凹版印刷因其印刷工藝的印版特征而得名，以其精美的印刷質量在軟包裝行業(yè)中占領了重要的位置。凹印機—般由放卷裝置、進料牽引、主機牽引、出料牽引及收卷裝置組成，其標準配置是常見的七電機系統(tǒng)（含收卷、放卷的自動換卷）。在卷材印刷時，需要使用—定的張力將材料張緊進入印刷單元，并在啟動、運行，換卷及停車等過程中保證張力穩(wěn)定，這樣才能保證各種顏色套印準確且圖案精美。因此張力控制是凹版印刷機械驅動控制的技術核心，若張力控制穩(wěn)定，張力波動小，則機器的套印精度及印刷速度就高。
張力控制系統(tǒng)的構成及現狀
　　在卷材的印刷過程中，系統(tǒng)要求控制的張力主要有放卷張力、進料張力、出料張力及收卷張力，這便是我們通常所講的四段張力，一般卷料在印刷色組間的張力控制通過版遞增來實現。無軸系統(tǒng)也有用各色組驅動電機的速度差進行實現。
　　張力控制系統(tǒng)一般由檢測、運算控制和驅動裝置組成：
　　檢測部分：該部分由張力傳感器或浮動輥組成，近年來由于浮動輥在卷料換卷過程中對材料的張力吸收較好，所以業(yè)內的同行人都是使用浮動輥檢測。
　　運算控制：由PLC、工控機或DSP來完成。近年來由于PLC的大量普及，性能價格比好，運算速度逐年提高，所以大部分采用PLC來做張力控制。一般將浮輥信號經AD轉換后直接進入PLC，由PLC進行卷徑計算、恒線速度控制和各段張力的PID運算，并將結果通過模擬量DA的方式傳給矢量變頻器。
　　變頻器在整個控制系統(tǒng)中即作為驅動執(zhí)行機構又作為張力的調整裝置。因此系統(tǒng)對變頻的調速范圍和精度、轉矩精度及動態(tài)響應特性等關鍵技術都有比較高的要求。
傳統(tǒng)方案的局限和我們的改革思路
　　由于傳統(tǒng)的系統(tǒng)張力控制是通過一臺PLC完成，隨著印刷速度的增加（100—300m／min）、卷徑比的增加（600～1500mm）、印刷色組的增加（原來的6色增加至13色），以及輔助控制點數的增加（壓輥、風機及油墨粘度控制等），對于循環(huán)掃描方式運算的PLC的CPU來講，漸漸不堪重任，即便將—些輔助控制移到另—臺PLC來完成，但實際的四段張力所需的運算時間用較先進的PLC（例如三菱的FX-3U或SIEMENS的S7-300）都要確近20ms的掃描周期。
　　所以我們開始嘗試改革傳統(tǒng)張力的單CPU結構，引人多CPU的獨江算法來汁算各段張力并直接控制驅動變頻宋調節(jié)張力，即按控制功能的種類或需要每個CPU各司其職，以提高重要環(huán)節(jié)的處理性能。三菱推出自帶卷取功能的矢量變頻A740—A1，在研究了三菱的設備資料后，我們認為引入該卷取變頻不失為—個值得去試驗的好方案。
三菱卷取專用變頻
　　1．內部自帶浮輥專用PID軟件，系統(tǒng)可以直接接受浮輥電位器信號
　　（1）浮輥PID可以按偏移量分段設定PI參數；
　?。?）浮輥控制的輸出量可以和主速度做比例補償；
　　（3）其具有斷料報警功能。
　　2．卷徑的計算功能
　　（1）可以直接計算卷徑：D=V／∏nZ（V：線速度，n：轉速，Z：速比）；
　?。?）初始卷徑的多種計算力法或直接設定；
　?。?）啟動時的P和I可單獨調整；
　?。?）速度增益可隨卷徑變化而分段設定門動切換；
　　（5）自動產生用于錐度控制的張力設定信號輸出；
　　（6）收／放卷長度的檢測和控制輸出。
　　3．卷徑演算型恒張力控制（轉矩控制模式）
　　（1）STALL失速控制；
　?。?）加減速慣性補償；
　?。?）機械損耗補償；
　?。?）再生回避功能。    
新方案的實現和系統(tǒng)構成
　　該控制系統(tǒng)是由七臺電機傳動控制的，分別為兩個收卷（A740-7．5K—A1）、兩個放卷（A740-7．5K—A1）、  主機（A740—22K—CHI‘），以及收、放卷牽引（A740-3．7K-A1）構成。其中收卷、放卷和收、放卷牽引的浮輥信號分別能直接接到各自的變頻，由各自變頻內置的浮輥運算模塊分別并行運算控制。如圖1所示：
　　控制系統(tǒng)特點：
　?。?）各變頻都帶有卷徑計算和補償功能，所以我們使各變頻按照線速度同步要求運轉，版周長的變化和收放卷的直徑變化都能預先得到補償控制。
　　（2）整個系統(tǒng)預先已做到線速度同步，浮輥僅用于張力波動引起的速度補償控制，實測浮動輥的調整量只有0．1～0．3Hz，即位置波動小。由于是多CPU的獨立計算，系統(tǒng)響應明顯加快，在250m／min高速不停機接料時，設備張力波動非常小。據初步測算，系統(tǒng)的響應日引司可以比單CPU方式的PLC提高10～20倍，大約在1—2ms。
　　（3）由于可以通過參數預置初始卷徑，根據當前的實際線速度和預置卷徑，我們叫以由此控制預驅動速度。實測預驅動變頻的線速度和舊軸線速度相當吻合，接料張力波動較小。
　?。?） 由于A740—A1都自帶485通信按口，FX3U和A740之間有專用的通信指令，所以整個系統(tǒng)采用485通信設定修改參數，且編程相當方便。
未來展望
　　經過我們現場的實際應用和調試，證明了使用三菱的卷取專用變頻來構成的印刷機標準七電機的張力控制系統(tǒng)具有幾大優(yōu)點：
　　1．系統(tǒng)采用多CPU的并行算法，使其響心時刊人幅度提高，且張力控制精度也明顯提高，換料工作可靠；
　　2．由于浮輥信號直接進入變頻，PLC和變頻全部用通信方式連接，所以系統(tǒng)AD／DA模塊可以盡量少用，既縮短處理時間又節(jié)省成本。
　　3．三菱卷取專用變頻只是在軟州上加入卷取模塊，沒有增加其他費用，若算上減少的AD／DA模塊，整個系統(tǒng)的性價比得到提高，有—定的實用價值。
　　4．由于客戶在價格上控制成本，所以我們在系統(tǒng)沒計時也比較精算成本，若要進一步提高性能，三菱的A740可以配CC—Link通信卡，以此提高通信的可靠性。在某些高速同步運行的印刷機中，也可選配SSCNET-III（伺服系統(tǒng)控制網絡）的專用附件，作為伺服產品使用，使A740-A1在印刷機的無軸控制十得以發(fā)揮其卓越性能。