1 引言近年来，随着我国自动化技术的提高，plc作为一个新兴的工业控制器，在各个领域获得了广泛应用。变频调速技术由于其优越的性价比和调速性能，得到了广泛的应用。在印刷行业中，印刷机械的种类繁多，主要有胶印机、胶包本机、铝箔分切机、自动分切机、边封中封两用制袋机、半自动两用覆面机、凹版印刷机等。变频器已部分取代了印刷机械传统的电磁调速和机械调速方式。通过交流主电机调速和水洗系统电机调速来完成印刷过程中的送纸、上墨、印刷、洗墨等动作。改善了系统功能，使其操作方便，维修简便，而且使印刷机的高性能、高功能得以充分发挥，并使原来机械驱动系统进一步向小型化发展。常用的印刷机多采用双色印刷。从纸张的规格看可以分为八开、四开、对开、全开印刷机。从印刷的面分可以分单面印刷和双面印刷。胶印机应用变频调速主要是主电机调速和水洗系统电机调速。2 印刷机主传动控制要求及设计某印刷厂双色胶印印刷机采用变频器调速控制水辊电机，系统要求操作简单，速度稳定，控制精度高。系统采用西门子plc为主控器，完成电机正转、反转、高速、中速、低速、报警复位等控制功能。人机界面采用台达触摸屏，完成水辊电机速度显示、电机运行状态显示、调板显示、数据设定等，主传动调速控制采用矢量控制型芬兰vaconnx系列变频器进行调速。系统框图如图1所示。
图1 水辊电机变频调速系统图
芬兰vacon nx系列变频器是高性能矢量控制通用变频器。它具有如下特点:(1) 采用先进的矢量控制算法，对电机磁通电流和转矩电流解耦并分别进行控制，配合电机参数设定，动态补偿负载波动，能实现电机转矩的快速响应和准确控制，具有极高的稳速精度和快速动态响应，能满足各类高性能场合的传动控制要求; (2) vacon变频器具有开放的可编程功能，编程工具vacon nc1131-3 engineering是一个符合iec611131-3标准的图形化的编程工具，它可以用来设计vacon nx特殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和高级功能模块，如各种滤波器、pi控制器和积分器。nc1131-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。自带lcd键盘,不仅能够显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期的维护;(3) 多种扩展卡能满足用户需要; (4) 内置rs485接口，通过扩展板可以接入符合国际标准的profibus dp、modbus现场总线控制系统，满足日后组网要求; (5) 瘦长、节省空间的设计，安装灵活，集成了rfi滤波器能够满足工业等级斜坡防护要求。plc是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的新型工业自动控制装置。它具有体积小, 使用方便, 控制功能强, 响应速度快，抗干扰能力强等优点。通过梯形图编写程序, 工程技术人员可随时根据工艺生产要求而修改, 具有较强的可扩展性。触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它操作简单方便，具有强大的功能和优良的稳定性，使它非常适合用于工业生产环境。台达触摸屏采用先进的windows rtos技术，系统具备实时多任务功能，比传统的人机界面具有响应快、稳定性高、更加人性化交互操作等优点，使用触摸屏，还可以使设备生产标准化，减少plc控制所需的i/o点数，降低设备成本，提高了整套设备的附加价值。控制系统可完成如下保护功能:· 变频器故障保护。·设置参数超限保护。·通讯故障保护。·过流保护: 瞬时突跳电流大于两倍变频器额定电流时保护。·过压保护: 瞬时突跳电压大于1.35倍额定电压时保护。·欠压保护: 瞬时突跳电压小于0.65倍额定电压时保护。·过热保护; 过载保护; 堵转保护; 输入缺相、输出缺相保护等。
3 vacon变频器控制调试过程用plc编程控制变频器，在控制电机时，发现系统高速运转没问题，但在低速起车和停车时出现了爬动现象。爬动现象出现在变频器输出为0.7hz左右。经分析认为是电机的低速输出转矩不够造成的。vacon变频器具有开环速度控制方式，能进行转矩补偿，能满足在低速大转矩输出要求。重新进行了变频器参数调整，调试过程如下:u/f曲线调节:手动调节u/f曲线，在电机轴不带负载条件下，控制模式设置为频率控制(p2.6.1=0)。(1) 正确设置电机铭牌数值参数:电机额定电压参数p2.1.6电机额定频率参数p2.1.7电机额定速度参数p2.1.8电机额定电流参数p2.1.9电机功率因数cosφ参数p2.1.10(2) 使电机运行在2/3×fn频率。从监视菜单上(v1.4)读电流值。这个电流是电机励磁电流。(3) 将u/f曲线选项改为可编程模式(p2.6.3=2)。(4) 以零频率运行电机, 并增加电机零频率点输出电压p2.6.8直到电机电流近似等于励磁电流为止。如果电机只是短时间处于低频区，可使用达80%×in的电流为励磁电流。(5) 把u/f曲线中间点电压(p2.6.7)设置为1.4142× p2.6.8即(×零频率点电压)，中间点频率(p2.6.6)设置为(p2.6.8/100)×p2.1.7即((零频率点电压/100%)×电机额定频率)。 (6)在起动时利用直流制动对定子阻抗初始化。·定义直流制动电流=电机额定电流，参数p2.4.8。·将起动时的直流制动时间设为2s，参数p2.4.11。·发出起动命令。此时变频器将对定子阻抗做出修正，并且电机转矩的计算会更好，也提高了滑差补偿精度。定子电阻压降补偿，见图2电机等效电路图。(7) 把电机控制模式变为速度控制(p2.6.1=1)。(8) 因为在低频区需要较大的电机转矩，开启u/f优化功能(p2.6.2=1)。变频器进行以上调整后，克服了低速时的爬动现象，用户对此非常满意。当电机在低转速-大转矩的工作时，电机很容易过热。如果电机必须在这样的情况下长期运行，必须特别注意对电机的冷却。4 结束语采用本系统控制的印刷机操作简单，运行可靠，维护方便，达到了设计要求，vacon变频器以其优良的性能和开放编程平台，能满足生产工艺的特殊要求，能为用户提供更好的解决方案，在各种交流调速方案中，vacon变频器会有更广的应用。
参考文献[1] vacon变频器用户手册[z].[2] 满永奎,吴成东. 通用变频器及其应用[m]. 北京: 机械工业出版社,1996.
作者简介李 岩(1966-) 男 硕士 毕业于北京理工大学自动控制系，在沈阳理工大学从事教学工作，研究方向交流调速系统、arm单片机应用。
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