一、項(xiàng)目概述 
　　隨著國內(nèi)軟包裝材料的不斷發(fā)展，其包裝的產(chǎn)品品種、質(zhì)量和數(shù)量日益增加，對印刷機(jī)械的印刷速度和印刷精度要求也越來越高，凹版印刷機(jī)因其適用材料面廣（BOPP、PET、PVC、PE、鋁箔和卷筒紙等）、運(yùn)行速度高（最高可達(dá)到400m／min）在市場上具有廣泛的前景。 
　　機(jī)組式凹版印刷機(jī)（以下簡稱凹印機(jī)）是印刷機(jī)家族的重要成員，他以精美的印刷質(zhì)量在軟包裝領(lǐng)域中占有重要的地位，凹印機(jī)一般由放卷、放卷牽引、印刷、收卷牽引及收卷等部分組成，為了保證良好的印刷效果，需要對料膜的四段張力進(jìn)行精密、穩(wěn)定的控制，然而傳統(tǒng)的張力控制方式制約著高速凹印機(jī)的發(fā)展，隨著交流調(diào)速技術(shù)的日益完善，用交流電機(jī)進(jìn)行張力控制已成 
　　為現(xiàn)實(shí)，并為國外大多高速凹印機(jī)所應(yīng)用。 
　　為了降低成本，提升產(chǎn)品檔次，提高產(chǎn)品競爭力，根據(jù)印刷機(jī)械對控制系統(tǒng)的運(yùn)算速度和穩(wěn)定性要求較高的特點(diǎn)，我司聯(lián)合日本技術(shù)人員，成功開發(fā)了AP系列張力控制系統(tǒng)。以日本三菱PLC或德國SIEMENSPLC為核心技術(shù)的全自動(dòng)控制系統(tǒng)，適用于各種印刷包裝機(jī)械系統(tǒng)。AP－T13C型張力控制系統(tǒng)是針對國內(nèi)凹印機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀而開發(fā)的一種高度、高可靠性的控制系統(tǒng)，它由七臺交流矢量電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)雙工位放卷軸、放卷牽引輥、主電機(jī)、收卷牽引輥、及雙工位收卷軸進(jìn)行張力控制，用擺輥進(jìn)行張力檢測，PLC進(jìn)行中央控制，觸摸屏操作并可同時(shí)完成自動(dòng)卷徑檢測、自動(dòng)卷徑運(yùn)算、卷徑報(bào)警、收放卷全自動(dòng)裁切、錐度控制、計(jì)長、收放卷正反向切換、收放卷停機(jī)張力保持、故障檢測與故障診斷信息技術(shù)、凹印機(jī)管理技術(shù)、遠(yuǎn)距離技術(shù)支持等功能。 
　　二、系統(tǒng)要求 
　　（1）要保證在各段材料張力恒定、速度同步、響應(yīng)快； 
　�。�2）起停要平穩(wěn)無沖擊，材料不得起皺； 
　　（3）接料時(shí)兩收卷的表面線速度相等實(shí)現(xiàn)快速換卷； 
　�。�4）每段張力恒定，擺杠擺動(dòng)幅度�。� 
　�。�5）加減速和運(yùn)行要平穩(wěn)，無速度突變； 
　　（6）低頻轉(zhuǎn)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(hù)并且操作方便； 
　�。�9）主機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)算直徑與材料厚度。 
　　三、七電機(jī)張力系統(tǒng)基本組成及特點(diǎn)－放卷張力控制 
　　系統(tǒng)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(jī)控制等五部分組成。下面針對這五部分的各自特點(diǎn)分別進(jìn)行闡述： 
　　放卷張力控制包含張力檢測單元、張力運(yùn)算單元、伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動(dòng)卷徑檢測單元、預(yù)驅(qū)動(dòng)控制及自動(dòng)裁切控制等。 
　�。�1）張力控制系統(tǒng)中所用的張力檢測單元為氣壓浮動(dòng)輥式張力檢測裝置，通過對連接在檢測輥浮動(dòng)擺臂上的氣缸氣壓的調(diào)節(jié)來檢測料膜張力。當(dāng)氣缸氣壓設(shè)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(shí)際卷徑計(jì)算一個(gè)匹配頻率設(shè)定值f1，再通過張力（位置）反饋信號進(jìn)行PID運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)頻率調(diào)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(diào)整即可滿足控制需求，很好地解決了閉環(huán)控制中響應(yīng)快速性和控制穩(wěn)定性地矛盾。處于平衡態(tài)的該系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生較強(qiáng)干擾時(shí)，如系統(tǒng)瞬間來不及反應(yīng)，則料膜上的張力波動(dòng)可暫時(shí)由浮動(dòng)輥吸收。因此浮動(dòng)輥檢測是一種較為優(yōu)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(yùn)算系統(tǒng)的核心，它具有模塊化、高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，非常有利于進(jìn)行張力這樣復(fù)雜、高精度的運(yùn)算。在該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(dòng)進(jìn)行了補(bǔ)償，因此無論是在升降速還是在大小卷徑的運(yùn)行過程中張力都非常穩(wěn)定，即使在換卷時(shí)，張力過渡也非常平穩(wěn)。因此該系統(tǒng)已將張力波引起的套色損失減少到低程度。 
　�。�3）自動(dòng)卷徑運(yùn)算單元是將每次新上料卷的直徑通過卷徑自動(dòng)檢測裝置進(jìn)行自動(dòng)檢測，然后送入PLC進(jìn)行運(yùn)算的硬件及軟件的總稱。該單元采用雙段折線進(jìn)行卷徑模擬運(yùn)算，克服了進(jìn)口設(shè)備采用單段直線進(jìn)行卷徑模擬偏差較大的缺點(diǎn)，使得預(yù)驅(qū)動(dòng)的速度誤差更小，進(jìn)一步減小了自動(dòng)裁切時(shí)的張力擾動(dòng)。自動(dòng)卷徑運(yùn)算單元還設(shè)置了最小卷徑限制功能，當(dāng)新上料卷直徑小于某一個(gè)限制值時(shí)，PLC將限制自動(dòng)裁切動(dòng)作的繼續(xù)執(zhí)行，有利于保護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)不被損壞。 
　　（4）預(yù)驅(qū)動(dòng)控制及自動(dòng)裁切控制是實(shí)現(xiàn)新舊料卷進(jìn)行平穩(wěn)切換的關(guān)鍵，該部分動(dòng)作控制全部由PLC程序自動(dòng)完成，用戶只需操作兩個(gè)按鈕，便可自動(dòng)完成料架運(yùn)行、料架定位、裁切大臂抬起、預(yù)驅(qū)動(dòng)、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(dòng)作。