1 引言
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、節能高效、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
?。?）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;
?。?）高速運轉的速度值可變，最好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;
?。?）機器運轉要有速度指示，使操作者明確當前運轉狀態;
?。?）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。
附圖 變頻器連接圖（KM1、KM2、KM3、KA1、KA3為原圖紙元件編號）
附表 改造前后主電機能耗對比表
（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專用電機代替，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，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。
?。?）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。
?。?）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、高效節能，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。
綜上所述，在老、舊型的單張紙平版印刷機上應用變頻器對主傳動進行改造是一項簡單易行，實用經濟的好革新，即推廣了新技術的應用，又符合當前所倡導的構建節約型社會的潮流，值得大力推廣。