英威腾 SV-DB100伺服系统在平面丝网印刷机上的应用

1引言

      目前，全球印刷企业和制造商都将目光聚集在伺服传动技术的发展和应用上，欧洲印机制造商近几年制造的高档印刷机95%已采用伺服传动技术，在日本也有60%的凹印机产品采用伺服传动技术。伺服传动技术的应用，可以说是全球印刷业的一场技术革命，它不仅给印刷业带来了巨大的商机，而且也是满足当前小印量、高质量、承印材料种类广泛、最低浪费量的短版印刷市场的最佳解决方案。

      丝网印刷机是用丝网印版施印的机器，平面丝网印刷机是丝网印刷机的一种，它用平面丝网版在平面承印物上印刷，一般是刮墨板压着印版水平移动，通过印版起落更换承印物。印刷精度是一个评判印刷效果的关键指标。本项目通过SV-DB100系列伺服系统驱动油墨辊的左右横移，精确的位置定位和平滑的速度输出，大大提高了平面丝网印刷机的精度。

2系统工作原理

      平面丝网印刷机由传动装置（电机，电磁离合器，减速器，调速机构）、印刷装置（印版夹持器，印版起落机构，对版调整机构，抬网补偿机构）、印刷装置、支承装置即承印平台、对版机构、干燥装置和电气控制装置（工作循环控制，刮板位置控制，气压控制），其工作原理如下：

      经传动机构传递动力，让刮墨板在运动中挤压油墨和丝网印版，使丝网印版与承印物形成一条压印线，由于丝网具有张力N1和N2，对刮墨板产生力 F2，回弹力使丝网印版除压印线外都不与承印物相接触，油墨在刮墨板的挤压力F1作用下，通过网孔，从运动着的压印线漏印到承印物上。在印刷过程中，丝网印版与刮墨板进行相对运动，挤压力F1和回弹力F2也随之同步移动，丝网在回弹力作用下，及时回位与承印物脱离接触，以免把印迹蹭脏。即丝网在印刷行程中，不断处于变形和回弹之中。刮墨板在完成单向印刷后与丝网印版一起脱离承印物，同时进行返程回墨，即完成一个印刷循环。在连续循环动作中，只要能实现功能，每个动作占用的时间应尽量短，以缩短每个工作循环同期，提高工作效率。 

图1 平面T型槽伺服丝印机

3平面丝网印刷机控制系统

      在电动丝印机上伺服电机主要用于驱动油墨辊的左右横移动作，一般使用同步带驱动。要求电机有精确的位置定位和平滑的速度输出。

      伺服的实际运行速度由PLC发送脉冲频率来控制，位置由脉冲数决定。其一个工作行程的时间周期由一个外部电位器控制，电位器发送一个电压信号给伺服的速度接受端口，然后通过PLC与伺服的485通讯来采集这个发送的模拟量信号，从而可以直观的把模拟量信号值以数据的方式显示出来，节约了一个PLC模拟量采集模块，使设备生产成本大大的降低。平面丝网印刷机的电控原理图如图2所示。

图2 平面丝网印刷机电控原理图

4系统调试

      在平面丝印机构上伺服作为主要的工艺流程执行机构，根据其机械结构需做合适的型号选择以满足其工艺要求！根据实际需求伺服系统选型如下： X轴（平移轴）型号：SV-DB100-0R4-2，加外部制动电阻60欧，400W。厂家要求同步带机构运行特点：辊的左右行走时起停平滑，对电机的刚性要求不高，速度运行要平滑，停止时需要一个缓冲的拖尾动作。

参数设置：

X轴：

Pa01=0    （设定伺服工作模式为位置模式）

Pa04=2    （设定电子齿轮分子为2）

Pa05=1    （设定电子齿轮分母为1） （电机每转为5000个脉冲）

Pb01=800  （第一位置环增益）

Pb04=3500 （第一速度环增益）

Pb05=600  （速度环积分时间）

Pb11=1800  (位置指令滤波)

Pb24=1    （共振监视有效）

Pb25=123   (当前共振频率)

Pb20=110 （设定当前陷波频率）*0.9超前设置点

      先进行X轴伺服电机定长测试，设定电机运动比例，然后进行往复运动测试，如果定位和速度精度达到要求，则调试完毕；如果未达到要求，则增大速度环路增益，此时如果出现电机停止时过冲或抖动，或者电机有响声，那么说明环路控制参数调的有些过强，再适当的减小比例或加大积分时间常数，直到位置和速度精度都达到要求，则说明位置环和速度环的比例和积分时间常数值为合适值。

      由于此次是替代某日系品牌伺服，故上位机程序未做修改，应厂家要求调出伺服此运行状态，建议以后在做加减速曲线上由上位机来进行控制。

5保护功能

      英威腾SV-DB100系列伺服具有过流保护、过压保护、过载保护、过热保护、编码器故障保护、欠压保护、超速保护、位置超差保护等保护功能，保障伺服工作在非正常情况下及时的反馈信号给上位控制系统，及时停机保护避免造成生产损失。 

6注意事项

      为了保证伺服驱动器能够可靠、稳定、正确的运行，在伺服系统的安装、调试以及使用过程中，应注意以下事项：

（1）正确的接线：英威腾伺服标配编码器线和电机线，不过接线时一定要正确连接伺服驱动器与控制器之间的信号线，否则伺服不会正常运行；

（2）正确的设置伺服控制模式：由于每种机器应用都有所不同，所以正确的设置伺服控制模式是保证伺服正确运行的前提；

（3）正确的设置电子齿轮比：请按照控制程序所设定的电子齿轮比设置伺服，另外英威腾伺服不要在伺服使能的情况下设置电子齿轮比。

（4）确保电机良好的接地，驱动器与设备机壳连接。一方面避免干扰，另一方面避免

漏电。

（5）信号线尽量选择屏蔽双绞线，屏蔽层一般接到端子外壳；

（6）注意变频器干扰问题，避免编码器信号和控制信号受到干扰，编码器线、信号线不要与电机线、电源线绑扎在一起或者通过一个线槽， 尽量保持一定的距离。

7结束语

      目前，该设备已经改造完成，成功替换外资品牌伺服，并运行良好。随着英威腾的高性能伺服SV-DB100在各类伺服传动印刷机械上的成功应用，因此，我们应抓住这一契机，利用行业的优势，研究和开发适于我国印刷设备需要的交流伺服传动系统，为国产印刷机的全面升级换代提供强有力的技术及产品支持。