或放卷的张力大小不相同。可检查是否已进行转矩自学习，以消除惯量补偿的影响。

4)收卷或放卷跟不上主机的速度。可在主机低速运行时，适当调高相应的收卷或放卷的张力，达到张力的恒定。

4 结语

胶印机采用英威腾CHV170 进行技术改造后，系统运行平稳可靠，印刷质量大幅提高。又因采用张力开环控制，张力控制与同步控制均在变频器中完成，使收放卷调速简便，便于系统维护。

所有这些都满足了用户的要求，也给英威腾变频器的推广应用带来更大的市场空间。