矢量变频器在印刷机上的张力控制
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摘要：随着现代印刷业的飞速发展，社会各界对印刷速度和质量越发高的要求，印刷技术的发展迫在眉睫。在现代印刷行业中，凹版印刷机作为最普遍和最核心的设备，其技术要求更加需要不断地提高，来满足现代办公的发展。其中，矢量变频器是凹版印刷机重要的组成部分，它起到的张力控制作用可以说是整个凹版印刷机的核心。所以对张力控制进行研究是现代印刷技术发展的重中之重。本文对矢量变频器在凹版印刷机上的张力控制进行探讨，以供参考。
关键词：矢量变频器；凹版印刷机；张力控制
【分类号】：TG333.7
引言
中国作为印刷术的发明国，从活字印刷术算起，已有千年的历史，但是中国的现代印刷技术无法和美国等其他大国相比，加以现代办公对印刷技术的高要求，印刷技术的发展成为各制造企业面对的主要问题。张力控制的好坏影响着凹版印刷机的效率，成本，质量等重要的方面，矢量变频器对印刷机上的张力控制有着重要的作用。所以，搞好矢量变频器在印刷机上的张力控制是十分必要的。对成本的节约，效率的提高有着重要的意义。
一、矢量变频器在印刷机上的张力控制问题分析
在印刷机设备中主要存在着四种调速方法，第一种是应用于大型印刷设备上的直流可控硅调速。第二种是已经淘汰的三相电动机调速，在这里不予考虑。第三种是在现代印刷行业中应用广泛的电磁调速，安全性和准确性都比较高。第四种是代表着印刷机设备技术水平得到提高的变频调速。
在凹版印刷机中，不管应用哪种调速方式，都要经过张力控制来决定最终印刷结果的好坏。张力控制可以说是凹版印刷机的技术核心。张力控制的大小和稳定性决定印刷机的精准性和效率。在四种调速方式中，印刷速度越高相应的精准度会变的越低，而张力控制可以改变因印刷速度增高而造成的精准度变低的现象。经过对某台张力控制好的凹版印刷机和另一台张力控制一般的凹版印刷机对比来看，在相同高速印刷下，张力控制好的印刷机的精准率要高，废品率低。一般来看，印刷速度越高的设备，就需要更好的张力控制，两者成正比。
在现实生产过程中，对张力控制好坏的影响因素有很多。张力控制不稳定，导致张力产生变化和波动，对生产有着重大的影响。在张力控制应用方面，主要有两方面：第一个方面是张力控制影响着材料的伸长量，控制伸长量从而减少套印误差。第二个方面是进行印刷机在工作过程中对材料的位置控制。直接作用于印刷位置和质量的好坏。
矢量变频器在印刷机上的张力控制是探讨的主要方面，通过对不同模式下的张力控制进行研究，找出问题和改进方案，促进矢量变频器在印刷机上的张力控制技术的发展。
二、不同模式下矢量变频器在印刷机上的张力控制
2.1速度模式下的张力闭环控制
在速度模式下的闭环控制中，速度起着至关重要的作用，速度的调节是使张力达到恒定的因素。在调节过程中，利用带的线速度和卷筒的直径计算出频率指令。然后通过张力检测装置检测出来的张力情况，对矢量变频器进行调整，达到对张力进行控制的作用。频率指令的公式有：
F=（V*p*i）/（π*D）
其中F是矢量变频器的匹配频率，带的线速度记做V，在工作中应用的电动机的电极对数为p，在机械工程手册中查得传动比为i，卷筒直径为D。
这种张力闭环控制系统对矢量变频器的要求比较高，张力控制要求更加的精准，如果性能不够好，产生了不稳定的状况，则会对印刷的质量产生很坏的影响。
2.2转矩模式下的张力控制
转矩模式下的张力控制和速度模式下的不同，它既有开环控制，又有闭环控制，下面进行逐步介绍。
2.2.1转矩模式下的开环张力控制
与速度模式下不同，在这种模式下，不需要张力检测装置的参与，而是通过其他的手段，对张力控制进行更好的利用。虽然没有了张力检测装置，但是对矢量变频器的要求更加高些，矢量变频器需要工作在闭环矢量控制方式。进而需要测速电机或者编码器的参与，代替张力检测装置进行反馈，其方程式为：
T=（F*D）/（2*i）
其中T为转矩，其他字母代表的物理量与上述相同。
这种张力控制效果一般，用在要求精确度不高的工作任务。
2.2.2转矩模式下的闭环张力控制
与开环张力控制相比较而言，转矩下的闭环张力控制控制精度要更高一些。因为它增加了张力反馈闭环调节，张力检测装置也同样的应用到了其中，矢量变频器输出转矩指令，其计算方程式与开环控制相同。
在转矩模式下的张力控制中，都需要外界提供额外的转矩来克服系统产生的转动惯量。否则会导致张力不稳定，忽大忽小的情况，对印刷过程影响较大。
三、矢量变频器在印刷机上的张力控制方案改进
在不同的印刷机上面，根据不同的机型和实际情况，要利用矢量变频器进行不同的张力控制方案。这里根据实际案例进行讨论。
3.1老式印刷机的张力控制方案
某印刷厂有2段张力控制，5色老式印刷机一台，其印刷的质量以及效率较差，主要是张力控制不好的因素，对其进行张力控制实验，利用矢量变频器对张力的控制，找出最佳的方案。使张力控制最为平稳，精确。通过实验发现，在老式印刷机上面装上浮辊张力检测装置，设置浮动辊位置。浮动辊的位置设置不影响张力控制的位移位置，并且装入压力传感器，将其设置在张力检测辊的两侧。张力控制测试将测试值输入到压力传感器中，压力传感器作为传输元件，有很高的灵敏度，通过压力传感器的检测值变化，输出张力变化情况。输出靠多种元件执行，形成反馈，是张力控制很好的保持在一个恒定的值。在张力控制比较好的情况下，为了使印刷工作变的更加方便快捷，在控制系统之中加入全数字化工程设置页面。为了保证质量的检测更加快捷，加入自动检测功能。在此台老式印刷机上面应用此套矢量变频器张力控制方案，能将资源进行最大化的应用，并且对张力达到了最好的控制，保证了运转的稳定性和精准性。经过实际工作的检测，结合实际的情况，发现在工作中达到的张力控制效果是最好的。对此方案的探讨，节约了印刷成本，提高了效率。
3.2现代凹版印刷机的张力控制方案
在现代印刷业中，凹版印刷机作为最普遍的存在，其张力控制的方案探究显的至关重要。某厂有凹版印刷机一台，采用国际张力控制矢量变频器控制，含有两个收卷，两个放卷，主机和收、放卷牵引机构构成。在张力控制方面采用的是速度模式下的闭环张力控制。此种张力控制速度的影响比较大，矢量变频器选择与带编码器进行结合，采用闭环矢量方式，保证张力控制的准确。此种方案矢量变频器可以通过其内部的计算，得到印刷材料的实际卷径，带编码器应用印刷材料的实际卷径进行编码计算，以后根据公式进行转矩的输出，转矩输出来体现张力控制的情况，通过反馈达到一个恒定的张力控制。面对工作过程中产生的速度不均匀变化问题，矢量变频器采用设置系统惯量补偿，摩擦补偿和材料惯量补偿三个补偿来将张力波动降低到最小，获得高精准率的张力控制。在此台凹版印刷机采用的张力控制方案中，此种方案无疑是最合适的，充分发挥了矢量变频器的作用，使得张力控制不再困难，恒定的张力控制，也使得某些困难印刷情况得以解决。对凹版印刷机的发展有重要意义。
四、结论
印刷技术在现代快节奏的生产办公中越发的重要起来。印刷机作为印刷的主体，应得到长足的发展，张力控制更是作为印刷技术的核心，更应该加以研究讨论。中国的印刷技术虽然处于国际水平，但是还有很多的不足。对矢量变频器在印刷机上的张力控制来说，与世界大国相比还处于落后。我们应该与时俱进，通过不断地探索来找到更好的解决方案。提高印刷效率与质量，降低印刷成本，促进生产生活的进步，利国利民。
参考资料：
[1]刘斌著.矢量变频器在印刷机上的张力控制[J].自动化应用，2013-07-06.
[2]冯谦著.印刷机张力控制技术[J].中小企业管理和科技，2009-07-11.
[3]魏朋飞.直接转矩控制的矢量变频器及其应用研究[J].哈尔滨工业大学，2011-06-12.