双工位印刷涂布机主要用于BOPP、PVC、PET纸等材料制作胶带、反光膜、保护膜及涂色、涂药水之用，分A型机主要用于涂布BOPP、PVC、PET及纸张，受热后不会延伸的材料，和B型机用于PE等受热后会延伸的材料。双工位印刷机采用台达变频调速器控制速度，台达PLC系统进行自动张力控制技术，采用纲线辊涂布或三辊逆转计量刮刀涂布等方式，上胶均匀，上胶量可调，采用电加热或蒸气加热干燥方式。双工位印刷涂布机外形图如图1所示。
图1双工位印刷涂布机外形图
1应用简介
双工位印刷涂布机的机械结构可以分为双工位放卷部分、印刷涂布及烘干部分、收卷部分等；传动点主要有放卷A轴、放卷B轴、放卷牵引、印刷涂布轴、链轮传动轴、主牵引电机、收卷轴等。
表1主要技术参数表
机器型号
1300型
1800型
有效涂布宽度
1300mm
1800mm
收、放料纸
Φ1200mm
涂布速度
20-40m/min(40米)
20-40m/min(40米)
30-60m/min(60米)
30-60m/min(60米)
干燥方式
电或蒸气(可选择)80-150℃
电或蒸气(可选择)80-150℃
用电功率
电加热130kVA(40米)
电加热180kVA(40米)
180kVA(6O米)
240kVA(6O米)
蒸气加热30kVA
蒸气加热30kVA
机器重量
30000kg(40米)
40000kg(40米)
36000kg(60米)
46000kg(60米)
长宽高
46000×2500×5500(40米)
46000×3200×5500(40米)
66000×2500×6000(60米)
66000×3200×6000(60米)
2控制系统清单
HMI：DOP-B07S（7寸)
变频器：VFD110V43A-2（11kW，放卷A）
VFD110V43A-2（11kW，放卷B）
VFD037V43A-2（3.7kW，放卷牵引）
VFD022V43A-2（2.2kW，印刷涂布辊）
VFD037V43A-2（3.7kW，链轮）
VFD037V43A-2（3.7kW，主牵引）
VFD037V43A-2（3.7kW，收卷）
EMV-PG01O*7（编码器卡）
PLC：DVP-80EH2*1（主机）
DVP04AD*1（模拟量输入模块）
DVP04DA*2（模拟量输出模块）
3控制系统结构图
控制系统如题2所示。
图2控制系统
4原理分析
4.1VFD-VE变频的闭环矢量控制模式
4.2实现过程
4.3收放卷控制
对于收放卷控制，主要有两个方面：速度控制与恒张力控制。由于纸张材料的运行线速度是通过压辊的方式接触（不会出现打滑现象），所以只需要分别控制收卷电机的速度就可以了。
由于放卷棍的实际大小是随着运行时间的变化而变化的，所以它的准确性是基准速度的关键。目前通常有两种方法可以参考：厚度法与线速度计算法。
厚度法的原理是建立在对材料厚度的了解情况下，电机每运转一圈，收卷棍直径会增加两个材料厚度，放卷棍直径会减小两个材料厚度。此方法主要使用在收放卷材料厚度均匀的情况下，优点是计算出来的厚度值准确，缺点是需要使用者在变频器相关参数中输入材料厚度信息。
线速度计算法的原理主要是依据以下公式：D=(G*V)/(π*n)。其中D为当前卷径，G为机械传动比，V为当前线速度，n为电机转速。当前线速度可通过模拟量或者脉冲的形式采集。线速度计算法的优点是可以使用在材料厚度不均匀的场合，不需要对材料厚度值的设置，降低了对操作工的要求；缺点是计算出来的当前卷径值会受线速度采集准确度的影响，如果线速度波动很大，则当前卷径值也会出现很大波动。
通过计算卷径得出来的卷径值基本上等于实际测量的卷径值，所以同样可以计算出PID调节的±5%的调节范围，为加大弹性，可以将±5%的范围放大到±15%，结果仍然比较理想，可以保证张力摆杆的正常波动范围在±1%范围内。
注意：加减速过程中禁止计算卷径，因为在加减速的过程中给定目标速度是增加的，而PID调节的速度跟随是迟后的，所以尽量避免在速度变化的过程中计算卷径。
4.4计算过程
放卷在低速（0～5Hz）运行时由于不可避免因为电机滑差等因数造成的给定转速和实际输出转速误差肯定会大于PID调节范围±15%，所以工艺要求PID调节范围应该是在传动轴（0～5Hz）运行过程中出现一个成反比的计算公式即：F=K/V，其中F为PID允许调节范围，K为常数值，V是传动轴的实际输出频率，通过此计算公式后得出实际的PID允许调节范围F值为：±150%～15%（0～5HZ）；±%15（5～50HZ）。
通过不同速度输出情况下对PID波动范围的调节完全满足了全部情况下的高精度PID速度控制既做到了高速情况下的小比例大幅度特性，又满足了低速情况下的大比例小幅度特性。
4.5开机预张紧功能：
在初次上膜的开机后，通过判断收、放卷摆杆角度是否在张紧位置，否则将在此阶段禁止PID调节，采用固定速度运行收卷和停止放卷。当判断收卷、放卷摆杆回到规定角度内后从新将速度切换到PID功能中。
4.6放卷双工位切换，
在当前卷工作到放料结束时预启动备用卷（通过设置的初始卷径为基础计算出固定速度运行），人为操作接料后停止当前卷，并将备用卷的速度切换到PID控制速度方式，完成双工位放卷接料控制过程。
5通过触摸屏进行参数设置
主画面反映了全部传动轴的运行状态、当前放卷卷径、线速度，以及各个摆杆的张力角度位置等，如图3所示。参数设置界面提供了一些工艺参数数据等，如图4所示。
图3涂布机主界面
图4参数设置
6结论
通过对双工位印刷涂布机系统的调试，使得此双工位印刷涂布机能够在0～65米/分的最大速度控制范围内保持恒定的张力和稳定的线速度，特别是全部的4个张力摆杆的角度偏差不超过±1%的波动范围，非常有效地保证了产品质量及高速的生产效率。经过在最终客户的使用，得到了客户的肯定。另一个比较重要的意义在于通过此次台达全系列产品特别是VFD-VE变频及PLC组成的系统在印刷行业的成功应用，开创了台达产品及系统在本地区印刷行业的新局面。
