凹版印刷中靜電吸墨系統的改進

在凹版印刷包裝產品中常用到靜電吸墨輔助系統，靜電吸墨輔助ESA系統在印刷工序中起輔助印刷作用。印刷生產過程中由于卷材和油墨的摩擦，使壓印輥表面積聚了靜電電荷，由于電荷同性相斥的原理使得壓印油墨的吸附能力變差，進而出現印刷效果不佳引起的漏印的現象，這時候就需要靜電吸墨系統來消除印刷品表面的靜電以保證良好印刷效果。

凹印機的特點是工作速度快，印刷范圍較寬。因此在生產過程中必須對ESA系統進行精確的電壓控制以保證油墨能均勻且不漏點地印刷到印品上。而現在國內實際的生產過程中，人們對靜電吸墨系統以人工調節為主。即通過對靜電吸墨系統中調壓器的調節來穩定模塊輸出電壓，最終改變靜電吸墨系統的高壓端輸出電壓，進而控制靜電吸墨系統的高壓靜電的電荷數量。靜電吸墨系統由高壓端產生靜電來消除印刷過程中的摩擦靜電，而靜電電量多少最終直接影響印刷效果，靜電量荷數是由副邊的整流可調電壓決定的。因此必須通過調節變壓閥副邊線圈來實現對靜電吸墨系統的電荷電量進行輸出控制，對靜電吸墨系統的副邊調壓模塊的控制即可實現對該系統的輸出電荷量的控制。在印刷生產過程中，操作員工在根據不同速度、紙張寬度、油墨時所需要的不同靜電量來不斷地調節ESA系統輸出穩壓模塊電壓來保證產品質量，調節過程具有很大的耦合性很難實現精準的調整。

目前使用的ESA系統直接依靠人為調節而完成的印刷質量控制是一個開環控制系統。在實際生產中很不穩定也很難調整。靜電電量產生的不合理會導致靜電不能完全消除，進而造成油墨掉、色印刷不均或漏印等現象，生產出大量的廢品給企業造成損失，這是現在用的靜電吸墨開環控制系統所不能解決的。操作員工人為調節過程中由于缺乏參考基準，調節過程比較繁瑣且調節時間較長，不但耽誤生產進度浪費大量的原材料，對印刷產品生產也很難滿足嚴格的標準要求，這些都是現有的ESA系統的不足。

根據實際生產中系統是通過調節其輸入電壓來控制輸出電荷量的原理，我們便可以通過計算機電子系統來實現對現有靜電吸墨印刷的改進。通過計算機在線監控ESA系統的輸入電壓來調整ESA的副邊輸出電壓，使之能夠準確、及時為操作員工提供一個生產操作的電壓基準，并通過副邊線圈電壓形成閉環反饋控系統制來穩定靜電吸墨系統的工作電壓。

靜電吸墨系統輸出電壓是根據印刷速度變化而快速變化的，我們要在線的反映出靜電吸墨輸出電壓的變化情況，就應該在靜電吸墨輸出端進行定點采集。并且從理論上講，采樣周期越短越好，采樣頻率越快越能準確反映靜電吸墨電壓的在線變化情況。但是在實際采樣過程中，我們會受到硬件設備，處理速度等因素的制約。由于被測電壓是一個確切的模擬量，因此必須通過模擬信號到數字信號的轉換處理，然后再進行模擬信號的恢復。通過對系統輸出端電壓的采樣得到了電壓數值，根據實際生產需要進行適當的參數修改處理，得到想要的控制方案和控制結果。隨著微型計算機的發展，工業生產測控方法有了新的進展，它擁有對數據的存儲、運算、邏輯判斷等功能，實現了測量過程自動化、生產控制智能化，大大的提高了其智能化程度，因此其可選方法也很多。

根據系統設計的需要，我們應該首先把檢測端口傳來的模擬電壓信號轉化為數字信號，并且采集信號指令和控制采樣時間間隔由上位機通信控制，根據實際生產在印刷過程中ESA系統要求采樣時間不能過長，采樣時間過長影響ESA系統輸出電壓的實時準確性，不能準確的反映系統的工作狀況。采樣周期受硬件設備的限制，采樣周期太短PID算法控制系統處理過于頻繁影響系統調節效果。根據設備實際情況和實際生產綜合考慮、只要采樣周期小于10ms就可以滿足生產需要和硬件設備的要求，基于數據傳送和處理速度考慮，設定采樣時間周期為2ms較為適中。由于我們所設定的采樣對象參數是ESA（靜電吸墨）的電壓信號，并且對采樣得出的結果進行顯示，我們將電壓信號精確到一位小數位。并且在下位機內設定一段長度的暫存緩沖區，用于儲存A/D轉換得出的數值量，然后在從緩沖區中逐一讀出并采用小數點定點進行顯示，而控制程序和控制算法均由下位機直接處理完成，采用下位機直接進行電壓采樣并實現算法編程控制程序，流程簡單、思路清晰，其特點是簡單快捷。

模擬電壓量由下位機控制A/D轉換器進行轉換，改進后系統采用8位的A/D轉換器和16位下位機共同控制調節采樣周期。由于我們只對一點電壓進行采樣測量，不需要循環采樣8位的A/D轉換通道，對于采樣得到的數子電壓值通過下位機與計算機的通信接口把緩沖區數值逐一快速地傳入計算機中，這樣我們把系統要求任務分散處理，而對于參數設置變化則由計算機交下位機處理。通過計算機直觀地觀測ESA系統輸出電壓的變化情況。在任意時刻都可以根據需要進行采樣，提高下位機的工作效能。改進系統中采用的8位A/D轉換器和12兆赫茲晶振周期的下位機進行采樣控制，先把A/D轉換得到的數值暫存于下位機一特定緩沖區后把數字信號結果通過二維繪圖顯示窗口復顯出來，其中，Y軸輸入顯示采樣得到的ESA系統電壓數值，而X軸則通過控制變量控制坐標點（時間點）變化，這樣通過描點繪圖的方式使得模擬圖形得以復現，給操作控制人員以直觀的表現出來，能直觀的繪出ESA系統工作電壓特性曲線圖，使操作控制人員能及時地了解ESA系統工作電壓特性變化，并且能夠簡單快捷地實現調整，適用性較強采樣速度快，能夠適用于快速采樣測量和長期觀察測量系統中。

在繪圖儀窗口顯示的同時在計算機機中建立數據庫來對傳入數據進行專用儲存，由計算機作圖軟件讀出數據庫中的電壓數據并轉化為圖形，在計算機中人機交互界面中完成系統的算法參數設定控制以及對ESA系統工作情況的全面掌控，主要的采樣控制、算法程序控制都交由計算機來處理，提高了工作效率，保證了系統的工作控制要求。其采樣控制和通信傳送控制都由PC機完成，這樣更利于工作人員的操作和控制，且計算機最終采用數據存儲庫對采集數據進行儲存，使操作人員更利于對數據操作和管理。數據庫的容量設為可變使之能滿足大量數據采集要求，通過圖形顯示更加形象的表現出電壓變化情況特性。