一、 引言

    在药品、手机充值卡等所使用的防伪标志都是通过转移印刷机印在特定的介质上，转移印刷机所使用的印版为模压机所压出的薄膜。模压机先对薄膜进行处理后再进行压印，从而在薄膜上形成具有立体感的图像。模压机由压印、展平、牵引和收卷四大部分组成，其中的展平和收卷两部分必须要用张力控制，而且能根据生产材料的不同进行调整，收卷部分还要计量产品的厚度并完成自动停机控制，实现半无人化操作。

    SB80系列变频器是成都森兰变频器制造有限公司自主开发的一款多功能工程型矢量控制变频器，它以其强大的功能模块及灵活的编程方式使得用户能得心应手随意组合，从而实现各种运动控制。

二、 系统分析与构成

2.1  控制方案分析

    模压机的收卷部分承担两个任务：一是产品的厚度计算和停机控制，二是负责产品的收卷控制。系统要求收卷部分运行平稳、张力稳定、无抖动、无爬行、无异常声音；收卷的直径为：150mm-1250mm；最大直径时重量为：2.4T；压印速度为0-75m/min可调整。这种机器收卷直径的跨度大、负载惯性大、收卷的好坏直接影响到产品的优劣，对控制要求较高。经过对系统的分析，决定采用变频器控制收卷张力，这样可以简化系统构造、提高整机性能。由于收卷直径要从最小150mm到最大1250mm，并且产品重量大，如果用恒张力作收卷控制会造成收卷内侧起皱的现象从而影响产品质量，所以变频控制收卷张力必须加锥度，即根据要求作一定的张力变化，解决因恒张力收卷而产生的内侧起皱问题。

    模压机的展平辊用于将压印后的薄膜拉直并附于一定的张力使其平整，以便能通过牵引辊。展平辊要求使用恒张力控制，在系统变速过程中要无抖动、张力恒定、无异常声音。根据以上的要求，变频器取版辊速度作为前馈，算出版辊与展平辊之间的转速比后再设置变频器的前馈速度增益，变频器用模拟转矩限幅控制张力。系统的结构组成如图1所示

2.2  系统的组成

    系统由一台可编程控制器和触摸屏作为控制主体，两台安川伺服单元作为版辊驱动和牵引辊驱动，两台森兰SB80B系列变频器分别作为展平辊驱动和收卷控制驱动；变频器型号分别为：

1） 收  卷：SB80B-5.5T4 （用张力传感器作张力闭环控制，同时完成卷绕厚度计算和停机控制）

2） 展平辊：SB80B-2.2T4  (用转矩控制张力变化)

    森兰SB80B系列变频器内置两个多功能比较器、两个逻辑单元、两个定时器、一个计数器（其高速计数方式可对300KHz的脉冲信号进行计数，计数器的实际值和设定值之间的偏差可以通过PU菜单进行查询）、四个算术单元和一个数字低通滤波器等完善的可编程单元使得实现上述要求并不难。

2.3  系统的实现

图2是以森兰SB80B变频器为控制核心的收卷控制部分，

    为了达到系统要求的实时响应和控制精度，变频器采用有PG速度反馈矢量控制方式，由光电开关输入到计数器完成产品厚度计算，并通过变频器模拟输出给PLC作为触摸屏的厚度显示，并用于张力锥度的计算和停机控制。由张力传感器检测被卷物体张力并反馈回变频器作为张力控制的依据，由PLC给出信号送到变频器模拟输入端子AI2作为初始张力设定参考，而实际设定张力由算术单元1计算得出。算术单元1将PLC送来的设定张力信号与收卷卷径信号进行乘法运算，并将计算的结果作为变频器PID控制器的目标值，从而达到张力锥度控制的目的。计数器设置一个指定计数值作为与实际计数值进行比较，当实际计数值到达指定计数值时变频器输出一个开关量信号到PLC，由PLC控制系统停机；计数器再设置一个设定计数值作为产品厚度显示校准和控制张力锥度变化斜率，计数器偏差值从变频器端子AO1输出送到PLC作厚度显示。

变频器参数设置如表一所示：