機組式凹版掛歷印刷機系統詳解

機組式凹版掛歷印刷機系統詳解

一、項目概述

機組式凹版掛歷印刷機（以下簡稱凹印機）是掛歷印刷機家族的重要成員，他以精美的掛歷印刷質量在軟包裝領域中占有重要的地位，凹印機一般由放卷、放卷牽引、掛歷印刷、收卷牽引及收卷等部分組成,為了保證良好的掛歷印刷效果,需要對料膜的四段張力進行精密、穩定的控制,然而傳統的張力控制方式制約著高速凹印機的發展,隨著交流調速技術的日益完善,用交流電機進行張力控制已成為現實,并為國外大多高速凹印機所應用。

為了降低成本，提升產品檔次，提高產品競爭力，根據掛歷印刷機械對控制系統的運算速度和穩定性要求較高的特點，我司聯合日本技術人員,成功開發了AP系列張力控制系統。以日本三菱PLC或德國SIEMENSPLC為核心技術的全自動控制系統，適用于各種掛歷印刷包裝機械系統。

AP-T13C型張力控制系統是針對國內凹印機的發展現狀而開發的一種高度、高可靠性的控制系統,它由七臺交流矢量電機分別驅動雙工位放卷軸、放卷牽引輥、主電機、收卷牽引輥、及雙工位收卷軸進行張力控制，用擺輥進行張力檢測，PLC進行中央控制，觸摸屏操作并可同時完成自動卷徑檢測、自動卷徑運算、卷徑報警、收放卷全自動裁切、錐度控制、計長、收放卷正反向切換、收放卷停機張力保持、故障檢測與故障診斷信息技術、凹印機管理技術、遠距離技術支持等功能。

二、系統要求

（1）要保證在各段材料張力恒定、速度同步、響應快；

（2）起停要平穩無沖擊，材料不得起皺；

（3）接料時兩收卷的表面線速度相等實現快速換卷；

（4）每段張力恒定，擺杠擺動幅度小；

（5）加減速和運行要平穩，無速度突變；

（6）低頻轉矩特性好，速度精度高；

（7）收放卷換料方便，無張力突變而影響套色；

（8）要有必要的保護并且操作方便；

（9）主機啟動自動運算直徑與材料厚度。

三、七電機張力系統基本組成及特點-放卷張力控制

系統由雙工位放卷、放卷牽引、收卷牽引、雙工位收卷張力控制及主電機控制等五部分組成。下面針對這五部分的各自特點分別進行闡述：

1放卷張力控制

該部分包含張力檢測單元、張力運算單元、伺服執行機構、自動卷徑檢測單元、預驅動控制及自動裁切控制等。

（1）張力控制系統中所用的張力檢測單元為氣壓浮動輥式張力檢測裝置,通過對連接在檢測輥浮動擺臂上的氣缸氣壓的調節來檢測料膜張力。當氣缸氣壓設定后，擺臂上的氣缸推力即為定值，該控制模式的原理是通過材料線速度與實際卷徑計算一個匹配頻率設定值f1，再通過張力（位置）反饋信號進行PID運算產生一個頻率調整值f2，最終頻率輸出為f=f1+f2。f1可以基本使收（放）卷輥的線速度與材料線速度基本匹配，然后f2部分只需稍微調整即可滿足控制需求，很好地解決了閉環控制中響應快速性和控制穩定性地矛盾。處于平衡態的該系統，當發生較強干擾時，如系統瞬間來不及反應，則料膜上的張力波動可暫時由浮動輥吸收。因此浮動輥檢測是一種較為優越的檢測方式。

（2）我們采用日本三菱PLC或德國SIEMENSPLC作為張力運算系統的核心，它具有模塊化、高速、高精度、抗干擾能力強等特點，非常有利于進行張力這樣復雜、高精度的運算。在該系統的數學模型中，由于采用了特別的算法，在理論上已將升降速及卷徑變化引起的張力波動進行了補償，因此無論是在升降速還是在大小卷徑的運行過程中張力都非常穩定，即使在換卷時，張力過渡也非常平穩。因此該系統已將張力波引起的套色損失減少到低程度。

（3）自動卷徑運算單元是將每次新上料卷的直徑通過卷徑自動檢測裝置進行自動檢測，然后送入PLC進行運算的硬件及軟件的總稱。該單元采用雙段折線進行卷徑模擬運算，克服了進口設備采用單段直線進行卷徑模擬偏差較大的缺點，使得預驅動的速度誤差更小，進一步減小了自動裁切時的張力擾動。自動卷徑運算單元還設置了最小卷徑限制功能，當新上料卷直徑小于某一個限制值時，PLC將限制自動裁切動作的繼續執行，有利于保護機械結構不被損壞。

（4）預驅動控制及自動裁切控制是實現新舊料卷進行平穩切換的關鍵，該部分動作控制全部由PLC程序自動完成，用戶只需操作兩個按鈕，便可自動完成料架運行、料架定位、裁切大臂抬起、預驅動、裁切膠輥下壓、膠帶位置檢測、裁切、大臂收回、張力切換等一系列動作。

三、七電機張力系統基本組成及特點-牽引張力控制

1牽引張力控制

牽引張力控制由兩部分組成，分別是放卷牽引張力控制和收卷牽引張力控制，兩部分原理及結構類似。該部分包含張力檢測單元、張力運算單元及伺服執行機構

（1）張力檢測單元采用氣壓浮動輥式張力檢測裝置

（2）伺服執行機構由日本安川矢量變頻器和ABB矢量變頻專用電機組成。

（3）在整個四段張力控制中，牽引張力的控制成為重要，牽引張力控制的好壞直接關系到套印是否穩定。因此，該系統在處理牽引張力信號時采取了一系列重要措施，使得牽引張力在整個掛歷印刷過程中（包含升降速及裁切過程）都非常穩定，氣壓浮動輥幾乎用肉眼觀察不到擺動。

（4）張力運算單元采用日本三菱PLC或德國SIEMENSPLC作為運算系統的核心。

2收卷張力控制

該部分包含張力檢測單元、張力運算單元、伺服執行機構、預驅動控制及自動裁切控制等。

（1）張力檢測單元采用氣壓浮動輥式張力檢測裝置

（2）伺服執行機構由兩臺日本安川矢量變頻器和兩臺ABB矢量變頻專用電機組成。

（3）張力運算單元采用日本三菱PLC或德國SIEMENSPLC作為運算系統的核心，PLC技術參數同放卷張力運算單元。

（4）收放卷張力運算單元原理基本相同，同樣已將升降速及卷徑變化引起的張力波動進行了補償，因此無論是在升降速還是在大小卷徑的運行過程中張力都非常穩定，即使在換卷時，張力過渡也非常平穩。

（5）收卷張力中包含有非線性錐度張力控制，很好的錐度張力控制可以使收卷獲得滿意的效果，有效的克服菊芯、抽芯等現象。

本文來源于:昆明掛歷廠家 http://www.sadile.cn/