1 引言
目前，電氣控制新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)單張紙平版印刷機(jī)上，如PLC、觸摸屏、變頻器等。這些新型單張紙平版印刷機(jī)與若干年前舊型的設(shè)備相比，具有可靠性高、節(jié)能高效、功能完善等優(yōu)點(diǎn)，而在當(dāng)前許多印刷企業(yè)里，老舊型號(hào)的單張紙平版印刷機(jī)仍擁有相當(dāng)大的數(shù)量。如果對(duì)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(dāng)于重新制作電氣控制系統(tǒng)。若只針對(duì)單張紙平版印刷機(jī)主傳動(dòng)部份使用變頻器去改造，線路變動(dòng)小，工作量少。既保留了原有繼電接觸控制簡(jiǎn)單、實(shí)用的特點(diǎn)，又充分發(fā)揮了變頻器可靠、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，改造的性價(jià)比高。以下就變頻器在國(guó)產(chǎn)單雙色單張紙平版印刷機(jī)改造中的應(yīng)用，談一些體會(huì)。
2 印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的工藝特點(diǎn)
要使得變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)能良好地應(yīng)用于印刷機(jī)，滿足生產(chǎn)工藝的要求，首先要清楚印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的工藝特點(diǎn)，它對(duì)變頻器的功能提出什么樣的要求，然后選擇何種型號(hào)的變頻器，以及如何具體地改造對(duì)接原有的線路。
單張紙平版印刷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)帶動(dòng)整機(jī)的，各滾筒、牙排、機(jī)構(gòu)之間由機(jī)械的連接配合協(xié)調(diào)動(dòng)作，所以控制了主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)就控制了全機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。在機(jī)械調(diào)節(jié)、檢查、安裝拆卸PS版和橡皮布、清潔機(jī)器時(shí)，都需要以手動(dòng)點(diǎn)車方式控制機(jī)器正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，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(jī)器以相同的速度長(zhǎng)車運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)器開始正式印刷生產(chǎn)時(shí)，有一個(gè)初始速度，約3000轉(zhuǎn)/小時(shí)。當(dāng)輸紙機(jī)開始輸紙后可以加速，使機(jī)器以較高的速度生產(chǎn)，一般是6000～8000轉(zhuǎn)/小時(shí)。為了適應(yīng)不同的生產(chǎn)速度要求，可通過(guò)一個(gè)調(diào)速電位器對(duì)高速進(jìn)行調(diào)節(jié)，速度的實(shí)際值可以通過(guò)速度表指示出來(lái)。從印刷的高速降到初始印刷速度，有兩種情況。一是手動(dòng)按鈕降速，另一是印刷過(guò)程中檢測(cè)到紙張故障，如歪張、無(wú)紙、雙張等使印刷機(jī)自動(dòng)減速運(yùn)行，各部分相應(yīng)地做出協(xié)調(diào)動(dòng)作，如離壓、停水、離墨、停止輸紙等。在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，按下停車按鈕，機(jī)器相應(yīng)地以自由停車方式平緩地停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，為了保證人身安全，在印刷機(jī)的危險(xiǎn)部位安裝有安全保護(hù)開關(guān)或急停按鈕，只要這些開關(guān)動(dòng)作，機(jī)器無(wú)論處于何種狀態(tài)，都要立即停止，全機(jī)緊急制動(dòng)。
3 對(duì)變頻器的功能的要求
?。?）要有三段速度控制、方向控制功能，以滿足正反點(diǎn)車、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;
?。?）高速運(yùn)轉(zhuǎn)的速度值可變，最好是通過(guò)手調(diào)電位器方式進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，以適應(yīng)不同工藝要求;
?。?）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)要有速度指示，使操作者明確當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);
?。?）機(jī)器的加、減速過(guò)程要平穩(wěn)，快慢適當(dāng)，做到速度變換時(shí)及時(shí)平滑無(wú)沖擊，變頻器本身有故障時(shí)也要使全機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
4 變頻器的參數(shù)選擇
根據(jù)這些要求可知，絕大多數(shù)變頻器都可滿足，針對(duì)所用的場(chǎng)合，選擇通用型變頻器。電壓容量的選擇根據(jù)所接電源和原機(jī)所用的電機(jī)。此處使用400V等級(jí)，單色機(jī)用5.5kW、雙色機(jī)用11kW的變頻器，市場(chǎng)上變頻器的種類繁多，一般選擇品質(zhì)優(yōu)良的主流產(chǎn)品，如三菱A540系列、安川G5、臺(tái)達(dá)等，這些產(chǎn)品雖然價(jià)格較高，但質(zhì)量有保證。對(duì)于一臺(tái)印刷機(jī)上電氣核心部件來(lái)講，寧肯一次性投入較大，避免日后經(jīng)常故障帶來(lái)的麻煩。當(dāng)然，如果對(duì)變頻器其它的品牌質(zhì)量、性能指標(biāo)有把握，也可以選擇，這樣可以節(jié)省一些。有了變頻器硬件以后，要設(shè)定其內(nèi)部參數(shù)。就速度方面的參數(shù)來(lái)講，可將點(diǎn)動(dòng)頻率設(shè)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(chǎn)品為例，描述一下它的具體接線及與舊型印刷機(jī)的改造連接，兩者線路如附圖所示，相關(guān)的注意事項(xiàng)如下。
附圖 變頻器連接圖（KM1、KM2、KM3、KA1、KA3為原圖紙?jiān)幪?hào)）
附表 改造前后主電機(jī)能耗對(duì)比表
（1）原印刷機(jī)的主傳動(dòng)裝置是電磁調(diào)速（滑差）電機(jī)、低速電機(jī)及離合器、制動(dòng)器等機(jī)構(gòu)都拆除不用，用一臺(tái)上海通太電機(jī)公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速專用電機(jī)代替，該機(jī)11kW/380V自帶三相斷電制動(dòng)器及冷卻風(fēng)扇。原電機(jī)的安裝底座可以利用，原電機(jī)的皮帶輪也可拆下裝在新電機(jī)軸上。
?。?）因原主電機(jī)、低速電機(jī)已拆，所以配電箱內(nèi)的接觸器KM1，KM2，KM3主觸點(diǎn)的接線可以拆除。將其余的可用觸點(diǎn)按照新線路加以利用，作為變頻器控制信號(hào)的開關(guān)觸點(diǎn)。因?yàn)樵瓉?lái)繼電器的觸點(diǎn)可能會(huì)存在使用時(shí)間較長(zhǎng)，接觸不良的狀況，最好予以換新。變頻器正向輸入端STF，反向輸入端STR，中速端 RM，低速端RL，復(fù)位端MRS，公共端SD接線需將相關(guān)觸點(diǎn)串并聯(lián)進(jìn)行組合，以滿足三段調(diào)速要求。
?。?）原有的電磁調(diào)速器ZLK-11也拆除，正好可以利用其安裝位置制作一個(gè)合適的調(diào)速顯示盒，利用一個(gè)1KΩ/ZW的繞線電位器接入模擬信號(hào)輸入端口——10E，2.5，用一只滿量程10V的直流電壓表并聯(lián)在2.5端，變換一下表盤內(nèi)的指示單位，可指示變頻器的指令速度。
?。?）將變頻器內(nèi)部的報(bào)警常閉觸點(diǎn)B、C連接端串入原控制線路KA1的串聯(lián)回路，使其動(dòng)作后具有整機(jī)急停的功能。
（5）控制主電機(jī)的接觸器KMa并接在原線路KA1旁。若有報(bào)警即釋放，斷開主電機(jī)回路，同時(shí)KA1常閉觸點(diǎn)閉合，復(fù)位變頻器，禁止輸出。冷卻風(fēng)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(diǎn)與KMa并聯(lián)，另一路是與電源之間串入盤車安全開關(guān)的常閉觸點(diǎn)。正常時(shí)該支路斷開，在需要手動(dòng)搖車時(shí)，電源經(jīng)過(guò)安全開關(guān)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(dá)輸紙板下部適當(dāng)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(guò)線束穿管與原控制柜連接。
5 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)以上步驟，筆者成功改造了一臺(tái)舊式J2205單張紙雙色平版印刷機(jī)，改造后機(jī)長(zhǎng)反映速度穩(wěn)、調(diào)速準(zhǔn)、高效節(jié)能，維修人員也感覺(jué)可靠性高，幾乎不需格外維護(hù)。我們實(shí)際測(cè)量了改造前后印刷機(jī)生產(chǎn)時(shí)所消耗的電流，做出比較測(cè)算，得出至少節(jié)能30%以上的結(jié)論。如附表所示:以每天生產(chǎn)20小時(shí)，1年以 280天計(jì)算，一年可省電16800kWh，以每千瓦小時(shí)電0.7元計(jì)，一年僅電費(fèi)就可省下11760元，此外，以前低速離合與制動(dòng)使用的電磁離合器由于工作環(huán)境差，易損壞。以每年更換4個(gè)，每個(gè)250元計(jì)，又可節(jié)省1000元。我們購(gòu)買變頻器花費(fèi)7800元，變頻電機(jī)8000元，加上所需的一些電線、繼電器等總計(jì)約16000元。投入與產(chǎn)出一比，不到一年半就可收回全部投資。當(dāng)然，這還不包括改造后生產(chǎn)率提高，印刷品質(zhì)量改善所帶來(lái)的間接效益。
綜上所述，在老、舊型的單張紙平版印刷機(jī)上應(yīng)用變頻器對(duì)主傳動(dòng)進(jìn)行改造是一項(xiàng)簡(jiǎn)單易行，實(shí)用經(jīng)濟(jì)的好革新，即推廣了新技術(shù)的應(yīng)用，又符合當(dāng)前所倡導(dǎo)的構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的潮流，值得大力推廣。