凹版印刷机控制需求分析

  凹版印刷机主要由收放料单元、引入引出单元、色组单元构成，其中印刷单元可根据客户的需求提供不同的色组数。凹版印刷机主要性能参数见表7.2.

  1.收放料单元

  异步电动机变频器驱动系统控制放卷单元，它通过摆辊反馈控制电动机转速，使摆辊稳定在中间位置，达到稳定张力的控制效果。实际张力由连接摆辊的汽缸压力决定。

  收放料的基本操作步骤如下∶

  1)张力投入用户按下张力投入按钮，收放料机构运动将摆辊控制到中间位置。

  2)联动用户按下联动按钮，收放料跟随主机运动，启动PID控制摆辊在中间位置。

  3)放料接料用户按下接料准备按钮，放料架转动。如果此时A轴在工作，则当检测开关检测到B轴到位后，停止放料架转动。计算B轴直径，B轴开始转动到主机线速度，准备接料。用户按下接料按钮，压滚下压将AB轴材料黏合，同时裁刀出刀将A轴材料切断，B轴PID投入运行，A轴减速停止，完成接料。

  4)收料接料按下收料准备按钮，收料架转动。如果此时A轴在工作，则当检测开关检测到B轴到位后，停止放料架转动。B轴直径为纸芯直径，B轴开始转动到主机线速度，准备接料。用户按下接料按钮，压滚下压将材料黏合到B轴，同时裁刀出刀将A轴材料切断，B轴PID 投入运行，A轴减速停止，完成接料。

  2.引入引出单元

  引入引出单元结构形式与收放料单元相似，也是控制摆辊在中间位置。由于不发生直径变化现象，所以控制相对简单，PID的输出直接加到输出转速上，所采用的控制算法与收放料单元一致。

  引入引出的基本操作步骤如下

  1)联动用户按下联动按钮，压辊下压，引入引出单元按照设定时间从静止加速到联动速度。由于压辗压在驱动轴上，故印刷材料会随着引入引出机构运动，达到联动速度后就处于联动状态。当色组压辊下压后，引入引出对于PID控制投入运行。

  2)同步测试这个功能是指引入引出单元不投入PID控制，与版辊一起转动，用户通过外部转速表来监测引入引出速度与版辊速度是否一致。

  3.色组单元

  色组单元是印刷机械的主要和关键环节，涉及同步控制、套色控制、横向控制、张力控制等，这些都是印刷机械的核心技术。

  (1)同步控制

  同步控制是指所有色组版辊与主轴保持1∶1同步，通常用虚轴(虚拟轴)作为主轴，因为虚轴的位置速度和加速度最为平滑。B&R系统支持将主轴放在引入引出单元、色组单元或主控PLC上，以使所有色组同时收到虚轴的位置。通常为了编程的便捷，将虚轴放在引入色组单元。

  (2)张力控制

  张力控制通常也称为涂布控制，是指在色组单元控制张力。有两种控制方式一种是无摆辊方式。在这种方式下，手动调整该色组的同步比例来调整张力另一种是有摆辊方式，其控制方式与引入引出控制相同。纸张印刷时常常使用多色涂布，这时无轴系统的优点便体现出来。不需

  要修改任何机械部件，直接在人机界面输入涂布辊周长，便可以实现多色组不同直径的印刷。可以对任意色组设置软涂布方式，对首尾两色有摆辊的色组可以设置硬涂布方式。软涂布方式可以在开机情况下微调同步系数，即调整了张力。

  (3)横向控制

  横向控制是指控制印刷色组的横向位置。由于印刷机在加减速和切换料的时候常常发生横向随偏，手动修正时间比较长，浪费多，因此，通过检测色标的宽度进行横向的自动修正。横向控制要求每个色组的控制参数可以分别设定，每个色组也可以手动横向移动，砸到限位开关的时候终止此方向的移动。

  (4)单标记印刷

  在锁定色标的时候只看一个色组的色标信息，通常这种印刷方式用于印刷很浅的色标，或者光油，此时光电眼无法检测到该色组色标信息，只能通过前一个色组的色标信息进行套印，由于只看一个色标信息，故印刷精度会降低。单标记要求可以在开机的情况下进行选择，可以锁定之前任何一个色组。

  (5)套色控制

  对于机组式凹版印刷机，一种颜色为一个色组，多色图案由多个单色图案叠印而成，只有将各版辊上的单色图案精确套印在一起，才能印刷出合格精美的产品。套色控制是指通过调整色组的前后位置进行套印，恢复原始图案。套色控制是印刷机的核心技术，设备验收的第一原则就是套色精度是否合格。套色控制通过虚轴实现，每个色组都有一个虚轴，作为从轴(附加轴)作用在色组上，即色组主轴在同步的基础上叠加套色虚轴运动。

  由于多种原因都可以造成套色不准，即使有多年工作经验的调机人员也很难快速、准确地判断出问题的所在。影响套色不准的原因很多，例如，导辊跳动，阻力过大水冷辊滞后，水流不畅，阻力过大刮刀磨损，刮刀压力不合适，刮刀位置不合适色组锥头压力不合适印刷压辗压力不合适张力没有控制好胶辊磨损，或胶辊下压不平行烘箱温度不合适排风不通畅造成料膜抖动控制系统参数不合适墙板平行度不足等。但是，影响套印精度最关键的因素在于张力控制精度，许多外部因素，例如，卷筒纸的质量、环境的温度湿度、收放卷的自动拼接、印刷速度变化等，最终都会反映为纸张张力不稳定，从而使套印精度超出正常范围。为了使印刷过程稳定，必须保持纸带的张力恒定不变并保持适当的大小，因为张力过大会造成卷材的拉伸变形甚至断裂，张力过小会使卷取材料产生皱褶或处理尺寸不准而影响印刷质量，而张力不稳定会使带材跳动，会导致套印不准或重影。

  对于整个印刷机械的控制系统，套色控制是最困难的。由于印刷色组之间压辊将各色组之间的张力进行了隔断，色间基本张力又是从前向后传递而来，调整任何一个色组都会影响后面色组的张力，色组张力之间存在耦合关系，为了在调整一个色组的时候对其他色组不会造成影响，需要进行解耦控制。