印刷机的控制系统

印刷机的控制系统
印刷机自动控制系统概述
2.2印刷机的控制系统
印刷机的控制系统主要包括输纸控制、纸张检测与水墨控制、印刷机
的调速以及自动套准，在卷筒纸的印刷中还要有断纸检测和张力控制。

其
中最重要的就是速度调节和张力控制，这是印刷机控制中的关键部分。

2.2.1输纸控制
输纸是印刷的一个重要工序，各种印刷机的输纸方式是不同的。

早期
生产的单张纸(即平板纸)印刷机及现在仍在使用的一些小型凸版印刷机，
采用的是手工输纸方式。

手工输纸劳动强度大、效率低、准确性差，因此
不能适应现代化印刷机的需要。

随着印刷机性能的提高，单张纸印刷机的
输纸越来越向机械化、自动化方向发展，因而产生了各种类型的自动输纸
器(或称自动输纸机)。

另外，卷筒纸印刷机的输纸装置也在不断向气动、
电动等自动化方向发展，输纸控制电路越来越复杂。

单张纸输纸器可分为摩擦式与气动式两种类型，其中气动式自动输纸
器根据传纸方式又分为序列式(间歇式)和重叠式(连续式)两种，序列
式输纸机只在小幅面和低速印刷机上使用。

现在一般使用的多为重叠式自
动输纸器，其控制电路有动力传动、纸堆台快速升降、纸堆台自动上升、
输纸泵控制、输纸安全杠、双张检测、折角及前规检测等。

输纸器又包括全张输纸器、对开输纸器和卷筒纸输纸装置。

其中卷筒
纸输纸器的双纸卷输纸装置纸架的回转和平移均采用电动机控制。

在纸架回转控制中，通过电压信号，控制电机的正反转使纸架按顺时
针方向和逆时针方向转动，从而控制纸架的回转和上、下纸架;而在纸卷
的平移印刷过程中，根据出纸折叠情况，由电压信号通过中间继电器的吸
合和释放控制电机左右移动，并使用限位器控制其行程;为了安全，纸架
的正、反回转与左、右平移，都采用继电器作互锁，以保证进行某一项操
作时，其它操作停止工作。

在输纸控制中，由差动变压器作反馈，输出的
控制电压由转换开关进行切换，控制输纸电机的起停。

2.2.2纸张检测
纸张检测是保证印刷质量、减少纸张浪费的重要环节，随着印刷机高
速化的发展，纸张检测的重要性就更为突出。

纸张检测的方式、器件和电
路是在不断发展着的，目前，已经由触点式发展为无触点式，由电磁继电
器线路发展为晶体管、集成电路与光电器件组成的电子线路，大大提高了
检测灵敏度和使用寿命，同时减少了损坏现象与维修工作。

纸张检测主要包括单纸张检测和卷筒纸检测。

单纸张的触点式检测一
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般包括前规、折角、侧规、双张与撕纸五个项目的检测;卷筒纸检测一般
包括断纸检测和接头检测。

在卷筒纸断纸检测中，通过光电管的光电效应原理进行检测。

正常印刷中，纸带在发、收光头之间通过，光电二极管因光照微弱，其电流很小。

当纸带段落后，光电管受到光线照射，其电流大大增加，从而触发相应的三极管导通，使之输出控制电流，使相应的继电器吸合，控制器则有信号输出，使机器停止运转。

卷筒纸接头检测器是由两组检测光电头组成，当纸带接头通过时，通过光电信号转换，使报警器发出声音报警，同时控制电机的运转，使接头检测控制顺利进行。

2.2.3水墨量控制
随着印刷机由凸印向胶印方向的发展，印刷机不但要进行墨量调节，而且要进行水量调节。

印刷机水量、墨量的调节，直接影响到印刷产品的质量。

手动水墨量控制电路与自动控制的电路相比，具有线路简单、使用元件少等优点，在水墨量控制要求不十分严格的印刷机上应用较多。

但手动控制电路一般为无反馈环节的开环控制系统，控制精度不够理想，并且不能随机速作自动跟踪调节，而需要人工不断调整。

自动控制的水、墨控制电路，是由无级调速的电动机的转速来控制出水量或出墨量。

通过电压负反馈，使给定电压信号与电压负反馈信号电压综合后的差值电压输入放大器，然后经触发电路触发可控硅，从而对控制出水量和出墨量的电机的转速进行调节。

达到控制出水量和出墨量的目的。

2.2.4速度控制
在单张纸轮转印刷机中，高速运行的纸张到达前规定位时，冲击很大，容易造成纸张回弹或纸边卷曲现象，影响纸张定位的准确性。

采用变速输纸的方法，即在输纸的前段时间内是高速，而接近前规时变成低速，这样，纸张缓慢地靠近并接触前规，减少了冲击力，增加了纸张定位的稳定性。

在卷筒纸印刷机中，纸张运行的线速度是一定的，但放卷侧的卷径越来越小，其角速度就越来越大，而收卷侧的情况则相反。

2.2.5纸张张力控制
在卷筒纸印刷机的印刷过程中，应保证卷筒纸带有一定的张力，这样才能使印刷正常进行，以达到压力均匀适中、印品字迹清晰及折角位置准确等效果。

而实际印刷过程中，由于各种因素的干扰，常常会出现以下情印刷机的控制系统
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况。

(1)张力不稳定产生张力不稳定的原因，主要有如下几个方面:
(一)印刷过程中的纸卷由大向小逐渐变化，其阻力矩也随之变化
并影响纸张的张力，若此时跟踪控制电路调节不当，则会使张力不稳定;
(二)纸卷不圆(这主要是因为造纸厂卷绕时造成的)而影响输纸
速度，同时使纸张张力不稳定;
(三)机器拖动不稳定。

上述各原因都会使纸张张力忽大忽小地变化，即纸带忽松忽紧。

张力小时，纸带松飘，印出的字迹模糊不实(即墨虚)，甚至纸张出现横皱纹。

张力大时，纸带拉的过紧，容易产生纵向皱纹甚至断纸。

张力不稳，还会使折报机折出的折标不准确。

(2)断纸大纸卷惯性大，启动机器时若操作不慎就会产生断纸
现象。

另外，纸张的材料不同，其张力也不相同，加之机速调节不当，都会造成断纸故障。

(3)拥纸当机器在高速运转状态下突然停机时，纸卷由于惯性
而继续转动，将大量纸张从纸卷展开送出并产生堆积，即出现拥纸现象，给操作带来不便和纸张浪费。

另外，全数字带材加工线张力控制系统不但要求在生产、加工过程中保持张力恒定，还要求在动态及加、减速过程中保持张力恒定，这就要求系统能够准确地补偿加、减速及系统摩擦带来的动态力矩。

2.2.6自动套准
在印刷中往往会有套印，即使是在印刷彩色图像时，也是将彩色图像分为若干单色图像，并按一定的颜色顺序分别制版。

按照国家行业标准，一般印刷品允许误差小于或等于0.4毫米。

随着印刷业的不断发展，以手工控制印刷品质量的生产方式已远远不能适应实际生产的要求。

为改善印刷质量，提高劳动生产率，对印刷过程进行自动检测和控制势在必行，印刷过程的质量检测是实现自动控制的前提条件。

彩色套印印刷品只有控制在一定的套印位置精度范围内，才能去衡量阶调与色彩再现、图像分辨率、斑点等质量指标。

所以套印的位置精度是彩色印刷的关键。

在彩色套印中，将光电探头安装在色标经过的地方。

光电探头有两个相距一定距离的光电探测器，用来分别对准被检测的两个色标。

从最先一个色标对准相应光电探测器开始计时，到下一个色标对准相应光电探测器为止的时间作为偏差时间。

当偏差时间等于0时，说明无套印误差，当偏印刷机的控制系统
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差时间不为0时，就对色标信号进行放大、滤波、比较等处理，然后调整色标，从而控制套印的精度。

2.3本文的主要内容
长期以来，虽然直流电力拖动系统获得了广泛应用，但由于直流电动机本身在结构上有机械整流器和电刷，这就不可避免地带来了以下三个主要缺点:
(1)存在机械磨损、噪声大、寿命低、维护困难;
(2)换向产生火花，在易燃易爆等恶劣环境中不适用;
(3)结构复杂，难以制造大容量、高转速及高电压的直流电动机。

交流电动机结构简单、不产生火花、运行可靠，便于制造大容量电动机。

因此，由交流电动机组成的调速系统克服了直流电动机调速系统的缺点，充分发挥了交流电动机本身固有的优点。

和直流拖动系统相比，交流拖动系统具有如下特点:
(1)交流电动机坚固耐用，用交流电动机组成的拖动系统经济可靠、运行噪声小、维护方便;
(2)能够适应易燃、易爆、高空、井下等恶劣环境，适应范围广;
(3)结构简单，便于制造大容量、高转速、高电压电动机，这就为交流拖动系统开辟了更广泛的领域;
’(4)由于高性能、高精度新型调速系统的不断出现和发展，交流拖动系统己达到与直流拖动系统同样的性能指标，因此，越来越广泛地应用于国民经济各个生产领域。

目前，印刷机的拖动调速系统大都是采用直流系统，由于直流拖动本身的缺点和不足，使其很难再有发展空间。

本文欲着重讨论印刷机的调速、张力控制。

由于交流拖动和交流调速
的优点及广阔的发展前景，本文欲在印刷机的调速控制系统中引进交流调速，以使其符合当前拖动调速系统的发展趋势。

在卷筒纸印刷中，本文着
重讨论矢量控制的变频调速系统。

在张力控制中要着重体现数字化的特征，争取使其控制实现全数字
化。

在传统的模拟控制中，只能对张力进行简单的控制，而不能进行精确
的动、静态补偿，在一些运行速度较低且张力精度不高的场合，可达到要求。

但现在，大多数工艺过程为了提高产量和成品率，越来越追求速度和
精度的不断提高，这就要求在动、静态均保持张力恒定。

传统的模拟控制
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很难达到这些要求，这就需要在张力控制中实现数字化。

可以方便地对张
力进行控制和调节，达到生产工艺的要求，提高生产效率，不断满足现代
生产高速化、精确化的需要。

2.4论文选题的目的和意义
2.4.1论文选题的目的
本论文欲着重讨论印刷机的主机传动及调速，和卷筒纸印刷机的张力
控制。

使其实现交流调速，张力控制实现数字化。

使之符合现代生产工艺
的要求。

2.4.2论文选题的意义
如能在印刷机的传动及调速中实现交流控制，不但能大大提高生产效率，而且能节约大量能源，在能源日益紧张的现代社会有着十分重要的意
义和广阔的发展前景。

张力的全数字控制也能大大提高控制精度和生产速度，在不断追求速
度和效益的今天，有着十分重要的意义和发展空间。

印刷机的控制系统
印刷机的速度调节
第三章印刷机的速度调节
电动机是电力拖动系统的原动机，它将电能转化为机械能，去拖动各种类型生产机械的工作机构运动，以实现各种生产工艺的要求。

在现代印刷中，除主机驱动、纸台升降、油泵、水泵和气泵外，甚至水、墨量的调节也以电动机为动力源。

而且，印刷机的启动、调速及制动也是由电动机来实现的。

所以，了解电动机的工作原理及转速调节是十分必要的。

3.1直流电动机的转速调节
为提高产品质量和生产效率，工作机械的运行速度不可能是单一的。

按照工作机械的要求人为地调节拖动电动机的运行速度，称为电动机的转速调节。

要求实现转速调节的直流电力拖动系统，简称直流调速系统。

因直流调速系统中的直流电动机绝大多数是他励式的，所以主要讨论这种型式直流电动机的调速问题。

3.1.1调速运行下他励式直流电动机的机械特性
图3-1他励式直流电动机的原理电路图
图3-1为他励式直流电动机电枢电路中串接有附加电阻R。

时的原理电路图，在图中所示机电变量的假定正向下，其转速特性和机械特性的一般表达
式(3-5)表明，电动机的运行速度可以采用以下三种方式人为地调节，即。