【正文】 統(tǒng)，則收卷部分電動機力矩方程為： )(1 ?jdtp dMi rFM mfe ??? 張 控制系統(tǒng)綜述 張力控制不僅是印刷控制的必要組成，而且是核心部分，張力控制的效果直接關系到印刷質(zhì)量的優(yōu)劣，其控制系統(tǒng)如圖 13所示： 位置控制器 速度控制器 被控對象電位計 擺輥 張力模型*UU?主速度給定0nn?*n ?*vv?T?圖 13 張力控制系統(tǒng)簡圖 當工作 環(huán)境發(fā)生變化 (如材料松緊程度、機器運行速度、收放卷的直徑大小等 )，張力隨即改變，浮動輥的位置也發(fā)生變化，浮輥電位器反饋給 PLC的電壓隨之改變， PLC的 PID控制器將調(diào)整輸出指令，變頻器也就控制電機做出相應的加減速動作，以恢復張力的平穩(wěn)，閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 14所示。它具有極高的可靠性、豐富的指令集和內(nèi)置的集成功能、強大的通信能力和品種豐富的擴展模塊，在我國應用非常廣泛。 P L C 運行通訊設置 ， 允許接受中斷發(fā)送運行指令接受數(shù)據(jù)存儲 ， 變換子程序通訊設置子程序反傳指令子程序正傳指令子程序如果接受的首字符為S T X ， 接受存儲改字符接收存儲第二字符 ，校驗碼初始化接收存儲其他字符 ， 計算校驗碼直至接收到 ETX接收存儲第一個校驗字符接收存儲第二個校驗字符 ， 并檢查與 P L C 計算出的校驗碼是否相符主程序 子程序 中斷程序 圖 17 自由口通信程序框圖 主程序主要是調(diào)用通信設置子程序和各控制指令子程序，并發(fā)送各種運行和監(jiān)示指令。 最后感謝評閱本論文的各位老師，感謝他們對本人論文提出的寶貴意見。 PLC對變頻器進行運行狀態(tài)監(jiān)控、運行頻率設置、啟動、停止等操作。當前放卷料卷上的材料即將放完時，手動按回轉(zhuǎn)架上的“翻轉(zhuǎn)啟動／停止”按鈕，回轉(zhuǎn)架自動翻轉(zhuǎn)，到達初始位置時由于限位開關的作用自動停止，同時切刀擺臂落下。 在電機處于發(fā)電狀態(tài)下，放卷料卷所受動力矩為料膜張力所產(chǎn)生的力矩，阻力為電磁轉(zhuǎn)矩和阻力力矩，將多軸傳動系統(tǒng)等效為電機軸上的單軸系統(tǒng)，則放卷裝置加減速和穩(wěn)定工作時電動機力矩方程為： )(1 ?jdtp dMMi rF mfe ???張 式中 張F 料膜張力； 1r 料卷卷徑； eM 電磁轉(zhuǎn)矩； fM 阻力轉(zhuǎn) 矩； mp 極對數(shù)； ?空間角速度； i傳動比； J 單軸等效傳動慣量； J 由電動機的轉(zhuǎn)動慣量 0J 和料卷的等效轉(zhuǎn)動慣量 mJ 兩部分組成。由圖 6可知，根據(jù)力矩的平衡定理，當浮輥處于垂直位置時，料 膜的張力等于系統(tǒng)的設定張力，這樣，可以通過向氣缸內(nèi)充不同量的氣體，改交系統(tǒng)的設定張力，從而滿足印刷工藝的要求。此外，牽引環(huán)節(jié)還可以緩沖收放卷環(huán)節(jié)振動時對印刷部分產(chǎn)生的沖擊。 圖 2 變頻器的結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)通電以后， PLC即開始掃描各個輸入點的狀態(tài)，以及檢查通信口是否可用。 本課題的主要工作如下： 本課題以交流變頻驅(qū)動的凹版印刷機及其張力控制系統(tǒng)為研究對象，推導了擺輥檢測系統(tǒng)模型，迸一步完善了料卷轉(zhuǎn)徑和轉(zhuǎn)動慣量和實時擾動模型。 4．編寫出 PLC與變頻器自由 口通信協(xié)議，得出新型的控制方案。近十多年來，隨著新技術、新材料的不斷出現(xiàn)，特別是包裝、裝潢和建材工業(yè)的發(fā)展，給凹版印刷技術帶來更為廣闊的發(fā)展前景。 由 PLC和變頻器及其電機組成的印刷機控制系統(tǒng)，通過控制驅(qū)動印刷版筒的主電機以及放卷、入料牽引、出料牽引、收卷各個電機的線速度同步來達到張力穩(wěn)定，具有響應快速的特點，并且可以提供良好的設定功能，以滿足各種材料的工藝特性。 具體的自動放卷和自動接料的過程如下： (1)正常供料，新料卷貼上雙面膠帶，舊料卷快要放完時，讓回轉(zhuǎn)架反向轉(zhuǎn)動。 附屬裝置 本課題所研究的多色機組式凹 版印刷機的附屬裝置主要包括導向輥，浮輥和一些檢測機構(gòu)。 1v2vL T壓印膠輥 壓印膠輥版筒 版筒 圖 9 張力產(chǎn)生示意圖 收放卷裝置動力學模型 典 型的印刷機械傳動系統(tǒng)包括以下組成部分：電動機、聯(lián)軸器、齒輪傳動單元 (齒輪箱 )、滾筒。 印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計 PLCI/O分配 表 1 PLC的 I/O分配表 輸入 輸出 光電發(fā)射器 空轉(zhuǎn) 預備 運行 運轉(zhuǎn) 放卷 A 加速 放卷 B 減速 收卷 A 壓輥離 /合 收卷 B 停止 放卷正翻轉(zhuǎn) 放翻轉(zhuǎn)啟停 放卷反翻轉(zhuǎn) 光電接收器 放擺臂 放翻轉(zhuǎn)限位 放膠輥 放換軸 /接料 放切刀 收翻轉(zhuǎn)啟停 收卷正翻轉(zhuǎn) 收翻轉(zhuǎn)限位 收卷反翻轉(zhuǎn) 收換軸 /接料 收擺臂 變頻器故障 收膠輥 /切刀 電鈴 PLC硬件接線 PLC的硬件接線如 圖 15所示 ，圖中左側(cè)為輸入信號元件，包括按鈕 、限位開關等；右側(cè)為輸出執(zhí)行元件，包括中間繼電器、指示燈、電磁閥、交流接觸器等。在自由端口模式下，使用發(fā)送指令 XMT和接受指令 RCV，可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。本文主要完成了一下幾個方面的工作： (1) 在對張力控制系統(tǒng)進行理論分析的基礎上，建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型； (2)進行了 PLC和變頻器硬件部分的設計； (3)實現(xiàn)了 PLC和變頻器的自由口通信。 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計 16 參考文獻 [1] 西門子公司． SIMATIC S7200可編程序控制器系統(tǒng)手 冊． 2021年 2月 02版： 415． [2] 張燕賓．變頻調(diào)速應用實踐．北京：機械工業(yè)出版社． 2021： 6265． [3] 何煒德．塑料印刷入門．浙江科學技術出版社． 1999年 5月： 9192 [4] 郁漢琪主編，電氣控制與可編程序控制器應用技術 [M]．南京：東南大學出版社， 2021： 141154。通過指定的通信端口 (PORT)發(fā)送存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。按“壓輥離／合”按鈕，各個印刷單元的壓印膠輥壓下。最后一級傳動軸是小齒輪與滾筒同軸，且小齒輪與輸出軸相連，而齒輪箱的輸出軸是用來驅(qū)動兩個滾筒的。 擺棍 氣缸 圖 5 浮輥系統(tǒng)示意圖 由于本印刷系統(tǒng)沒有配備直接的張力檢測機構(gòu)和線速度實時檢測機構(gòu)，使得浮輥在張力控制系統(tǒng)中承擔著相當重要的作用。 (3)新料卷加速到同步， PLC程序根據(jù)人機界面上設定的新料卷直徑，以及當前機組的線速度給定，對新料卷進行加速，加速到與舊料卷同步。浮動輥上的電位器檢測當前浮動輥位置，亦即張力狀況，以模擬電壓信號反饋給 PLC； PLC根據(jù)任 務要求及自身程序，計算出相應輸出，通過自由 圖 1 張力系統(tǒng)示意圖 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計 3 口通信讀取變頻器工作狀態(tài)，并向變頻器發(fā)出指令，保證各個電機工作在同步狀態(tài)，使張力保持穩(wěn)定。無論在生產(chǎn)率方面還是在操作