新技术带来凹版印刷机的革命

　　进入新世纪以来，随着新技术的不断出现，我国的软包装印刷设备制造业年年出新品，发展很快。本公司紧跟世界潮流，不断采用新的技术，使产品性能不断提高，推动和影响着整个中国软包装印刷设备的进步与发展。

　　新技术的应用，带来了产品的巨大变化，特别是在凹版印刷设备上发生了新的革命，作为凹印机的张力系统、走料传动系统以及烘干系统，是凹印机的三大重要环节，也是新技术最先选用的环节，也是各制造商技术性能的竞争点，陕西北人印机公司在这方面走到了技术的前沿。

　　现场总线在机组式凹版印刷机中的应用

　　现场总线简述：

　　现场总线（Fieldbus）一般定义为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式，数字化，双向串行，多节点的通信总线。以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场总线控制系统(FCS)。

　　 现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，是工业控制系统的新型通讯标准，是低成本的自动化系统技术。采用现场总线技术可以促进现场设备的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。目前，现场总线发展的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等。

　　现场总线控制系统有如下优点：

　　1.全数字化:信号的传输通过网络采用数字信号，具有高精度、高抗干扰的特性，提高了控制系统的可靠性。

　　2.全分布：在FCS中各现场设备有足够的自主性，它们彼此之间相互通信，完全可以把各种控制功能分散到各种设备中，而不再需要一个中央控制计算机，实现真正的分布式控制。

　　3.双向传输：传统的模拟信号，一条线只能传递一路信号。现场总线设备则在一条线上即可以向上传递现场信号，也可以向下传递控制信息。

　　4．自诊断：现场总线设备本身具有自诊断功能，而且这种诊断信息可以送到中央控制计算机，以便于维护。

　　5．节省布线及控制室空间：在FCS系统中多台现场设备可串行连接在一条总线上，这样只需极少的线进入中央控制室，大量节省了布线费用，同时也降低了中央控制室的造价。

　　6.开放性：现场总线协议已经正式成为国际标准，从而使现场总线成为一种开放技术。

　　7.互操作性：现场总线标准保证不同厂家的产品可以互操作，这样就可以在一个企业中由用户根据产品的性能、价格选用不同厂商的产品，集成在一起，避免了传统控制系统中必须选用同一厂家的产品限制，促进了有效的竞争，降低了控制系统的成本。

　　现场总线在凹印机中的应用：

　　作为一种工业控制的新技术，把现场总线技术应用到凹印机控制系统中，对整个控制系统性能的提高带来很大的好处。

　　1．基于现场总线技术的远程I/O的应用（省配线系统）。

    在凹印机主机控制部分一般都是开关量，由于机组式凹版印刷机印刷机组正朝多机组方向发展，设备越来越长，现场的开关量I/O信号数量多、相对分散，输入、输出间隔PLC很远，常规的系统现场到控制柜的走线距离长、工作量大、根数多，往往带来一些其它的问题，如干扰、误动作等。针对这种情况，以现场总线为基础的远程I/O系统发挥了很大的作用。远程I/O系统是PLC系统的一个组成部分，现场设备在本地对I/O信号进行采集，通过总线网络传递信息到PLC，进行集中控制，在I/O信号的传递过程中，采用数字化的编码方案，抗干扰强、可靠性高。以前大量的传输导线被一根网络电缆替代，节省配线，减轻工程造价，所以远程I/O系统有时也被称为省配线系统。

　　2．利用现场总线的高速性、实时性、高抗干扰性，实现对张力控制的数字化高精度实时控制。

　　在机组式凹版印刷机领域，进几年产品正朝着高速度、高精度、高可靠性、高品质方向发展，在这种大的环境下，对机组式凹版印刷机张力控制系统提出了更高、更强的要求，只有不断的提升张力控制系统的性能才能不断满足产品更新换代的需要。

　　 张力控制系统是机组式凹版印刷机的核心，张力控制得好坏直接影响着产品的质量，为了保证生产的品质、效率及可靠性，一套功能完备的张力控制系统是必须条件，张力控制是以PLC为控制中心，目标对象是张力值，控制的对象是变频器或伺服。目前现有的张力控制一般采用四段全闭环自动张力控制系统，张力ＰＬＣ整机协调控制，采用人机界面进行运转参数的设定和显示。四段张力指放料张力、放料牵引张力、收料牵引张力、收料张力，所有四段张力均通过变频器驱动矢量电机来实现张力自动控制。

　　以前的张力控制系统采用模拟量的控制信号，精度差、容易串入干扰，已经难以满足要求。应用现场总线技术把控制器（PLC）与智能化的驱动器组成网络，把以前的模拟量控制转化为数字量的控制，很大程度上提高了系统的控制精度。通过网络可以实时、快速的反馈驱动器的实时工作状态，使得控制器可根据实际情况及时采取控制，使得张力系统的实时性得到了保证。

　　以上两项技术在我厂的300米/分凹版印刷机上已经得到了应用。

　　3．以现场总线技术为基础，进行高速可靠的数据通讯交换，使印刷机的无轴传动技术的应用成为现实。

　　总之，现场总线作为一门新兴的技术仍然在不断的发展之中，随着其技术的不断完善，国际性的通用标准的统一，现场总线必然会大规模的应用于机组式凹印机中。

　　烘干系统的新设计

　　随着凹版印刷机不断的向高速化发展，全球环保意识的提升，烘干部件的设计制造在凹印机中就显的优为重要。

　　凹印机的烘干在高速机上都采用了热风模式，而应用的都是尽可能采用大风量低温的思想，这样对印品的质量保证能起到很好的作用。因为印速的提高，印品在烘箱内的停留时间有限，油墨中溶剂的挥发时间有限，为避免箱体内溶剂挥发之后的饱和，尽量的补充新风，快速流动带走挥发溶剂，是设计的基础。

　　节约能源，尽可能将带一定温度和挥发溶剂的废气再利用，也是高速机烘干部的设计点。热风的温度控制在凹印机中优为重要，而温度的控制基本上采用对热源的控制来实现。目前中国凹版机的烘干部采用的热源主要有电、蒸汽、导热油。在温度控制内解决好温度升降的惯性冲量，保证在±2℃的实用范围内是必须的，不然就会对印品的颜色保证一致造成困难，在一些特殊的印品，如热敏油墨的印刷上就更为严格。

　　首先是风速、流量的设计计算，为了保证相对的风速要高，让气体快速的流过印品表面，最适合高速印刷的风速在45~60m/s之间。设备的印速高，风速的选择也就的相应提高。通用的方式是采用喷嘴结构、喷嘴的宽度在2~3mm之间，这样流量的计算就显的简单。计算完流量之后，烘箱结构的设计就很重要了，结构设计时必须保证各喷嘴的风量、风速的一致性，喷嘴在横向上风速、风量的一致性。在以往的国产、进口设备中，大都采用了导流板、分流板的结构形式，这给箱体的制造上造成很大的困难，而且实际的效果也并不十分的理想。这是因为导流板、分流板都是产生风阻的环节，造成的风压损失也很大。所以新的理论是保证箱体内的静压相对平衡和稳定，实现各喷嘴及喷嘴上各部分的压力一致，从而达到风速、风量的一致性。

　　那么在风量的调节上，以往的做法都靠调节风门的开合大小来实现，而各风门的位置都在网管系统上，也是增加风阻的办法，这就使得进入到烘箱体内的风全压下降较快，而且只能定性，不能定量的进行调整。新的设计模式是采用变频电机来驱动风机，通过合理的计算，就可以定量的调整实际使用时的准确风速。

　　在能源节约方面，目前较多采用的是二次回风结构。这样的结构能起到能源节约的目的，但由于在使用中，含有大量溶剂挥发气体的热风被二次用来对印品表面喷吹，很容易造成烘干箱体内溶剂的含量指标升高，这样一方面不利于印品表面溶剂的挥发，另一方面残留在印品表面的溶剂量也会提高，随着我国食品、药品等各种包装中环保、卫生各方面的要求提高，印品的残留溶剂量指标不断严格，这样的方法也会不断的被质疑。因此更好的办法是含有溶剂的气体经过一个热转换器，回收其热源，而将废气排出，也就是热源二次利用结构。

　　在温度控制上，蒸汽、导热油的控制相似，都是经过流量阀来控制，但在使用上，必须经过全温区的温升试验，结合不同网管结构找出温度曲线，才能真正的实现有效控制。电的控制上，可采用的办法较多，但较简单实用的方法是主供热线路和控制线路分立设计，克服温升的惯性，同样的温升试验也是必须的。

　　要使烘干部能正常的工作，网管设计的计算和实验是必不可少的，从风机的进排风口，各处的管道、热转换器、烘箱体各处的风阻都必须进行计算和实验的验收，只有这样才能保证整个系统的正常工作。

　　无轴传动技术的应用

　　无轴传动，又称为电子轴。90年代初在凹版印刷机上出现，欧洲发展较早，目前有70%的凹印机采用无轴传动系统。亚洲发展较晚，90年代末才出现，以日本为代表，目前仅有30%的新产凹印机采用该技术。在我们中国，龙头企业陕西北人印机公司最早从2000年初开始着手此项技术的前期准备。由于进口成套无轴系统价格非常昂贵，不适应中国市场的推广，陕西北人印机公司2003年与奥地利贝加莱公司合作，联合开发了适应中国国情，并共有知识产权的无轴传动系统，2004年初获得了成功，并投放市场。

 　　无轴传动的特点

　　1、无轴传动具有极高的套印精度。由于采用控制性能最高的交流伺服系统，编码器高达400万个脉冲，能在0.001mm的范围对版辊进行调整，而机械式传动，由于传动齿轮侧隙误差积累、齿轮的精度、传动轴的扭曲变形、安装的误差、机械的磨损都会降低套印精度。

　　2、节省大量的准备时间。由于版辊具有独立驱动功能，部分未使用的机组可以在印刷机工作状态下，进行更换版辊、清洗版辊、更换油墨等操作，而且印刷前的初期套准非常快（仅用2~3秒可完成），传统的有轴传动采用丝杠走位办法，速度非常慢（长达30分钟）。

　　3、节省材料、降低费用。由于交流伺服系统同步精度高、跟踪性能好，在升降速、切换料动态过程中，张力波动非常小，废品损失不超过3米，而机械轴式通常最好情况下在7~8米。另外由于无轴传动具有独立驱动功能，底色版的印刷可以作为通用版辊使用，降低了制版费用。

　　4、印刷机组组合更加灵活。对于印刷机组的选用，双收双放机的不同组合，不需人工切换，自动组合非常灵活。

　　5、简化了机械结构，走料路线缩短。由于取消了套色调整辊机构，使得走料路线缩短。

　　 6、机组更加独立，有利于模块化。单机组可独立试车，缩短了制造周期。

　　 7、增大了操作空间。由于没有传动轴，从操作侧至传动侧穿行方便，特别是印刷机可在车间中间摆放。

　　 8、机构制造成本降低，电气成本增加，总的成本增加，对电气调管人员水平要求更高。