陈圣江CHEN Sheng-jiang
（湖北科技学院核技术与化学生物学院，咸宁437100）
摘要院影响印刷品质量的一个非常重要的因素是转轮印刷机的张力控制。转轮印刷机控制张力设施的能力大小直接影响着纸带是否可以平稳运行，并能适应不同类型的纸张，此外，在机速增减、纸卷直径变化及自动接纸时能保持稳定，印品套印无大的变化。基于动力学原理，本文分析了印刷机械中的张力控制,并介绍了变频收卷张力控制系统以及在转轮印刷机上的应用实例。该系统精度高、控制简单合理，采用此系统后企业取得了非常好的经济效益，值得大力推广。
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关键词 院印刷机械；张力控制；变频收卷
中图分类号院TS8 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0097-02
0 引言
轮转印刷机在实际的运行过程中必须要保持纸带一定的张力，这个张力必须要保持恒定不能忽大忽小造成印刷质量下降甚至事故。如果转轮印刷机纸带张力过大就很容易造成转轮印刷机的负荷过重从而接导致断纸事故；如果纸带张力过小的话，纸带无法收紧，很容易造成纸张打皱、套印不准，更严重的后果则会使纸张偏向转轮的一侧引起折页机堵纸，或是纸张卷进橡皮滚筒或墨辊中，进而造成停机事故影响生产造成浪费。本文就传统转轮印刷机出现的问题进行分析，提出采用技术改造的方式改造传统转轮印刷机收卷装置为变频收卷装饰，取得了非常好的效果。
1 转轮印刷机张力控制原理
当卷筒纸轮转印刷机工作时，因为纸卷外径处于不断变化的状态，很多的因素都会影响到纸带上的张力变化，比如纸卷不够圆、机器工作速度变化、更换纸卷等，这些因素很可能会导致走纸不稳、纸张断裂等严重的印刷问题，造成不可估量的经济损失。因此对于相关设计人员来说，如何保持纸张在印刷过程中的张力恒定是其一个重要课题。图1 为印刷机械张力控制系统的基本环节，图2 为收卷装置受力分析。
2 传统转轮印刷机收卷系统的弊端
传统的转轮印刷机收卷装置采用的是机械传动，在其传动过程中会对机械造成很大的磨损，因此通常采用这种收卷系统的机械使用寿命只有一年左右。并且在使用过程中需要经常进行维护，不仅耗时耗力，还会给客户带来不便。特别是印刷设备通常开机后都不会中途停车的，因为一旦停车将造成极大的经济损失。因此，必须改进传统的转轮印刷机收卷系统，张力控制变频收卷系统就是在这种形势下应运而生的。
3 张力控制变频收卷的优点
在转轮印刷机中应用张力控制变频收卷系统示意图，如图3。
淤张力设定在人机上设定，人性化的操作，单位为力的单位：牛顿。
于使用先进的控制算法：卷径的递归运算；空心卷径激活时张力的线性递加；张力锥度计算公式的应用；转矩补偿的动态调整等等。
盂卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。且当出现意外情况时能实现自我修正。
榆因为收卷装置的转动惯量是很大的，当卷径由小变大时，若采用传统的收卷系统，一旦装置进行某种变化时，比如停车、激活、减速和加速等，很可能出现爆纸或松纸等情况，进而影响到最终的印刷质量，而张力控制变频收卷装置的出现有效避免了上述问题的出现，确保了印刷质量。
虞与传统机械传动收卷相比，张力控制变频收卷操作简便，而且成本更低，同时改造周期也很短，通常只需2-3 天。
愚弥补了传统机械收卷容易造成磨损的不足，不仅提高了机械的使用寿命，也利于维护。
4 变频收卷张力控制系统在转轮印刷机上的应用4.1 张力控制变频收卷的应用方案（图3 所示）主轴速度由PLC 通过模拟信号AL3 对INV1 进行频率给定并由PG1 编码器反馈进行速度控制；PLC 根据设定张力要求输出转矩信号AL2 至矢量变频器INV2 对电机进行转矩控制，调节收卷张力的大小；过AL0 张力反馈信号形成收卷张力PID 闭环控制。图中AL1 为收卷速度限制信号，其作用是防止由于收卷断料造成飞车。变频收卷的目的是完成张力控制，即能控制电机的运行电流。
4.2 张力控制变频收卷的工艺要求
在整个收卷过程中保持恒定的张力或者锥度张力。在启动大卷时，不出现松纸现象；启动小卷时，不出现断纸现象。无论机械进行哪项操作都不影响印刷的质量。能实现张力量化。
4.3 变频收卷对变频器性能要求
淤变频收卷实质是要完成张力控制，即能控制电机运行电流，三相异步电机电磁转距T=CT椎1I2忆cos椎2，与电流成正比。当负载有突变时能够保证电机机械特性曲线比较硬。必须用矢量变频器，必须要加编码器闭环控制。
于市场上能进行张力控制变频收卷变频器主要有:安川、艾默生、伦次等。比如艾默生TD3300 就是一款收放卷专用变频器。
调试过程：
淤首选自整定电机，把电机的各项参数读入变频器。
于将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的线数。然后用面板给定频率和启停控制，观察显示的运行频率是否在设定频率的左右波动。
盂在程序中设定空芯卷径和最大卷径的数值。通过前面卷径计算的公式算出电机尾部所加编码器产生的最大脉冲量（P2）和最低脉冲量（P2）。通过算出的最大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，如此可有效避免出现飞车现象。而最低脉冲量的设定，有效避免了电机出现抖动的可能性。
榆通过前面分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转距补偿，补偿的大小，可以以电机额定转距的百分比来设定。
4.4 转轮印刷机应用变频收卷张力控制系统后的效果分析
在转轮印刷机收卷张力控制设备上应用变频收卷张力控制系统后大幅提高了机器设备的稳定性、可靠性。改造后机长反映速度稳、调速准、节能高效，而且维修率低。通过对比分析改造前后印刷机生产时所消耗的电流得出，改造后比改造前至少节约30%的电能。假设机械每天运作二十个小时，一年按二百八十天工作日计算，一年接可以省电16800kWh，以每千瓦小时电0.7 元计，一年仅电费就可省下11760 元，再加上改造后不需要频繁的更换电磁离合器，若每年更换四个，可节约4（个）*250（元）=1000 元。
我们购买变频电机需花费八千元，变频器需七千八百元，再加上其他的一些费用，一共需要一万六千元。对比投入和产出发现，所有的投资在一年半之内就可以收回。
5 结束语
本文介绍基于变频器矢量控制的转矩控制在印刷机收卷张力控制系统上的应用实例。进入变频器传动时代以来，结合PLC 的同步与张力控制系统成为前沿电气传动自动化工程集成热点。高新性能的同步与张力传动控制系统正在带动着众多行业的技术进步，印刷行业更为突出。
