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1、电工技师毕业论文进口罗兰600四色印刷机主电机及调速系统的改装 摘要：德产罗兰系列印机主机直流电机损坏后，经常连同调速装置一起损坏，维修费用十分昂贵，用国产三相异步电动机，配用变频器等相关装置后，可代替原直流电动机和直流电机调速系统。本文详细介绍了改装的具体方案：关键词：电机调速、PLC变频器通迅、变频器、触摸屏、传感器。引言：二十世纪八十年代，由于中国经济的快速增长，带动了印刷业的飞速发展，东莞的印刷企业机器设备先进、印刷技术几乎能与世界保持同步，印刷质量和产品质量能居世界前列、珠三角地区、已成为国际印刷加工集中地之一，然而在印刷术的发明之邦中国，又出现了另外一幕人们不愿看见的尴尬现实；国产
2、印机制造技术大大落后于西方发达国家，差距悬殊，不能满足印刷业的需要，沿海经济发达地区，印刷厂商都不愿购置国产印机，八十年代珠三角地区印刷厂商，纷纷通过各种渠道引进国外二手印机，其中以德产罗兰系列印机数量最为庞大。由于二手印机。使用时间长，电机绝缘逐渐变差，经常发生主机直流电动机损坏后，连同调速装置一同烧坏。除调速系统处，单台新直流电动机的报价，对开双色印机以上的主电机均在百万元以上，直流电机损坏后，维修费用也达数万元，且效果不佳。目前，随着变频器制造技术的成熟，用国产三相异步电动机，配备变频器等相关装置后，代替直流电和机和直流电机调速系统，具备实用性和可行性。正文：（一）主电机的调速控制方法和
3、触摸屏控制界面详解：1、主电机的调速控制方法。罗兰系列印机采用的直流调速系统，在变频器技术不成熟的条件下，是一个无懈可击的最优方案，但随着变频调速技术日新月异地发展，变频调速的优点日益显现，大有逐步取代直流电动机调速系统之势，本方案也适应新技术的变化，利用自己的一点有限知识，将其呈出，顺理成章。变频器调速，维护简单，价格低廉，本方案运用各种软件和/硬件进行控制的最终对象就是一台国产三相鼠笼或异步电动机。对变频器的控制，没有采用传统的接点连线方法，而用PLC变频器通讯实施对主电机的各项控制，在印机各色组处，用原来的相关按钮，实施电机低速正转、反转、停止控制，以便于装版、拆版，对电机实行运转，只能
4、在输纸处主操盘上的触摸屏上实现。在触摸屏输入需要任意频率，按确定键后，主电机立即以指定的速度运行，也可通过加速键，减速键直接任意调速，开机前在触摸输入产量值，产量达到后，黄色指示器点亮，主电机立即降速到10Hz左右运行。当发生生产操作故障时，相应的低张双张、空张、歪张、低张前边不到位，低张侧边不到位时报警字串前，黄色指示器点亮，同时主机也自动降速到10Hz左右运行（报警字串20秒后自动消失）。当发生机械故障时，相应的“超速报警”“过流报警或过压报警”字串前红色指示器点亮，主机变频器立即得到PLC传出的“0”指令，主电机停止运行，同时，变频器主电源被自动断开。下面详细的介绍触摸屏各画面的情况。2
5、、触摸屏控制界面详解。（1）画面0：触摸屏画面0为欢迎页面，位于页面中间的三块仪表，分别为电压表、电流表、频率表、用以监控主电机的运行状态，它们不但可以仿机械表；分别用指针指示电流、频率，而且，同时也可以以数字的形式，分别实时显示主电机运行的电流、电压频率这三项重要参数；画面底部实时显示年月日和时间，红色触摸（0N）键为急停键，用以在紧急情况下切断主电机变频器总电源，绿色（ON）键为启动键，触摸此键，自动启动主电机变频总电源同时画面切换到下一页面，主操作画面1。（2）画面1：画面1为主操作页面，在顶部字串“印数设/显示”的最后面，触摸“#”键和仿数字键盘配合，即可按印刷工程单，输入需要印刷的数
6、字量，按“黄色Set”键确定，在生产过程中，在字串“印数设置/显后面”，实时显示生产产量，棒图中，实时显示生产动态进程，便于机长掌握生产进度，做好其它各方面的准备工作，当印刷数量达到事先预置的数值时，字串“生产进度”前的小方形指示器变成黄色，表示印刷数量已经完成，准备下一印单的印刷，此时输低器自动停止，全部色组自动离压停墨，大幅减轻电机负荷，同时主电机速度也自动降致频率为10Hz左右的速度运行。发生前规，拉规不到位，以及双张、空张、歪张现象时，印机各机组，也同样自动高压停墨，主电机自动降速致10Hz频率，并轻载运行，这样设置，不断可以减少浪费，降低原材料损耗，提高生产效率，而且还可以节约电能，
7、延长电机的使用寿命，计数数字最后面的一个小黄色键为计数器清零键，根据需要，触摸此键，即可使计算器清零。左方顶角的仪表为电流表，字串“A”下面的数字，同时实时显主电机工作电流，便于在操作界面临控主电机的负荷状况。最顶部的一条字串显示日期时间。仿数字键盘方便主机频率设定、触摸字串“设置频率”后的“#”部分，即可方便地任意设定运行频率。触摸频率写入黄色“Set”键，主电机即按设置频率运行。绿色键：RON为主电机运转键，粉红色键，Stop为停止键，兰色键LowF和LowR，分别为低速正转键和低速反转键，白色键+、-分别为加速或减速，触摸+、-键不动，主电机加速或加速，达到预期转速后，脱离触摸键，加速和
8、减速停止，红色键OFF健为急停键，在紧急情况下，切断主电机变频器总电源，兰色键为翻页键。触摸P0键，页面切换到画面P0，触摸P1键页面切换到画面P1，依此类推。（3）画面2：保护参数设置，共有超速设置，过流竣置，过压设置，三项参数大小只能改写预存的数值向下调整。（4）画面3：报警画面生产操作故障，当发生前规不到位，报警指示器点亮：报警字串：“请检查输低器压低轮压力”出现，当发生低张侧面控低不到位时，指示器点亮，报警字串“请检查拉规流轮”出现。其它报警功能类推，叙述从略。生产操作故障（黄色）报警发生时，主机立即降速到10Hz左右速度运行，同时输低器停，离压、停墨。当机器故障（超速、过流、过压），
9、发生时，红色指示器点亮，相应报警字串出现。若持续时间超过11秒，主电机停止，同时变频器主电源被切断。（5）触摸屏画面元件与PLC程序元件对照表画面0触摸屏画面元件与PLC程序元件对照表触摸屏画面元件PLC程序元件绿色触摸键0n（总电源开，兼画面切换）X6红色触摸键OFF（总电源关）X7电源表A字元件D34电位表V字元件D35频率表F字元件D33画面1触摸屏画面元件与PLC程序元件对照表触摸屏画面元件PLC程序元件绿色触摸RUN运转X0黄色触摸键Set频率写入确定X3兰色触摸键低速正转LowFX4兰色触摸键低速反转键LowRX5粉红色触摸键：Stop停止X2红色触摸键 OFF 急停M4白色触摸键
10、 + 加速M30白色触摸键 - 减速M31黑色触摸键Count计算器开/停M35.计数器后黄色小触摸键（计数器清零用）M34主机频率：字元件D33设置频率：字元件D200印数设置/显示：字元件D1棒图：字元件D1顶部电流表字元件D34画面2触摸屏画面元件与PLC程序元件对照表触摸屏画面元件PLC程序元件超速设置字元件D83过流设置字元件D84过压设置字元件D85画面3触摸屏画面元件与PLC程序元件对照表触摸屏画面元件PLC程序元件报警项目小方框指示器字串指示器前规不到位报警Y10Y10控规不到位报警Y11Y11双张报警Y12Y12空张报警Y13Y13歪张报警Y14Y14超速报警Y15Y15过流
11、报警Y16Y16过压报警Y17Y17（6）触摸屏各项画面图像：（二）PLC程序简要说明1、简要说明起始步：X006和触摸键M3用来启动变频器总电源，X007和触摸键M4的常闭元件为变频器电源急停之用，第7步第169步为正转、反转、停止、低速正转、低速正转通讯指令发送，采用典型的RS一串行通讯格式A1，因大家都很熟，不再详述，第30步：X004启动低速正转，X05启动低速反转，经过T0延时0.3秒错开发送，频率写入指令（见181步），以免同时发送，造成通讯指令传送失败。第157步：加速电路，触摸键M30接通，以每百毫秒变化0.1Hz的梯级向上加速，M30断开，加速停止，减速触摸键，M31按通即减
12、速，与上类同。第181步：频率写入、采用典型RS一串行通讯格式A，情况途述从略。第249步：轮流扫描电路开关元件M5，只要正转反传、停止、低速正转、反转、频率写入，其中的任意一指令元件动作，M5立即被置位，其常闭元件，立即切断轮流扫描电路全部支路。等待3秒后，M5重新置位，轮流扫描电路恢复工作。第249步第280步，轮流扫描电路：M0、M1、M2，交替循环，周而复始，轮流错开发送、频率、电流，电压读出指令，M0在第314步，发送频率读出指令，M1在第331步发送电流读出指令，M2在第348步发送电压读出指令。频率、电流、电压读出指令发送，采用典型的RS串行通讯格式B，详述从略，第447460步
13、计数电路。M34按通，计数设置的字元件D1被清零。计数开关M35接通，计数开始，再次按下、计数停止，当计数达到预置数值时，C1立即通过MOV指令向变频器传送低速信号。第471499步：生产操作故障（黄色报警电路），其中任意一项故障发生时，变频器立即得到低速运转信号，主电机降至低速运行，并通过定时器T2，使报警串和黄色指示器保持20秒后，自动消失。第500540步：机械故障报警（红色）报警，当过流、过压、超其中任意一项故障发时，红色指示器即有显示，但不动作，若保持时间超11S，（用以错开电机加速时间及其它干扰，不造成误动作），通过定时器T5用 MOV指令向变频器传“0”指令，主电机停止，同时，变
14、频器总电源被切断。PLC与变频器通讯，存一个不能违背的原则，即通讯指令不能同时发送。而本程序中需要在实施正转、反转、停止、低速正转、低速反转，频率写入6项指令发送的程序中，又要增加读频率、电压、电流。且读参数的指令要连续实施发送，才能实时读出电机的运行参数，且共有三项要实时显示。用M0、M1、M2轮流扫描电路解决了这一问题，M0被置位即开始轮流接通、断开，周而复始，错开发送读参数指令。与用秒脉冲M8013发送频率读取指令不同，相对而言秒脉冲的截止周期较长，正转、反转、停止、频率写入等指令在秒脉冲执行读取指令发送的同时，仍然有机会发送出去，有效地传送数据，而轮流扫描电路、脉冲截止的周期太短，轮流
15、扫描电路启用后造成对其它运行指令传输通道的完全堵塞，各种行指令均无法传送出去，造成通讯数据发送失败，控制失效。如何解决这一问题呢？程序第249步，只要其它任意一运行指令，或频率写入指令执行，M5即被置位，利用PLC辅助继电器M5的常闭元件有无限的优势，用断开全部的读参数据指令程序的各步。当其它运行指令，执行完毕，用下定时器T1将M5复位，恢复轮流扫描电路的正常工作。两全其美。2、PLC的I/0分配图。 3、PLC的1/0分配表输入点输出点编号名称编号名称X0主机运转Y0停输低器X1反转 按钮Y11色组离压、停黑X2停止 按钮Y22色组离压、停黑X3频率写入Y33色组离压、停黑X4低速正转Y44
16、色组离压、停黑X5低速反转Y5X6主电机变频器总电源开Y6总电源开X7急停Y7X10前规检测Y10前规检测输出X11拉规检测Y11拉规检测输出X12双张检测Y12双张检测输出X13空张检测Y13空张检测输出X14歪张检测Y14歪张检测输出Y15超速保护Y16过流保护Y17过压保护4、软元件M分配表软元件编号功能辅助继电器触摸键M0M2轮流扫描，间隔循环发送、电流、电压、频率读出指令M3变频器总电源开触摸键M4急停触摸键M5切断轮流扫描电路M10M17位组合元件M24低速正转M25低速反转M30加速触摸键M31减速触摸键M34计数器手动清零触摸键M35计数器开/停、触摸键M50前规不到位检测用M
17、51拉规不到位检测用M52纸张双张检测用M53纸张空张检测用M54纸张歪张检测用M60 5、寄存器D元件分配表编号作用D1产量计数数值设定，在触摸屏上根据印刷工程单设定。D10D21通信数据发送寄存器D30D42通信数据接收寄存器D33频率读出D34电流读出D35写电压读出D200频率写入（设定频率）D83超速保护正确设置D84主电机过流保护数据设置D85主电机过压保护数据设置6、定时器T元件和计数器C元件分配表软元件编号计时作用T00.1秒低速正转、低速反转指令发出后，延时0.1秒，错开发送低速频率写入指令T12秒断开轮流扫描电路。等待2秒，待其它通讯指令发送完毕后，再恢复M0M2轮流扫描T
18、21秒保护电路动作后，延时1秒，置位M0保证保护电路下次正常工作T56秒保护电路延时6秒执行T10T120.1秒M0M2轮流扫描用C1值，通过设置生产产量计数器，计数数值，根据印刷工程单设置，在触摸屏上设置。（三）设置变频器的参数PU接口通信参数设定值备注Pr.117变频器站号11站变频Pr.118通信速度192通信波特率是19.2KPr.119停止位长度107位/停止位是1位Pr.120是否奇偶校验2偶检验Pr.121通信重试次数9999Pr.122通信检查时间间隔9999Pr.123等待时间设置Pr.124CR、LF选择Pr.79操作模式（运行模式）Pr.10直流制动动作频率2HzPr.1
19、1直流制动动作时间1SPr.12直流制动动作电压2%（四）硬件布置需配置的主要装置有：四极22KW三相鼠笼或异步电动机1台，三相：0.37KW，冷却风机1台。三菱FX2N-48MR、PLC一台（配通信模块FX2N-485-BD1块）、三菱FR-A740-22K，变频器1台，MY4N-J微型继电器15只、PLC与变频器之间用一条RS485通信电缆连接，触摸屏与PLC之间用一条R422通信电缆连接。PLC安装于原主电柜里面的空档处，将各色组低速正转，低速反转等功能按钮的接线和各控制电眼连线，从原配电柜的按线排上移至PLC的相应输入点上，PLC的输出点，大部分采用微型继电器的常闭触点和原来的输纸停回
20、路，合压电路，停墨电路相关联。控制主电机的交流按触器，总开关、快速保险、导线均采用原件。（五）其它说明1、因考虑到老款作图软件与F940G0T触摸屏兼容性更好，故舍弃用新作图软件，而用老款软件，FX-PCS-DU-WIN-C进行画面设计。2、因画面上触摸键外形尺寸设计较小，输入最小的汉字，也突破了方框，故各触摸键，标签为英文。3、主电机为普通三相异步电动机，为加强其低频工作时通风散热，增加一台专用冷却风机。结论：本方案经反复试验，达到了预期效果。参考文献：1、胶印工艺与胶印机操作邹渝、李云编著 印刷工业出版社2、电工新技术指导，梁耀光、余文杰、主编，中国劳动社会保障出版社出版3、广东印刷杂志2006第3期广东印刷编辑部4、东莞出版印刷杂志2011第一期，东莞市出版印刷协会编致谢：本文在完成过程中，得到了广东东莞市高级技工学校龙老师、章老师、黄老师的辅导，在此表示谢意，也对参改文献的作者表示谢意。
