6ES7332-7ND02-0AB0型号参数

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1、前言

    在科学技术日新月异发展的今天，为满足人们对商品包装多样化、精美化的需要，对包装印刷传动系统的自动化要求、位置跟踪精度要求越来越高。将微电子技术、信息处理技术、新传感技术、激光技术以及新工艺与新材料等应用于印械，实现智能化、高自动化、能化，是现代印刷机械的发展方向。

    2、包装印刷机械现状

    我国的包装印刷机械，特别是凹印生产线起步较晚，基础比较薄弱。根据有关资料统计，我国现有的约300台烟包凹印生产线，几乎全部从欧、美．日或澳大利亚等工业发达国家进口。其中绝大部分于上世纪90年代引入，一般使用八九十年代的技术，有的甚至是六七十年代的技术，设备具有以下特点。

    (1)设备的控制电路一般都采用可编程序控制器(PLC)或计算机控制，就这一点来讲。还是比较的。

    (2)传动装置一般采用直流调速电机，有些六七十年代的设备采用的还是滑差调速电机。主传动通过一台直流调速主机(或一台交流调速主机)驱动一根机械轴，再通过这根机械轴把各色组单元以及模切单元连在一起，同步转动。这种机械通轴结构直至现在仍是卷筒纸凹印机普遍采用的传动形式。

    (3)套准装置一般采用步进电机带减速器机构(包括差速器、无级变速器等)。

    (4)张力控制装置一般也采用步进电机带减速器机构。

    近年来，电子技术和微电子技术以惊人的速度向前发展，随之也带动了交流传动技术的进步。近代交流传动技术的发展经历了二十多年，目前正成为电气传动的主流，一直被直流传动所占据的众多领域已被交流传动所。

    3、机械通轴结构的缺点

    卷筒纸烟包六色凹印机可以在卷筒纸上印刷1—6种颜色。由于卷筒纸凹版印刷速度快、层次再现丰富、质感好，因而得到了广泛使用。但它对机械制造精度要求很高．特别是由于纸张易受温湿度影响而变形、伸缩，即使套印调节机构制造得非常精细，各部分动作又非常协调准确，但如果自动化程度不高，仍难以避免套印不准，不能保证产品质量。国内大部分卷筒纸凹印设备一般采用机械通轴结构，需要靠人工进行套印预定位，操作复杂，定位误差大，动态调节慢。预不准导致设备需要很长的带纸运行时间，从而产生许多废品。

    4、交流伺服传动的优势

    为了解决上述问题，欧美等国一些的印制造企业已利用现有的交流伺服传动技术研制出电子无轴卷筒纸凹印机。与传统的有轴{机械轴)传动凹印机相比，电子无轴卷筒纸凹印机取消了印元间的机械通轴结构，每一个印元都采用AC矢量变频电机立驱动，由电机直接带动印版滚筒，并调整印版滚筒的相位来实现纵向套准，同时由一个步进电机来驱动印版滚筒的横向移动从而实现横向套准。这样的设计带来了以下几个显著优点。

    (1)省掉了许多机械传动环节，使因机械磨损而降低套印精度的可能降至，增加了性．减少了维修保养成本。

    (2)套准时间很短，响应速度快。

    (3)提供了特有的预对版功能，当印版滚筒装入印元后，通过传感器来检测印版滚筒上的零位标记，驱动马达会自动将印版滚筒转动至预设零位。设备通过电机空运转即可实现预套准操作，不必带纸运行，故预套准过程废品很少．此外由于无轴传动系统对印版滚筒相位的控制精度高，信息交换快，可实现的高速套准，因此在高速印刷状态下仍能获得比机械轴凹印机高得多的套准精度。

    5、改造方案

    我公司是红塔集团投资兴建的烟包印刷厂，拥有一条从法国小森——尚邦公司引进的NL650型六色凹版连线模切印刷生产线。这台印所采用的技术基本上体现了当时的技术水平，控制电路采用西门子PLC，套印电路采用尚邦公司的RNP93系统。主传动使用一台直流调速电机通过一根机械轴将动力传到各印刷色组和模切站，各单元的套印(位置随动和补偿)采用步进电机加差速器的结构，因而无法避免上述机械通轴凹印机的缺点。此外还有以下不足。(1)主电机采用直流调速电机，炭刷和换向器的维护成本高。

    (2)齿轮箱和无级变速器不仅是易磨损的零部件，维修成本高，而且不可避免地存在机械间隙．当步进电机根据套印指令做出的调整通过这些机构到达印版时，会有所损失，严重时引起振荡。

    (3)上述设备已使用近10年的时间，许多零部件厂家已不再生产，给维修带来很大困难。

    这些问题已经影响到公司的长远发展，本文即想探讨采用交流伺服系统来改造这台印刷机的可能性。

    与步进电机相比，交流伺服电机具有以下明显的优异性能。

    (1)控制精度大大提高。

    (2)低频特性增强。

    (3)矩频特性好。

    (4)速度响应性能、控制性能(闭环控制)和过载能力大大提高。

    5.1总体改造方案

    （1）拆除直流调速主机和机械通轴、差速齿轮箱、步进电机等所有主传动和步进伺服传动零部件，用7组立的交流伺服电机单元取代上述部件来实现传动和位置补偿功能。这里说的7组单元是6个色组加1套模切单元，如果算上2组张力单元则应该是9组，因此轴数会因不同的机型改造方案而不同。

    （2）7组交流伺服电机单元通过免维护减速器(速比为5：1或10：1)直接与印版轴或模切轴相连，把电机到版轴之间的机械传动环节减至少，并实现7轴立伺服驱动。

    5.2具体改造方案

    从图1可以看到，设备改造前的传动及套印结构是一台35kW的直流调速电机通过一根长轴将6个印元连接在一起。改造方案是将图1中虚线部分的结构拆除，改造成如图2所示的结构。

    印版电机驱动单元拟采用乐公司的Ecodrive型智能交流伺服驱动器和配套的MHD交流伺服电动机。其中伺服驱动器内部带有电流环、速度环和位置环(本次改造不使用位置环)，电机轴速度和位置元件是伺服电机自带的2500旋转编码器(4倍频)。利用伺服驱动器上的二编码器接口来实现多轴速度跟随和同步，同步结构如图2中虚线部分所示。

    实际上，印刷机的同步控制包括两方面的内容，一方面是各印版轴转速的同步，另一方面是印刷套印同步控制，即通过光电扫描器检测印刷码刻线的实际位置，并与理论位置进行比较，输出脉冲信号(正转或反转)给执行机构(改造前是步进电机)进行位置调整，它构成了同步控制的外环。

    采用伺服控制器在速度方式下对印版电机进行控制．仅能获得很好的动态特性。但在印刷过程中，由于各电机伺服驱动器特性上或多或少存在差异，因而长期运行过程中必然有累积误差，而上述外环控制就是为了解决这个问题。

    内部速度环主管各轴速度的同步，要求有良好的动态性能，各种扰动给内部速度环带来的误差可以通过外环控制加以，外部位置环保证了稳定性和套印精度，如图3所示。

    本改造方案保留了原系统中套印控制的信号检测、处理和发送环节，只把作为执行机构的步进电机改成交流伺服电机。因此，如何将以前发给步进电机的脉冲信号转为控制交流伺服电机的信号是要研究的一个主要问题。现在的设想是通过调试原有套印系统的操作参数(实际上也是PID参数)以及交流伺服控制器上的PlD参数，来解决这一问题。

    5.3套印原理

    在多色印刷中，一般采用改变印版滚筒的转动角度以达到调整印刷位置的目的，其闭环控制原理如图4所示。

    根据旋转编码器原理可知，其线数越多，即印版每转一周所产生的脉冲数越多，位置精度越高。定印版周长为500mm，编码器的线数为500线，则500mm对应500个脉冲，1mm对应1个脉冲，20mm对应20个脉冲．

    实际印刷位置的检测是通过光电扫描器把到的色标信号转化为电脉冲，这些电脉冲与旋转编码器产生的脉冲串同时被送到套印系统计算机。各色组色标之间的距离给定值为20mm，即两颜色套准时，两色标之间的距离是20mm，对应于编码器脉冲数为20个脉冲。如图5所示，色标1与色标2两脉冲触发时间段中计数为18个脉冲，如以印色1为基准，则说明印色2的印版轴转速太快，为使其速度减慢，纠正位置偏差，应使伺服电机反转相当于2个脉冲的角度；设色标2与色标3两脉冲触发时间段脉冲数为23个脉冲，以印色2为基准，则说明印色3的印版轴转速太慢，为使其速度加快，纠正位置偏差，应使伺服电机正转相当于3个脉冲的角度以偏差。

国产YK7425型剃齿磨床是在Y712型大平面砂轮磨齿机的基础上研制开发的，主要用于磨削直齿和螺旋齿的插齿、剃齿和标准齿轮的渐开线表面，也可用来磨削直齿和螺旋齿的渐开线表面。该类机床是齿轮加工必需的关键设备，目前市场存量数千台，其中95%以上是老式的纯机械式结构，不但结构复杂、加工效率低，而且其加工精度靠操作工的经验来保证，无法满足大批量工业化生产的要求。因此对该类机床的数控化改造有着广阔的市场前景。

1 总体方案设计思路

通过对机床动作的整体分析后发现，砂轮修整环节在整个磨削工时中占有相当比重，而且不同的工件要求不同的砂轮修整曲线。过去凭操作工的经验来掌握，无法保证磨削精度的稳定性。我们决定把数控化改造的突破口选在砂轮修整器上，选用控制精度高、性好、操作简便、价位合理的数控系统来控制砂轮修整器的金刚钻运动，从而实现对砂轮进行任意给定曲线的修整。

考虑到该机床砂轮修整器的机械结构、负载转矩、运动行程和进速度等方面的因素，要求所选用的进给电动机及其驱动器在与控制系统相匹配的同时，还应满足精度高、体积小、重量轻、转矩大、低速特性好的技术要求。

由于砂轮修整与工件磨削不能同时进行，砂轮修整时需退离被加工齿面，待修整完毕后复位。故将砂轮架上下(即砂轮的进退)动作实现数控化，可使磨削调整方便，进一步提高加工效率。

2 数控系统选型方案

数控系统选型方案分析SINUMERIK 802S数控系统采用32位微处理器(AM486DE2)、集成式PLC、分离式小尺寸操作面板(OP020)和机床控制面板(MCP)，是专为经济型数控机床提供的CNC系统。它启动数据少，安装简便、快捷。由于是专门为中国市场开发的，还具有中英文菜单显示，操作简单方便，使生产过程灵活快速。目前在国内经济型数控领域处于地位。我们终选定该系统，除了满足用户的相关要求及其位以外，看中的是其操作编程的简单实用。特别是编程语句中的R参数指令功能，可以使操作者在加工不同零件时不必进入编程状态修改程序，而只需在R参数界面的对话框中输入新工件的工艺规格参数即可。这样既提高了生产效率，又满足了规范化磨削的要求。实际上，在系统中为用户预装了三套标准程序，包括修磨标准渐开线齿形、修形剃齿齿形、修形插齿齿形的砂轮修整程序。用户使用后普遍反映良好。

设计方案的实施效果经数控化改造后的YK7425剃齿磨床实现了砂轮修整的数控化，适应了规范化磨削的需要，各项性能指标有了大幅度的提高。特别是台样机出口韩国，获得了可观的经济效益。

 INVT-CHV130型变频器，是在INVT-CHV100矢量变频器的硬件平台与控制算法的基础上，结合双变频中型、小型及微型拉丝机控制的要求，开发出来一款专门针对双变频控制拉丝机的变频器，为适应行业应用的要求，在硬件、软件算法、结构上都做了许多特殊处理，特别针对耐高温、防金属粉尘、防潮湿、防腐蚀等处理，大大增强了变频调速器在拉丝机行业的性。

    1、电流矢量控制

    INVT-CHV130型变频器采用ARM（32位）+DSP（16位）双CPU控制系统，功能控制与性能控制分离，底层电机控制模块采用电流矢量控制算法，即把定子电流按照坐标变化分解成励磁电流分量与转矩电流分量，分别进行控制，从而实现转矩的控制。

    与V/F控制比较，矢量控制的优势

    （1）低频转矩特性

    （2）动态响应特性好，能快速响应负载的变化

    （3）速度控制精度高，能实现的同步控制

    （4）能进行直接转矩控制，无PG反馈转矩控制精度高，实现的张力控制

    2、主要技术

    ◆输出频率范围：0.00～600.00Hz；

    ◆速度控制方式：SVC、VC、V/F控制、转矩控制；

    ◆指令通道方式：操作面板、端子控制、远程通讯控制；

    ◆频率给定方式：数字键盘给定、模拟量给定（电流、电压信号）、脉冲频率给定、远程通讯给定、PID闭环给定等。可实现给定的组合和给定方式的相互切换，方便现场调试及复杂工艺的要求；

    ◆起动转矩大：0.5Hz/150%(SVC)、0Hz/180%(VC)；

    ◆过载能力：150%额定电流60s；180%额定电流10s；

    ◆调速比：SVC：1：100，VC：1：1000；

    ◆载波频率范围：1.0K～16.0KHz；可根据温度和负载特性自动调整；

    ◆速度控制精度：±0.5%速度(SVC)；±0.1%速度(VC)；

    ◆自动电压调整（AVR）：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定；

    ◆转矩控制：多种转矩指令设定方式，可实现有PG与无PG的转矩控制；

    ◆高速脉冲输入功能：可实现定长控制；

    ◆停机处理：停机刹车抱闸输出功能；

    ◆断线故障功能：提供数字信号与模拟量信号检测方式；

    ◆提供两套PID参数：可依据线速度、半径、运行频率自动调节PID控制；

    ◆显示功能：能显示拉丝长度、拉丝线速度，显围广；

    ◆定长自动停车：定长自动停车功能；

    ◆设计PID调节限幅功能：实现同步控制系统平稳起停；

    ◆同步速增益：方便同步控制的调试；

    ◆配置卷径计算功能：实现张力卷取控制；

    ◆卷径复位功能：可通过端子实现工字轮卷径复位；

    ◆排线电机控制功能：带FDT频率检测

    3、外围配置

    ◆可编程数字输入：6路输入，其中1路可作高速脉冲输入(HDI1)，I/O卡可扩展4路输入；

    ◆可编程模拟量输入：AI1：0～10V输入，AI2：0～10V或0～20mA输入，扩展卡可扩展2路输入(AI3:-10V～10V输入，AI4：0～10V或0～20mA输入)；

    ◆可编程开路集电输出：1路输出，扩展卡可扩展1路输出（开路集电输出或高速脉冲输出）；

    ◆继电器输出：2路输出，扩展卡可扩展1路输出；

    ◆模拟量输出：1路输出，扩展卡可扩展1路（0/4～20mA或0/2～10V）；

    ◆提供两种控制电源：+24V，COM；+10V，GND；

    4、性设计

    1、全系列立风道设计

    ◆全系列立风道

    ◆散热器安装方式为柜体内、柜体外可选，风扇换方便，变频器维护简单

    ◆大提高了变频器在拉丝等行业不同的应用环境下长期运行的性

    2、宽电网电压设计

    ◆电网输入电压在-15%～15%，变频器可运行，用户无须其他处理

    3、18.5KW～90KW标准配备直流电抗器

    ◆提高输入侧功率因数

    ◆提高整机效率及热稳定

    ◆有效输入侧的高次谐波对变频器的影响，减少对外围的干扰

    4、自检功能

    ◆变频器上电，系统对软、硬件进行完备的自检

    ◆系统对功能参数的修改及设置进行的钳制，防止用户对功能参数的误设置

    5、强的保护功能

    ◆提供多达20多种的保护功能，可实现变频器、电机、外围设备的保护

    ◆提供故障自动复位功能，方便常规故障的自动排除

    ◆内置雷击过流保护装置，有效提高对于感应雷的自我保护功能

    6、标准的制造平台

    ◆具有防静电、防腐蚀、防金属粉尘的三防烤漆处理工艺

    ◆化流水生产线

    ◆严格的生产管理制度