變頻器在印刷機(jī)械上的應(yīng)用

孫介蘭 侯茜耀 孫宇

摘 要：本文主要以富士變頻器在卷筒紙膠印機(jī)上的應(yīng)用，講述富士變頻器以其優(yōu)越的性能和特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用在印刷機(jī)械和各行各業(yè)，特別是富士變頻器低頻時(shí)的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速性能的穩(wěn)定性及其數(shù)字量輸入端子功能的充實(shí)，為印刷機(jī)械等設(shè)備的控制和調(diào)速提供了最佳的傳動(dòng)解決方案，從而提升了印刷機(jī)械的整機(jī)性能。

關(guān)鍵詞：富士變頻器；卷筒紙膠印機(jī)；正點(diǎn)動(dòng)/反點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

中圖分類號(hào)：TE965 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-02-00-01

隨著我們國(guó)家裝備制造業(yè)的發(fā)展，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，加工制造業(yè)對(duì)機(jī)電裝備產(chǎn)品的性能和要求也越來越高，為滿足裝備制造業(yè)的需求、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源提供了有效的保證，變頻調(diào)速技術(shù)就是其中之一；國(guó)產(chǎn)印刷機(jī)械在早期一般都是采用機(jī)械調(diào)速的方式實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，后期使用直流調(diào)速，來實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)械主驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性和傳動(dòng)要求，但由于直流調(diào)速電機(jī)的價(jià)格、體積、維護(hù)不方便等原因，隨著交流調(diào)速技術(shù)的成熟，已經(jīng)逐漸被交流調(diào)速和伺服驅(qū)動(dòng)所取代。

一、印刷機(jī)械主電機(jī)對(duì)變頻調(diào)速的功能需求

以卷筒紙膠印機(jī)為例，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)印刷品的制作過程，需要裝印刷版、清洗滾筒、裝紙帶等作業(yè)，從而主電機(jī)需要低速、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、高速額定全速運(yùn)行、緊急停止等動(dòng)作，以下是主電機(jī)調(diào)速的主要功能需求：

（一）速度指令給定方式采用增/減（UP/DOWN），從低速0HZ啟動(dòng)，主驅(qū)動(dòng)用UP逐漸升速到所需要的頻率，最高到50HZ（1500R/MIN）全速運(yùn)行，速度降低時(shí)采用DOWN。

（二）正點(diǎn)動(dòng)/反點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。用來滿足印刷機(jī)械裝印刷版、清洗滾筒等，需要變頻器在1HZ以下平穩(wěn)的啟動(dòng)和停止，不容許滾筒有爬行。

（三）主運(yùn)動(dòng)控制方式采用開環(huán)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制。用端子作為控制運(yùn)行命令源，使用一個(gè)正轉(zhuǎn)FWD。

（四）需要故障輸出信號(hào)和報(bào)警復(fù)位信號(hào)。

二、富士變頻器的性能和參數(shù)設(shè)置

變頻調(diào)速器在卷筒紙膠印機(jī)上，需要考慮的：一是正點(diǎn)動(dòng)/反點(diǎn)動(dòng)時(shí)防止爬行現(xiàn)象的發(fā)生，二是低速時(shí)要有足夠的低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

（一）富士G11S動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制變頻器，其全中文的操作菜單，可簡(jiǎn)單方便的對(duì)所需要的功能通過代碼進(jìn)行設(shè)置和編程，使復(fù)雜的控制簡(jiǎn)單化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的傳動(dòng)控制要求，具體的特點(diǎn)有：采用了富士獨(dú)自開發(fā)的控制方式，在0。5HZ時(shí)輸出200%的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。新方式的在線自整定，隨時(shí)隨地的檢測(cè)和核對(duì)電機(jī)參數(shù)的特性變化，實(shí)現(xiàn)高精度的速度控制。低速特性好，啟動(dòng)停止穩(wěn)定，調(diào)速范圍寬（0-400HZ）。

（二）富士G11S豐富的端子功能，能根據(jù)客戶的不同需求，設(shè)置及組合功能代碼，滿足客戶復(fù)雜的傳動(dòng)控制要求。輸入端子具有模擬量輸入調(diào)速和多步速度調(diào)速等方式，模擬量電流從4-20MA模擬量電壓從-10V---+10V，同時(shí)正反動(dòng)作可以切換，多步速度可以實(shí)現(xiàn)16步，加減速時(shí)間方式可以組合各有4種，應(yīng)用頻率設(shè)定1/頻率設(shè)定2，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)變頻器有兩種方式的速度指令給定。

關(guān)于直流制動(dòng)的參數(shù)應(yīng)根據(jù)不同的電機(jī)及調(diào)試效果進(jìn)行調(diào)整，載波頻率及音調(diào)也是要根據(jù)不同的電機(jī)進(jìn)行設(shè)定，電機(jī)參數(shù)根據(jù)不同印刷機(jī)使用的電機(jī)銘牌輸入，來達(dá)到最佳的調(diào)速目的。

三、定速運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算及使用變頻器時(shí)制動(dòng)能量的處理方式

（一）定速運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩一般計(jì)算式。在水平傳送負(fù)荷中，必須根據(jù)摩擦力輸出對(duì)應(yīng)的力量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在垂直升降和傾斜升降負(fù)荷中必須根據(jù)其重力輸出力量。

（三）使用變頻器時(shí)制動(dòng)能量的處理方式。1、直流制動(dòng)。目前通用變頻器都內(nèi)置了直流制動(dòng)的功能，直流制動(dòng)就是向異步電動(dòng)機(jī)施加一定的直流電，來抵消由于負(fù)載慣性產(chǎn)生的反電勢(shì)，提高變頻器的再生和制動(dòng)能力；有效的利用直流制動(dòng)不僅可以減少減速時(shí)的過電壓，而且也可以解決部分電機(jī)爬行現(xiàn)象的發(fā)生；同時(shí)富士變頻器在直流制動(dòng)[DCBRK]指令設(shè)置為ON時(shí)，使電機(jī)更為順利的啟動(dòng)，提升加速時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2、能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)也就是我們常說的通過制動(dòng)電阻、制動(dòng)單元，施行由于變頻器反復(fù)啟動(dòng)和停止，或是變頻器由于大的慣性力矩產(chǎn)生的能量，通過制動(dòng)單元的開關(guān)，將能量消耗在制動(dòng)電阻上的一種方式，這種制動(dòng)方式也是目前通用變頻器采用較多的方式。3、再生制動(dòng)方式。目前的通用變頻器都是經(jīng)過整流到直流，再由直流變?yōu)榻涣鞯姆绞?，進(jìn)行交流調(diào)速的，因而變頻器都可以通過共直流母線的方式進(jìn)行連接，富士RHC系列再生變流器不僅可以給變頻器提供一個(gè)共直流母線的電壓，而且也可以作為一個(gè)再生單元來使用，與變頻器相連接，在頻繁起動(dòng)和制動(dòng)、以及升降機(jī)等場(chǎng)合，可以將電機(jī)產(chǎn)生的流經(jīng)變頻器的反電勢(shì)全部回潰給電網(wǎng)，達(dá)到最佳的傳動(dòng)控制和節(jié)省能源的目的。

四、結(jié)束語

眾所周知，隨著科技的發(fā)展及技術(shù)的進(jìn)步，通過變頻器的應(yīng)用，可以提升機(jī)電產(chǎn)品的性能和加工制造業(yè)的生產(chǎn)能力，另外，富士變頻器內(nèi)置的RS485通訊、PG選件卡、同步運(yùn)行選件卡、及各種通訊選件卡，可以滿足不同的控制系統(tǒng)對(duì)調(diào)速的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]富士5000G11S/P11S操作說明書

[2]第四屆變頻器行業(yè)企業(yè)家論壇論文集