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七色凹印机二级张力控制系统的改造分析

印刷机二级张力控制在印刷过程中至关重要，它直接影响到印品的套印精度。一级张力控制系统存在误差、机器运行速度的改变及外部客观因素影响造成的张力波动，都需要二级张力控制系统来调整。没有良好的二级张力控制系统，套印控制系统就无法消除张力变化造成的误差。

厦门五福印务有限公司从德国引进的KOCHSIEK七色凹印机，其二级张力控制系统采用SIEMEMS公司的可逆直流驱动系统，经过20年的使用，直流驱动控制装置、张力检测放大装置及外围控制元器件老化，故障频繁。但获得原配置的备件代价很高，外围控制器件多，加上直流电机本身固有的维护保养困难，不能满足生产与工艺的需要。

原机二级张力控制系统的控制原理

（1）张力检测与放大。为了消除印刷过程中纸张自身变形及走纸没有居中等因素的影响，在压力检测辊两端分别安装一个压力传感器，将检测信号分两路输入放大器，经过校正、调零及放大倍数调整后，消除张力辊自身重量及压力检测放大系统不一致等因素的影响后，取加权平均值作为实际张力输出。

（2）张力控制。设定张力、实际张力与张力偏置的差值，根据设定张力、实际张力实时差值的大小选择PI（可通过外部信号封锁）或PID控制模式，根据其应用于Infeed或Outfeed的具体要求设置，其输出作为速度环的辅助输入。张力偏置的设置范围可设置最大张力值的0～10％，目的是在机器准备阶段将机架间的纸张预张紧，消除机器启动时对纸张冲击造成的断纸。

（3）可逆变换器。常规速度电流双闭环控制模式。将张力环输出衰减至20％，与主机速度（速度给定）、测速电机信号一起构成完整的速度闭环反馈。整定次序是：在解除张力控制信号和速度环ID参数后，空载情况下，整定速度反馈分量及比例参数，ID参数交叉逼近。

（4）辅助电路。为各部件提供满足条件的电源，按照控制时序要求，检测各部件的工作状态，控制各部件的工作，提供欠流、过流、欠压、过压、过载保护。与主机的连锁保护与控制体现在：运行、停止及加减速连锁，张力过小时主机加速防止等保护。

改造总体方案

（1）基本利用原有的机械结构，进行电气控制系统更新。对机器的改动少，费用低，准备时间短，但联机调试时间长，原系统的可恢复性。

（2）重新制作大部分机构及全部电气控制系统，在原机器上增加必要机构，形成两套完整的张力控制系统。费用高，准备时间较长，安装空间限制，但对机器的改动少，可离线调试，花费的时间短，不存在原系统的恢复性问题。

功率放大与执行机构的选择方案

（1）直流可逆变换器+直流马达。技术成熟，稳定性及可控性好，可利用现有马达，费用低，但辅助控制电路较复杂，直流马达维护困难。

（2）交流变频器+交流马达。费用最低，辅助控制电路简单，马达维护容易，但用于四象限运行的技术不全面，低速稳定性及可控性差，不用于要求大范围、高精度控制的场合。

（3）伺服驱动器+伺服马达。稳定性及可控性好，辅助控制电路简单，马达容易维护，但费用最高。

Infeed二级张力控制系统改造方案

1．由于采用浮动辊张力检测结构，浮动辊位置设置点设置的实际上是张力平衡状态时浮动辊的位置，与张力设置值无关。 （1）配重式。由钢质浮动辊、浮动辊前后配重块支架及相应配重块组成。调节困难；浮动辊浮动时配重本身对张力造成冲击，张力控制精度受很大影响。 （2）气动式。由轻质铝合金浮动辊、精密调压阀或压控比例调节阀、缓冲气罐及低磨气缸（最好是膜式气缸）组成。将重力加速度对张力控制精度的影响降到最低。

Outfeed二级张力控制系统改造方案

1．压力传感器LX-100TD：两个100kgf的传感器，安装于张力检测辊两端。传感器检测到的是与检测轴线平行的压力或拉力分量，检测辊的两纸面夹角最好在90°以内；合力方向与检测轴线的夹角在30°以内。

2．张力控制器LE-40MTA-E：Mitsubishi Electric公司生产的张力控制器，张力检测输入只选用压力传感器，输出则用于控制多种执行部件。全数字化工程设置界面及自动检测功能，为工程运用提供了方便。

3．按照张力控制器及控制任务的要求完成接线后，系统已具备运行基本条件，首先进行自动参数调整：在自动工作参数设置屏上，输入尽大的阶跃干扰值。必要时还应进行工作参数的手工微调，提高系统性能。

积分系数越大，系统稳态性能越好，但动态响应越慢；比例系数越大，反应速度越快，但容易出现振荡，当偏差范围超过死区时，死区放大系数与比例系数同时起作用，因此，随死区放大系数的调整，应逐步缩小死区。

二级张力控制系统改造前后结构特点

1．改造前后两套张力控制系统并存，可随时互换，避免因改造工作失误而对生产造成的不良影响；

2．改造过程中对原机的较大改动可以在离线下进行，基本不会影响生产。

来源：制信网

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