6ES7331-7KB02-0AB0供应

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1 引言

    目前，电气控制新技术已经广泛应用于国产单张纸平版印上，如PLC、触摸屏、变频器等。这些新型单张纸平版印与若干年前旧型的设备相比，具有性高、节能、功能完善等优点，而在当前许多印刷企业里，老旧型号的单张纸平版印仍拥有相当大的数量。如果对它们改造，将PLC、触摸屏全部使用上，需改大量的线路，几乎相当于重新制作电气控制系统。若只针对单张纸平版印主传动部份使用变频器去改造，线路变动小，工作量少。既保留了原有继电接触控制简单、实用的特点，又充分发挥了变频器、节能的优势，改造的。以下就变频器在国产单双色单张纸平版印改造中的应用，谈一些体会。

    2 印刷机运转控制的工艺特点

    要使得变频器驱动变频电机能良好地应用于印，满足生产工艺的要求，要清楚印刷机运转控制的工艺特点，它对变频器的功能提出什么样的要求，然后选择何种型号的变频器，以及如何具体地改造对接原有的线路。

    单张纸平版印的运转是由电机通过皮带传动、齿轮传动、链传动带动整机的，各滚筒、牙排、机构之间由机械的连接配合协调动作，所以控制了主传动的电动机就控制了全机的运行状态。在机械调节、检查、安装拆卸PS版和橡皮布、清洁机器时，都需要以手动点车方式控制机器正反向运转，大约4r/min的速度比较合适。在印刷暂停期间，为了保证PS版不损坏，墨不干燥，要使机器以相同的速度长车运转。机器开始正式印刷生产时，有一个初始速度，约3000转/小时。当输纸机开始输纸后可以加速，使机器以较高的速度生产，一般是6000～8000转/小时。为了适应不同的生产速度要求，可通过一个调速电位器对高速进行调节，速度的实际值可以通过速度表指示出来。从印刷的高速降到初始印刷速度，有两种情况。一是手动按钮降速，另一是印刷过程中检测到纸张故障，如歪张、无纸、双张等使印刷机自动减速运行，各部分相应地做出协调动作，如离压、停水、离墨、停止输纸等。在生产结束时，按下停车按钮，机器相应地以自由停车方式平缓地停止运转。此外，为了保证人身，在印刷机的危险部位安装有保护开关或急停按钮，只要这些开关动作，机器无论处于何种状态，都要立即停止，全机紧急制动。

    3 对变频器的功能的要求

    （1）要有三段速度控制、方向控制功能，以满足正反点车、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;

    （2）高速运转的速度值可变，是通过手调电位器方式进行无级调速，以适应不同工艺要求;

    （3）机器运转要有速度指示，使操作者明确当前运转状态;

    （4）机器的加、减程要平稳，快慢适当，做到速度变换时及时平滑无冲击，变频器本身有故障时也要使全机停止运转。

    4 变频器的参数选择

    根据这些要求可知，绝大多数变频器都可满足，针对所用的场合，选择通用型变频器。电压容量的选择根据所接电源和原机所用的电机。此处使用400V等级，单色机用5.5kW、双色机用11kW的变频器，市场上变频器的种类繁多，一般选择品良的主品，如三菱A540系列、安川G5、台达等，这些产品虽然价格较高，但质量。

对于一台印刷机上电气部件来讲，宁肯一次性投入较大，避免日后经常故障带来的麻烦。当然，如果对变频器其它的质量、性能指标有把握，也可以选择，这样可以节省一些。有了变频器硬件以后，要设定其内部参数。就速度方面的参数来讲，可将点动频率设为2.5Hz，初始印刷速度25Hz，高速60Hz左右。以下以三菱变频器A540系列400V、11kW产品为例，描述一下它的具体接线及与旧型印刷机的改造连接，两者线路如附图所示，相关的注意事项如下。

    （1）原印刷机的主传动装置是电磁调速（滑差）电机、低速电机及离合器、制动器等机构都拆除不用，用一台上海通太电机公司生产的变频调速电机代替，该机11kW/380V自带三相断电制动器及冷却风扇。原电机的安装底座可以利用，原电机的皮带轮也可拆下装在新电机轴上。

    （2）因原主电机、低速电机已拆，所以配电箱内的接触器KM1，KM2，KM3主触点的接线可以拆除。将其余的可用触点按照新线路加以利用，作为变频器控制信号的开关触点。因为原来继电器的触点可能会存在使用时间较长，接触不良的状况，予以换新。变频器正向输入端STF，反向输入端STR，中速端RM，低速端RL，复位端MRS，公共端SD接线需将相关触点串并联进行组合，以满足三段调速要求。

    （3）原有的电磁调速器ZLK-11也拆除，正好可以利用其安装位置制作一个合适的调速显示盒，利用一个1KΩ/ZW的绕线电位器接入模拟信号输入端口——10E，2.5，用一只满量程10V的直流电压表并联在2.5端，变换一下表盘内的指示单位，可指示变频器的指令速度。

    （4）将变频器内部的报警常闭触点B、C连接端串入原控制线路KA1的串联回路，使其动作后具有整机急停的功能。

    （5）控制主电机的接触器KMa并接在原线路KA1旁。若有报警即释放，断开主电机回路，同时KA1常闭触点闭合，复位变频器，禁止输出。冷却风扇，电磁刹车的接触器KMb线圈的连通有两条支路，一是串入KMa常开触点与KMa并联，另一路是与电源之间串入盘车开关的常闭触点。正常时该支路断开，在需要手动摇车时，电源经过开关也使KMb通电，刹车松开可摇车。

    （6）变频器的安装位置有两种方式。一是另外制作一只控制箱，放置在飞达输纸板下部适当位置，另一种是如果控制柜离墙或柱子较近，可交将控制箱固定在墙或柱上，通过线束穿管与原控制柜连接。

    5结束语

    经过以上步骤，笔者成功改造了一台旧式J2205单张纸双色平版印，改造后机长反映速度稳、调速准、节能，维修人员也感觉性高，几乎不需格外维护。我们实际测量了改造前后印刷机生产时所消耗的电流，做出比较测算，得出至少节能30%以上的结论。如附表所示:以每天生产20小时，1年以280天计算，一年可省电16800kWh，以每千瓦小时电0.7元计，一年仅电费就可省下1176，此外，以前低速离合与制动使用的电磁离合器由于工作环境差，易损坏。以每年换4个，每个25计，又可节省100。我们购买变频器花费780，变频电机800，加上所需的一些电线、继电器等总计约1600。投入与产出一比，不到一年半就可收回全部投资。当然，这还不包括改造后生产率提高，印刷品质量改善所带来的间接效益。

   典型的自动恒压供水系统的结构框图如图1所示；系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器（PLC）的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确定泵组的水泵的循环运行，以提高系统的稳定性及供水的质量。 

3.系统功能

    该系统选用FR-500日本三菱变频器。该系统中具有功能：

3.1自动切换变频/工频运行功能

    变频器提供三种不同的工作方式供用户选择： 

    方式0：基本工作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率：控制其他辅助泵启停。即当变频器的输出频率达到大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到小频率时则停止后启动的辅助泵。由此控制增减工频运行泵的台数。 

    方式1：交替方式，变频器通常固定驱动某台泵，并实时根据其输出频率，使辅助泵工频运行，此方式与方式0不同之处在于若次泵启动的顺序是泵1→泵2，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为泵2→泵1。

    方式2：直接方式。当启信号输入时变频器启动台泵当该泵达到频率时，变频器将该泵切换到工频运行，变频器启动下一台泵变频运行，相反当泵停止条件成立时，先停止启动的泵。

3.2 PID的调节功能 

    由压力传感器反馈的水压信号（4-20MA或-5V）直接送入PLC的A/D口（可以通过手持编程器），设定给定压力值，PID参数值，并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制，系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。

3.3“休眠”功能 

    系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水（如夜晚）情况，为了节能，该系统设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当变频器频率输出其下，变频器停止工作，2＃、3＃泵不工作，水泵停止（处于休眠状态）。当水压继续升高时将停止1泵，当水压下降到一定值时将先启动变频器运转2＃泵或3＃泵，当频率到达一定值后将启动1＃泵调节2＃或3＃泵的转速。

“休眠值”变频器输出的下限频率PR507设置。  

“休眠确认时间”用参数PR506设置，当变频器的输出频率休眠值的时间如小于休眠时间td时，即td＜tn时变频器继续工作，当td＞tn时变频器将进入休眠状态。

“唤醒值”由供水压力下限启动，当供水压力下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作。 

经测试“休眠值”为10HZ。 “休眠确认时间”td:20s “唤醒值”70%

3.4通讯功能 

    该系统具有计算机的通讯功能，PLC变频器均提供有RS232或485接口PLC可选用西门子的S7-200计算机可以与一套或多套系统进行通讯，利用计算机同时可以监测：电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。 

   此外该系统还具有手动/自动操作，故障报警，运行状态，电流，电压、频率状态显示缺水保护等功能。 

4.运行特征

    以三台水泵的恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程控制器控制变频器软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状态，其转速逐渐升高，当供水量Q<1/3Qmax时（Qmax为三台水泵全部工频运行时的大流量），可编程控制器CPU根据根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转速，以保所需的供水压力。当用水量Q在1/3Qmax，当外供水量减少至1/3Qmax

5.系统经济效益分析及系统优点

5.1经济效益分析 

    变量泵的功率N1、供水量Q1与泵转速n 1三者的关系如下式： N1/Q1=（n 1/n）3 Q1/Q= n 1/n 式中Q—额定流量，Q1
5.2系统优点 

5.2.1恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。

5.2.2由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。 

5.2.3因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。 

5.2.4水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。 

5.2.5由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常

目前，电气控制新技术已经广泛应用于国产单张纸平版印上，如PLC、触摸屏、变频器等。这些新型单张纸平版印与若干年前旧型的设备相比，具有性高、节能、功能完善等优点，而在当前许多印刷企业里，老旧型号的单张纸平版印仍拥有相当大的数量。如果对它们改造，将PLC、触摸屏全部使用上，需改大量的线路，几乎相当于重新制作电气控制系统。若只针对单张纸平版印主传动部份使用变频器去改造，线路变动小，工作量少。既保留了原有继电接触控制简单、实用的特点，又充分发挥了变频器、节能的优势，改造的。以下就变频器在国产单双色单张纸平版印改造中的应用，谈一些体会。
  
2印刷机运转控制的工艺特点
  
    要使得变频器驱动变频电机能良好地应用于印，满足生产工艺的要求，要清楚印刷机运转控制的工艺特点，它对变频器的功能提出什么样的要求，然后选择何种型号的变频器，以及如何具体地改造对接原有的线路。
  
    单张纸平版印的运转是由电机通过皮带传动、齿轮传动、链传动带动整机的，各滚筒、牙排、机构之间由机械的连接配合协调动作，所以控制了主传动的电动机就控制了全机的运行状态。在机械调节、检查、安装拆卸PS版和橡皮布、清洁机器时，都需要以手动点车方式控制机器正反向运转，大约4r/min的速度比较合适。在印刷暂停期间，为了保证PS版不损坏，墨不干燥，要使机器以相同的速度长车运转。机器开始正式印刷生产时，有一个初始速度，约3000转/小时。当输纸机开始输纸后可以加速，使机器以较高的速度生产，一般是6000～8000转/小时。为了适应不同的生产速度要求，可通过一个调速电位器对高速进行调节，速度的实际值可以通过速度表指示出来。从印刷的高速降到初始印刷速度，有两种情况。一是手动按钮降速，另一是印刷过程中检测到纸张故障，如歪张、无纸、双张等使印刷机自动减速运行，各部分相应地做出协调动作，如离压、停水、离墨、停止输纸等。在生产结束时，按下停车按钮，机器相应地以自由停车方式平缓地停止运转。此外，为了保证人身，在印刷机的危险部位安装有保护开关或急停按钮，只要这些开关动作，机器无论处于何种状态，都要立即停止，全机紧急制动。
  
3对变频器的功能的要求
  
（1）要有三段速度控制、方向控制功能，以满足正反点车、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;
  
（2）高速运转的速度值可变，是通过手调电位器方式进行无级调速，以适应不同工艺要求;
  
（3）机器运转要有速度指示，使操作者明确当前运转状态;
  
（4）机器的加、减程要平稳，快慢适当，做到速度变换时及时平滑无冲击，变频器本身有故障时也要使全机停止运转。
  
4变频器的参数选择
  
    根据这些要求可知，绝大多数变频器都可满足，针对所用的场合，选择通用型变频器。电压容量的选择根据所接电源和原机所用的电机。此处使用400V等级，单色机用5.5kW、双色机用11kW的变频器，市场上变频器的种类繁多，一般选择品良的主品，如三菱A540系列、安川G5、台达等，这些产品虽然价格较高，但质量。
  
    对于一台印刷机上电气部件来讲，宁肯一次性投入较大，避免日后经常故障带来的麻烦。当然，如果对变频器其它的质量、性能指标有把握，也可以选择，这样可以节省一些。有了变频器硬件以后，要设定其内部参数。就速度方面的参数来讲，可将点动频率设为2.5Hz，初始印刷速度25Hz，高速60Hz左右。以下以三菱变频器A540系列400V、11kW产品为例，描述一下它的具体接线及与旧型印刷机的改造连接，两者线路如附图所示，相关的注意事项如下。
  （1）原印刷机的主传动装置是电磁调速（滑差）电机、低速电机及离合器、制动器等机构都拆除不用，用一台上海通太电机公司生产的变频调速电机代替，该机11kW/380V自带三相断电制动器及冷却风扇。原电机的安装底座可以利用，原电机的皮带轮也可拆下装在新电机轴上。
  
（2）因原主电机、低速电机已拆，所以配电箱内的接触器KM1，KM2，KM3主触点的接线可以拆除。将其余的可用触点按照新线路加以利用，作为变频器控制信号的开关触点。因为原来继电器的触点可能会存在使用时间较长，接触不良的状况，予以换新。变频器正向输入端STF，反向输入端STR，中速端RM，低速端RL，复位端MRS，公共端SD接线需将相关触点串并联进行组合，以满足三段调速要求。
  
（3）原有的电磁调速器ZLK-11也拆除，正好可以利用其安装位置制作一个合适的调速显示盒，利用一个1KΩ/ZW的绕线电位器接入模拟信号输入端口——10E，2.5，用一只满量程10V的直流电压表并联在2.5端，变换一下表盘内的指示单位，可指示变频器的指令速度。
  
（4）将变频器内部的报警常闭触点B、C连接端串入原控制线路KA1的串联回路，使其动作后具有整机急停的功能。
  
（5）控制主电机的接触器KMa并接在原线路KA1旁。若有报警即释放，断开主电机回路，同时KA1常闭触点闭合，复位变频器，禁止输出。冷却风扇，电磁刹车的接触器KMb线圈的连通有两条支路，一是串入KMa常开触点与KMa并联，另一路是与电源之间串入盘车开关的常闭触点。正常时该支路断开，在需要手动摇车时，电源经过开关也使KMb通电，刹车松开可摇车。
  
（6）变频器的安装位置有两种方式。一是另外制作一只控制箱，放置在飞达输纸板下部适当位置，另一种是如果控制柜离墙或柱子较近，可交将控制箱固定在墙或柱上，通过线束穿管与原控制柜连接。
  
5结束语
  
    经过以上步骤，笔者成功改造了一台旧式J2205单张纸双色平版印，改造后机长反映速度稳、调速准、节能，维修人员也感觉性高，几乎不需格外维护。我们实际测量了改造前后印刷机生产时所消耗的电流，做出比较测算，得出至少节能30%以上的结论。如附表所示:以每天生产20小时，1年以280天计算，一年可省电16800kWh，以每千瓦小时电0.7元计，一年仅电费就可省下1176，此外，以前低速离合与制动使用的电磁离合器由于工作环境差，易损坏。以每年换4个，每个25计，又可节省100。我们购买变频器花费780，变频电机800，加上所需的一些电线、继电器等总计约1600。投入与产出一比，不到一年半就可收回全部投资。当然，这还不包括改造后生产率提高，印刷品质量改善所带来的间接效益