西门子CPU模块6ES7513-1AL02-0AB0技术参数

   图1为凹版印刷机生产线的印刷过程简图(仅画出前面4个印**元)。印刷机由开卷机运行依次经过各印**元，进行各色的印刷和烘干，由收卷机进行收卷。每色印刷都会在印料的边缘印上以供套色用的色标，每个相邻颜色的标志线在套印**时应相互平行，垂直(纵向)相距20mm。图1中，光电扫描头S1检测由1单元和2单元印出的色标。如果相邻两色标间隙不等于20mm，则说明套印出现了偏差，偏差经微处理器进行运算，输出控制信号以驱动执行机构，使相应的套色修正辊ML上下移动来延长或缩短印料上一单元印刷版辊到该单元印刷版辊的行程来动态修正。各单元印刷套色以前一单元印出的色标为基础。   4 套色自动化系统简介与方案设计

    本系统由一台PC机,S7-200CPU214/EDC可编程控制器,MSD变频伺服系统组成控制核心,其结构如图2所示。  

图2控制系统硬件结构图

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    控制原理:整个传动系统由初轴头安装一台旋转编码器，随着传动系统的运转，编码器产生连续的脉冲信号，即每转一周发出n个脉冲，根据辊子周长可换算出20mm相当于多少个脉冲，此脉冲信号作为输入给定信号，通过PLC的I0.6口送到高速计数器HSC1中。每个色辊上装一台色标传感器，它可以检测到印品边缘上的色标，然后把检测到的印品上的色标信号转化为电脉冲信号，通过联接到PLC的输入端I1.0反馈到高速计数器HSC1的Reset中,PC机与PLC通过RS-485接口进行异步串行通信，PC机从PLC中读取这些数据和状态信号,由软件进行比较分析、运算、逻辑判断后,向PLC发出控制指令和数据，对执行机构输出控制量,调节色辊的相对位置,消除印刷错位。

    在整套印刷中，一般采用改变印版滚角的转动角度以达到调整印刷位置的目的，其闭环控制如图3所示。

图3控制原理图

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    图3中检测装置为色标传感器,它把检测到的色标信号转化为电脉冲送到PLC中,执行机构是交流伺服系统,它由PLC直接驱动,不需要任何外围电路。PLC把检测到的信号与存贮器预先测定好的标准值相比较得到偏差值，然后按运算规律根据脉冲偏差数算出该发出多少个脉冲

  1 引言

    在科学技术日新月异的当今时代，为满足现代人对商品包装精美化的要求，对包装印刷生产线的位置跟踪的**度要求越来越高。将各类**技术以群体综合应用方式应用于包装线上，以谋求实现包装印刷生产线高自动化、高效能已迫在眉捷。而全数字化交-直-交交流变频伺服驱动器MSD0421A控制精度高、响应速度快、抗干扰性强，将它与PLC一起应用于包装线上形成闭环位置控制器有非常重要的意义。它解决了包装印刷上靠人工进行初始定位难，定位误差大，动态调节慢，传动中易错位，套色较困难等许多问题。

    2 MSD系列全数字式交流伺服系统的特点、操作

    我们使用日本松下变频器是数字调速系统，采用了专用的数字信号处理器(DSP芯片)，硬件标准化，通用化，是一个多微处理器全数字化的闭环控制系统。系统软件中有操作系统、数据传输、监视、诊断及标准功能模块子程序等。在应用中采用图形编程语言，根据不同的传动系统结构，把系统所需要的模块调出并组接起来，就构成一个专用的传动系统。实际上它一种实时控制系统的可编程控制器，由于用微处理器作为控制系统的核心部件，不仅可以按照各种控制思想及数学模型进行在线地快速计算与控制,而且还有监视、显示、保护、故障自诊断及自复原等功能。

    2.1特点

    MSD全数字式变频器功能强大，适用于高性能位置控制器，它有38个参数设置，6种控制方式，其中脉冲串位置控制为独特。因为它使用一定频率的脉冲信号作为代表位置命令的输入信号，在复杂的工作现场中，它比模拟速度输入信号精度高，抗干扰性强。

    (1)MSD系列具有各种参数可以用来调节系统的特性和功能,正确设定这些参数,可以使系统获得好的运动状态。

    (2)监视功能,如偏差脉冲数监视、电动机转速监视、电动机转矩监视。

    (3)显示CNI/F的输入/输出控制信号状态。

    (4)显示故障原因及历史。

    (5)MSD系列内部的动态制动可用于紧停。

    (6)保护功能,如:过压保护、过流保护、过速保护等。

    (7)由计算机对MSD进行监视和操作。通过RS232C串行接口,可将计算机与MSD相连,并且由计算机对MSD进行控制和操作,用户可以通过计算机对所连的MSD进行参数设置和修改,也可以通过计算机的CRT来监视MSD的工作情况。

    2.2脉冲串位置控制误差的操作

    (1)试运行时电机轴上不加负载，由于电机加减速有冲突，必须固定电机。

    (2)如果用带制动器的电机则先释放制动器。

    (3)在没有加主电源前,先加DC12~24V电压。

    (4)加主电源到驱动器。

    (5)当SERVO-ON时,电机就处于待运行状态。

    (6)在位置控制方式时,使偏差计数器零信号CL释放,使脉冲指令禁止信号INH释放,电机就处于SERVO-LOCK状态。

    (7)置参数NO.02为零,此方式是位置(脉冲串)控制方式。

    (8)设置参数NO.29为参数值,电机转速正比于输入脉冲频率f×P25/P26×P27=2500×4×n/60。

    3 包装印刷自动套色原理

    套印出现误差有诸多原因，例如导辊和压辊的平行度转动不灵活，运动平衡不良，张力的波动，印料厚薄不均，印料热变形及印版辊的直径误差等，这种套印偏差在性质上是连续变化的，而偏差量也不是定量[4>。所以必须不断地监视套印误差并及时加以修正，人工套色时通常由印刷工肉眼观察套印误差，凭经验手动调节修正辊的移动来补偿套印误差，因而大大限制了印刷速度及套色精度，而采用自动套色系统则可以提高印刷速度和套色精度。    

图1凹版印刷机印刷流程图

  青岛海湾大桥（北桥位）是国家高速公路路网规划中的“青岛至兰州高速（M36）”青岛段的起点，也是我市道路交通规划网络布局中，胶州湾东西岸跨海通道中的“一路、一桥、一隧”重要组成部分。海湾大桥的建设，将实现半岛城市群区域内各中心城市之间形成“四小时经济圈”，区域内中心城市与本地市内各县市形成“一小时经济圈”的道路网络规划目标。下面介绍下深圳威科达V7系列变频器在青岛海湾大桥建设工地龙门架行走部分的应用实例。

    1、工艺要求：

    为了提高生产效率，要求龙门架在提升和放料时具有快速的工艺要求，即在物料吊起或放下时，前3∕5的行程用快速，以提高工作效率，后2∕5的行程时又要求慢速，以求准确到位和减少物料的晃动。原龙门架行走电机系统用的是双速锥转电动机，用快速来保证物料快速到达运行目的的相近处，后采用慢速接近目的地，以保证能准确到位。

    2、原控制系统的不足:

    2.1整个线路用继电器来实现，线路复杂，处理故障时间长，不便维修。

    2.2速度不可调节，无法满足日益发展的生产需要。

    2.3使用锥转双速带刹车电动机，由于频繁的启动、停止，在使用了几年后，明显的故障已经出现，刹车块容易损坏，维修量大。由于刹车原因，电机也容易烧毁。为此提出改造。

    3、改造方案；

    为了达到既能提高生产效率，同时又能降低改造成本、维修成本和工作量，我们采用了深圳威科达V715KW变频器与三菱FX系列PLC配合进行了改造，利用变频器的多段速和UPDOWN功能来调节速度，提高生产效率。原理图如下：    

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    PLC的Y0为慢速位，Y1为UP频率上升端子，Y2为DOWN频率下降端子，Y3为正转信号，Y4为反转信号。

    其控制过程为：

    当物料吊起时，Y3正转动作，KM1,KM2闭合，电磁抱闸脱开，龙门吊开始正向移动，其移动速度可以由Y1,Y2端子来调节。当将要到达目标位置时，减速行程开关动作，Y0慢速位闭合，龙门吊切换至慢速运行；到位后，Y0,Y3断开，KM1,KM2断开，电磁抱闸抱死，龙门吊停车卸下物料。

    同样，当龙门吊放下物料返回时，Y4反转端子闭合，KM1,KM2闭合，电磁抱闸松开，当到达减速位时，多段速减速端子Y0闭合，龙门吊减速行驶，到达停车位后，Y4,Y0断开，KM1,KM2断开，电磁抱闸抱死，龙门吊停车吊起物料。

    4VEC-V7变频器调试的参数：

    根据龙门吊的现场工艺的要求，所调的变频器参数是：变频器运转模式F00=0

    运转指令来源F01=2

    主运行频率设定F02=0

    高运行频率F03=50

    加速时间F13=10

    减速时间F14=10

    停车方式F17=1

    直流制动电流F24=

    多功能输入1F34=8

    多功能输入2F35=9

    多功能输入3F36=0

    多功能输出端子F39=9

    段频率设定F45=20

    5台使用VEC-V7变频器后的对比效果：

    5.1控制电机的启动电流

    当电机工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流，这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量从而降低电机的寿命，而使用威科达V7变频调速则可以在零速零电压启动，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作，能充分降低启动电流提高绕组承受力，电机的维护成本将进一步降低，电机的寿命则相应增加。

    5.2降低电力线路电压波动

    在电机工频启动时，电流剧增的同时电压也会大幅度波动，电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如传感器接近开关和接触器等均会动作出错，而采用变频调速后由于能在零频零压时逐步启动则能大程度上消除电压下降。

    5.3较好的节能效果

    由于电机功率与电流和电压的乘积成正比,那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动时所需要的功率；终的能耗也是与电机的转速成立方比的，因为龙门吊的移动速度达不到工频，所以大大降低了用电量。

    5.4降低机械的损耗

    龙门吊通过工频启动时，对电机或相连的机械部分都会产生剧烈的振动，这种振动将会加剧机械磨损，损耗降低机械部件和电机的寿命；而变频调速在零速启动时可按照加速时间与加速曲线进行平滑地进行加速，减轻了机械部分的震动，延长了机械部件和电机的寿命。

    5.5简洁的控制部分

    运用变频调速能优化工艺过程并能根据龙门吊工艺过程，通过远控PLC可编程控制器来实现速度变化和改变运行方向。简化了控制线路，减少了电气系统的维修量。

    6、结束语：

    该系统在实际生产中，运行稳定，可靠，相应速度快，大大提高了生产效率，同时故障率也非常的少，降低了维修量和成本，具有明显的经济效益。