變頻器在國產平版印刷機改造中的應用
目前，電氣控制新技術已經廣泛應用于國產單張紙平版印刷機上，如plc、觸摸屏、變頻器等。這些新型單張紙平版印刷機與若干年前舊型的設備相比，具有可靠性高、節能、功能完善等優點，而在當前許多印刷企業里，老舊型號的單張紙平版印刷機仍擁有相當大的數量。如果對它們改造，將plc、觸摸屏全部使用上，需更改大量的線路，幾乎相當于重新制作電氣控制系統。若只針對單張紙平版印刷機主傳動部份使用變頻器去改造，線路變動小，工作量少。既保留了原有繼電接觸控制簡單、實用的特點，又充分發揮了變頻器可靠、節能的優勢，改造的性價比高。以下就變頻器在國產單雙色單張紙平版印刷機改造中的應用，談一些體會。
2印刷機運轉控制的工藝特點
要使得變頻器驅動變頻電機能良好地應用于印刷機，滿足生產工藝的要求，首先要清楚印刷機運轉控制的工藝特點，它對變頻器的功能提出什么樣的要求，然后選擇何種型號的變頻器，以及如何具體地改造對接原有的線路。
單張紙平版印刷機的運轉是由電機通過皮帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動帶動整機的，各滾筒、牙排、機構之間由機械的連接配合協調動作，所以控制了主傳動的電動機就控制了全機的運行狀態。在機械調節、檢查、安裝拆卸ps版和橡皮布、清潔機器時，都需要以手動點車方式控制機器正反向運轉，大約4r/min的速度比較合適。在印刷暫停期間，為了保證ps版不損壞，墨不干燥，要使機器以相同的速度長車運轉。機器開始正式印刷生產時，有一個初始速度，約3000轉/小時。當輸紙機開始輸紙后可以加速，使機器以較高的速度生產，一般是6000～8000轉/小時。為了適應不同的生產速度要求，可通過一個調速電位器對高速進行調節，速度的實際值可以通過速度表指示出來。從印刷的高速降到初始印刷速度，有兩種情況。一是手動按鈕降速，另一是印刷過程中檢測到紙張故障，如歪張、無紙、雙張等使印刷機自動減速運行，各部分相應地做出協調動作，如離壓、停水、離墨、停止輸紙等。在生產結束時，按下停車按鈕，機器相應地以自由停車方式平緩地停止運轉。此外，為了保證人身安全，在印刷機的危險部位安裝有安全保護開關或急停按鈕，只要這些開關動作，機器無論處于何種狀態，都要立即停止，全機緊急制動。
3對變頻器的功能的要求
（1）要有三段速度控制、方向控制功能，以滿足正反點車、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;
（2）高速運轉的速度值可變，是通過手調電位器方式進行無級調速，以適應不同工藝要求;
（3）機器運轉要有速度指示，使操作者明確當前運轉狀態;
（4）機器的加、減速過程要平穩，快慢適當，做到速度變換時及時平滑無沖擊，變頻器本身有故障時也要使全機停止運轉。
4變頻器的參數選擇
根據這些要求可知，絕大多數變頻器都可滿足，針對所用的場合，選擇通用型變頻器。電壓容量的選擇根據所接電源和原機所用的電機。此處使用400v等級，單色機用5.5kw、雙色機用11kw的變頻器，市場上變頻器的種類繁多，一般選擇品質優良的主流產品，如三菱a540系列、安川g5、臺達等，這些產品雖然價格較高，但質量有保證。
對于一臺印刷機上電氣核心部件來講，寧肯一次性投入較大，避免日后經常故障帶來的麻煩。當然，如果對變頻器其它的品牌質量、性能指標有把握，也可以選擇，這樣可以節省一些。有了變頻器硬件以后，要設定其內部參數。就速度方面的參數來講，可將點動頻率設為2.5hz，初始印刷速度25hz，高速60hz左右。以下以三菱變頻器a540系列400v、11kw產品為例，描述一下它的具體接線及與舊型印刷機的改造連接，兩者線路如附圖所示，相關的注意事項如下。
（1）原印刷機的主傳動裝置是電磁調速（滑差）電機、低速電機及離合器、制動器等機構都拆除不用，用一臺上海通太電機公司生產的變頻調速電機代替，該機11kw/380v自帶三相斷電制動器及冷卻風扇。原電機的安裝底座可以利用，原電機的皮帶輪也可拆下裝在新電機軸上。
（2）因原主電機、低速電機已拆，所以配電箱內的接觸器km1，km2，km3主觸點的接線可以拆除。將其余的可用觸點按照新線路加以利用，作為變頻器控制信號的開關觸點。因為原來繼電器的觸點可能會存在使用時間較長，接觸不良的狀況，予以換新。變頻器正向輸入端stf，反向輸入端str，中速端rm，低速端rl，復位端mrs，公共端sd接線需將相關觸點串并聯進行組合，以滿足三段調速要求。
（3）原有的電磁調速器zlk-11也拆除，正好可以利用其安裝位置制作一個合適的調速顯示盒，利用一個1kω/zw的繞線電位器接入模擬信號輸入端口——10e，2.5，用一只滿量程10v的直流電壓表并聯在2.5端，變換一下表盤內的指示單位，可指示變頻器的指令速度。
（4）將變頻器內部的報警常閉觸點b、c連接端串入原控制線路ka1的串聯回路，使其動作后具有整機急停的功能。
（5）控制主電機的接觸器kma并接在原線路ka1旁。若有報警即釋放，斷開主電機回路，同時ka1常閉觸點閉合，復位變頻器，禁止輸出。冷卻風扇，電磁剎車的接觸器kmb線圈的連通有兩條支路，一是串入kma常開觸點與kma并聯，另一路是與電源之間串入盤車安全開關的常閉觸點。正常時該支路斷開，在需要手動搖車時，電源經過安全開關也使kmb通電，剎車松開可搖車。
（6）變頻器的安裝位置有兩種方式。一是另外制作一只控制箱，放置在飛達輸紙板下部適當位置，另一種是如果控制柜離墻或柱子較近，可交將控制箱固定在墻或柱上，通過線束穿管與原控制柜連接。
5結束語
經過以上步驟，筆者成功改造了一臺舊式j2205單張紙雙色平版印刷機，改造后機長反映速度穩、調速準、節能，維修人員也感覺可靠性高，幾乎不需格外維護。我們實際測量了改造前后印刷機生產時所消耗的電流，做出比較測算，得出至少節能30%以上的結論。如附表所示:以每天生產20小時，1年以280天計算，一年可省電16800kwh，以每千瓦小時電0.7元計，一年僅電費就可省下11760元，此外，以前低速離合與制動使用的電磁離合器由于工作環境差，易損壞。以每年更換4個，每個250元計，又可節省1000元。我們購買變頻器花費7800元，變頻電機8000元，加上所需的一些電線、繼電器等總計約16000元。投入與產出一比，不到一年半就可收回全部投資。當然，這還不包括改造后生產率提高，印刷品質量改善所帶來的間接效益。
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3對變頻器的功能的要求
（1）要有三段速度控制、方向控制功能，以滿足正反點車、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;
（2）高速運轉的速度值可變，是通過手調電位器方式進行無級調速，以適應不同工藝要求;
（3）機器運轉要有速度指示，使操作者明確當前運轉狀態;
（4）機器的加、減速過程要平穩，快慢適當，做到速度變換時及時平滑無沖擊，變頻器本身有故障時也要使全機停止運轉。
4變頻器的參數選擇
根據這些要求可知，絕大多數變頻器都可滿足，針對所用的場合，選擇通用型變頻器。電壓容量的選擇根據所接電源和原機所用的電機。此處使用400v等級，單色機用5.5kw、雙色機用11kw的變頻器，市場上變頻器的種類繁多，一般選擇品質優良的主流產品，如三菱a540系列、安川g5、臺達等，這些產品雖然價格較高，但質量有保證。
對于一臺印刷機上電氣核心部件來講，寧肯一次性投入較大，避免日后經常故障帶來的麻煩。當然，如果對變頻器其它的品牌質量、性能指標有把握，也可以選擇，這樣可以節省一些。有了變頻器硬件以后，要設定其內部參數。就速度方面的參數來講，可將點動頻率設為2.5hz，初始印刷速度25hz，高速60hz左右。以下以三菱變頻器a540系列400v、11kw產品為例，描述一下它的具體接線及與舊型印刷機的改造連接，兩者線路如附圖所示，相關的注意事項如下。
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（2）因原主電機、低速電機已拆，所以配電箱內的接觸器km1，km2，km3主觸點的接線可以拆除。將其余的可用觸點按照新線路加以利用，作為變頻器控制信號的開關觸點。因為原來繼電器的觸點可能會存在使用時間較長，接觸不良的狀況，予以換新。變頻器正向輸入端stf，反向輸入端str，中速端rm，低速端rl，復位端mrs，公共端sd接線需將相關觸點串并聯進行組合，以滿足三段調速要求。
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