摘要：随着现代社会的高速发展，消费者对市场上产品的包装有了更高的要求。因此，作为印刷产品的生产企业对印刷设备技术的要求也应该有所提升。笔者所在单位有几台机械总轴式的凹版印刷机，年久失修，设备老化，机械零部件磨损较为严重，直接影响到最终的印刷速度以及套印精度，故对其进行局部的改造。而在凹版印刷控制系统中，张力控制是非常重要的一环，控制的好坏直接影响到最终产品的品质以及生产效率的高低。因此本文主要是对凹版印刷机七电动机传动控制系统探讨，并且在这个基础上提出了下文中的内容，希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。
关键词：凹版印刷机；电动机；传动控制；系统；分析
1导言
凹版印刷机印刷时，印版滚筒全版面着墨，以刮墨刀将版面上空白部分的油墨刮清，留下图文部分的油墨，然后过纸，由压印滚筒在纸的背面压印,使凹下部分的油墨直接转移到纸面上,最后经收纸部分将印刷品堆集或复卷好。凹版印刷机是采用圆压圆直接印刷方式印刷，印版直接制在印版滚筒上，采用浸墨或喷墨方式给墨，没有匀墨机构。由于墨层厚，使用挥发性强的快干油墨，须有烘干装置。
2凹版印刷机主要特点
凹版印刷制品具有墨层厚实、层次丰富、立体感强、印刷质量好等优点，主要用于印刷精致的彩色图片、商标、装潢品、有价证券和彩色报纸等。由于凹版印刷机的制版工艺复杂、周期长及含苯油墨对环境的污染，在中国尚未被大量使用。因此，提高制版工艺、缩短制版时间、使用无污染油墨、减少能源消耗、降低成本等措施，正在研究改进中。凹版印刷机的主要特点是印版上的图文部分凹下，空白部分凸起，与凸版印刷机的版面结构恰好相反。机器在印单色时，先把印版浸在油墨槽中滚动，整个印版表面遂涂满油墨层。然后，将印版表面属于空白部分的油墨层刮掉，凸起部分形成空白，而凹进部分则填满油墨，凹进越深的地方油墨层也越厚。机器通过压力作用把凹进部分的油墨转移到印刷物上，从而获得印刷品。印多色时采用套印法或间接的局部涂墨法，使各种颜色的油墨根据需要，分布在印版表面的有关部分，印多色的基本印刷原理与印单色相同。凹版印刷机所用的印版主要有两种，一种是照相凹版，即影写版；另一种是雕刻版。雕刻版的雕刻有手工雕刻、机械雕刻和电子雕刻等方法。
3主要结构
凹印机的主要结构均由给纸、给墨、印刷、烘干、收纸5个部分组成。一是给纸部分，单张纸凹印机是纸堆式单张连续给纸，卷筒纸凹印机是用卷筒纸连续给纸。二是印刷部分中印版滚筒与压印滚筒的排列有垂直、水平、倾斜3种，印版滚筒排列在下方。一般每个机组都有1个印版滚筒和1个压印滚筒。为了增大印刷压力，有的装有2个压印滚筒。三是给墨装置有将印版滚筒部分浸在墨槽内的直接给墨和由浸在墨槽内的出墨辊将油墨传给印版滚筒的间接给墨，高速机上有的还采用喷墨方式。四是烘干部分是利用电或蒸汽加热的热风，有的用红外线或远红外线灯使印刷品干燥。五是收纸部分，单张纸是堆积成纸堆，卷筒纸是将纸带裁切折页堆集好或复卷成纸卷。卷筒纸多色凹印机印刷部分的结构有机组型和卫星型2种。前者是按所需色数设置机组，每个机组中各有1个印版滚筒和1～2个压印滚筒，收纸部分是采用复卷方式。卫星型四色凹印机,印刷部分有1个大压印滚筒和4组印版滚筒。还有将凹版印刷与平版印刷或凸版印刷、模切等组合，以适应印刷品的不同要求。
4控制原理
开卷张力区的张力控制主要是由开卷机完成的。张力控制是开卷机的一个主要功能，所以该张力区的控制原理与开卷机的工作原理一致，由离合器、张力辊和张力控制器组成闭环控制系统。印刷张力区是凹印机张力控制系统的重要环节，是保证印刷套准精度的关键。该张力区的张力控制采用差速原理，系统通过控制送纸张力辊与出纸张力辊的运转速度，来调整纸张的张力。大多数凹印机的送纸张力辊均与印刷机运转速度同步，出纸张力辊轴端与步进电机相连，以此实现差速控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分切张力区的张力控制也很重要，如果由于张力不稳定而达不到分切精度，就会出废品。为此，该张力区一般采用与印刷张力区同样的控制方式。其基本速度为印刷组也纸张力辊的运转速度，分切组出纸张辊的轴端与步进电机相连，实现差速控制。
5改进方案
结合设备现状和改进的成本费用，改进方案确定如下：一是张力检测：摆辊式张力检测方式(通过位置传感器进行间接的张力检测)。认识执行机构：交流变频器和交流变频电动机。改进之前，生产线采用的是比较传统的机械总轴式传动机构。改进之后，将放卷牵引和收卷牵引与主牵引传动轴的机械传动装置拆除，新增两个异步交流变频电动机，与主牵引电动机构成七电动机同步传动机构。起先，调整气压阀使气缸内气压产生的作用力与料带上的张力保持平衡。而当摆辊的实际位置处于非平衡位置时，摆辊带动气缸与此同时带动大齿轮转动，大齿轮旋转传递给小齿轮，小齿轮带动旋转电位器给出张力检测信号，从而获得张力的反馈模拟量。
6方案实施
6.1七电动机同步传动控制
速度的给定输入到主牵引频率源AI2中，用于调整收、放卷牵引变频器输出的转矩，反馈源AI1用于接收旋转电位器的反馈信号，调整摆辊的位置。M1是主牵引变频器控制的交流变频电动机。AO1通过旋转电位器RP1的作用最终输出+10 V电压，用于摆辊位置的及时反馈。由于局部调整的需要，设置了启动DI1，加速DI2，减速DI3，点动DI4等输入端子。
6.2 PI控制
工业控制中，比较常见的控制有PI，PD，PID等控制。根据实际生产线的控制精度和响应速度的需要，这里采用的是PI控制。PI控制中，比例环节:即时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一产生，控制器立刻产生控制作用，以减小偏差。但比例作用太强会引起系统的不稳定。积分环节:主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用太强会使系统超调量加大，动态响应迟缓。本文选用的是MD320T系列变频器，其包含有PID闭环调节环节，主要是针对变频器相关的参数进行适当地设置，以达到调整变频器输出恒定转矩的目的。PI控制主要是通过对被控量的反馈信号与目标量信号的差量进行比例、积分运算，来调整变频器的输出频率，构成负反馈系统，使被控量稳定在目标量上。
7结论
通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，总之凹版印刷机七电动机同步系统通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制，保证了各电动机工作在同步状态，使张力保持稳定。该系统既可以快速响应，又可以解决换向容易烧坏电动机的问题，并且价格十分经济。改进方案实施后，经过生产实践的验证，凹版印刷机的张力控制系统运行稳定，张力控制精度提高，大幅度减少了张力控制方面的故障，降低了废品率。这充分证明了文中提出的方案的合理性，为其他相似的电控系统的设计提供了一些技术方面的参考。
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论文作者:黄亚东
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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