包装印刷自动套色系统中高性能变频器的应用

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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精确度要求越来越高。将各类先进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最为独特。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, 可以使系统获得最好的运动状态。

(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I/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

图1为凹版印刷机生产线的印刷过程简图(仅画出前面4个印刷单元)。印刷机由开卷机运行依次经过各印刷单元，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精确时应相互平行，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。

（待续）