浅析海德堡速霸CD102胶印机电气控制系统

     20世纪80年代初期和末期，海德堡公司先后推出了CPC（Computer Print Control）计算机印刷控制系统和世界首创的用于监测、控制和诊断印刷机的全数字化电子系统——CP Tronic(CP窗)印刷机中央控制系统。CPC和CP窗的结合使用（如图1所示），大大提高了印刷机操作的简便性和可靠性，使得海德堡胶印机设计更加完善。20多年来，海德堡CPC系统经过不断改进发展，形成了包括CPC1给墨量和套准电子遥控装置、CPC2印刷质量控制系统、CPC3印版图像阅读器和CPC4自动套准控制装置的系列组件。1999年，CP窗衍生出了为因特网用户服务的CP2000系统。该系统将CP窗的全数字化整机遥控和CPC1-04的即时供墨、套准遥控系统整合于一体，不仅保留了CP窗独立于选定文字的图形显示系统，并为最终实现用户服务中心的远程遥控诊断奠定了技术基础。作为印刷设备电气维修人员，要想在印刷机出现电气故障时快速及时地排除故障、解决问题，就必须了解和熟悉印刷机的电气控制系统。下面就以我厂2000年引进的标准配置CPC1-04遥控系统和CP窗系统的海德堡Speedmaster(速霸)CD102-4四色对开胶印机为例，分析该机的电气控制系统。

    一、CPC1-04遥控系统

    CPC1-04遥控系统（如图2所示）是海德堡CPC系统的基础，可在带显示屏的控制台上对所有调墨机构和印版滚筒的调整机构进行遥控，并配有光笔(6)、作业存储器(5)和与CP窗匹配的图形等离子监视器(15)。(10)是墨区LED显示屏和墨量调节按钮。LED显示屏可显示墨斗辊上墨膜厚度分布，CPC通过电位器把实际墨量位置的数据反馈到LED显示屏上。按下“＋”或“－”按钮即可调节墨斗刀片与墨斗辊的间隙，以增加或减少墨量。此外，还可以用光笔直接在墨区LED显示屏上预调墨量。给墨量的数据可通过作业存储器记录到磁盘上，便于以后重印此种产品时调用。拉版机构操作可通过套准按钮进行，由伺服电机执行指令，再由电位器把套准位置的数据反馈到控制台的显示屏上。(2)NTE是电源插座板，供电电源板NTK可提供直流5V、±8V、12V和24V电压。(3)和(4)是电机控制板MOT、数据记录板MWE、驱动和接口板TSK及墨斗线路板FKK组成控制墨斗小电机和墨斗辊的径向与周向套准电机的主控单元。(7)带有EPROM模块的控制线路板BEK与CP窗和自选配件CPC42自动套准装置等相连接，是CPC1-04的“大脑”，用于接收来自各线路板和模块的数据，进行运算并发出控制指令。（8)BSM是控制单元接口模块，通过接头插座可将CPC1-04与自选配置CPC21质量控制装置连接起来。（9)FZT2连接着墨量调节按钮。（11)带保险的整流模块GSM将来自变压器的交流电变成直流电。（16)DNK给等离子显示屏提供电源。（17)输入／输出模块EAM进行数字／模拟信号转换。（18)显示电源板DSK带有EPROM模块和显示软件，用于控制等离子显示屏。

    二、CP窗的功能

    CP窗的功能主要是完成CPC1、2、3、4之外的大部分操作，它使胶印机的所有功能数字化。高性能、响应速度快的计算机是CP窗的“心脏”部件，它运用印刷机中密集的传感器、制动器和电动机的交互作用，完成自动控制，在中央控制台等离子显示屏上显示全部与作业有关的信息。CP窗配备有两台计算机，彼此之间以尽可能直接的方式通讯，它们相互监测，并在屏幕上显示错误信息，以便操作者修正。

    1. 中央控制台

    图3为CP窗中央控制台的键盘分布图。按指令按钮(1)可选择预置、换活儿、分色、清洗。(2)是指令控制按钮，其中绿色为输入键，红色为删除键。(3)处的5个按钮的作用分别为：①预置显示，可为印刷过程设置各种功能预置值，并在中央显示屏上显示出来，当走纸和印刷开始时，预置功能按逻辑顺序执行。②实际值显示键，此键用于对各种功能或印刷机部件进行启动/关闭或变更。③故障显示键，当印刷机出现故障时，故障信号灯发光或闪亮，按下故障显示键，在中央显示屏上就可列出故障类型及相关部位，选择有关部位就可在屏幕上以闪光符号显示故障原因。④维修显示键，用于检查各“组”（如吸气部件、吹风部件、润版冷却部件等）的控制和功能，在中央显示屏上给出检测项目、各种代码及报告各部件状态。⑤详细显示键，用于对中央显示进行详细显示/整体显示的切换。(4)处按单元选择键可选择整机、收纸、印刷、飞达。(5)是印刷机组（四色机为1～4个色组）选择键。(6)处功能按钮可启动或关闭在“组”内预置的功能或部件，在显示屏上功能和部件均与具体的按钮对应。功能控制在显示屏上有8组显示方式：①整机/走纸，②整机/吸气，③整机/吹风，④整机/润版，⑤印刷单元和上光单元（仅限带上光机型），⑥各印刷单元，⑦收纸，⑧飞达。⑺处调节按钮“+/-”用于调整可变的功能或部件，如水斗辊速度、工作计数器和预置速度，变化后的速度可在显示屏上显示。图中右上方的(8)是紧急停机按钮，右下方的(8)的是正常停车按钮。（9)处有3个彩色信号灯，其红、蓝、黄分别表示机器的3种故障状态，即：印刷机故障、控制台故障、生产运行故障。印刷机故障又分为：安全装置起作用（如打开防护罩）、紧急停机按钮被锁住、安全按钮处于安全位置。(10)为中央显示屏ZID，可显示大量符号与图形，以利于控制。(11)为数字键，可输入数字。

    2. 印刷显示器

    配备CP窗的海德堡印刷机在飞达和收纸操作面板上增设了两个印刷显示器MID，可在印刷机作业中显示瞬时信息，监测纸张运行情况，并能在操作点立刻显示故障。

    图4所示为MID显示器。图中②用显示代码表示故障发生位置：1～8为印刷单元/涂布单元，11为飞达，12为收纸，13为中央控制台，14为输纸器，15为控制箱，20为干燥器（仅限带干燥器的机型）。③～⑧是纸张控制显示，如检测到纸张传递或给纸发生故障时，在相应的符标下面有“＃”显示。此处还可显示工作计数值。在没有显示输纸故障信息（如双张、纸张早到或晚到、拉纸故障）、纸张制动速度和水斗辊速度未改变及无故障显示的情况下，飞达MID显示器显示还需多少印张才完工，收纸MID显示器显示已完成的印数。

    图5所示为飞达MID显示器的特殊功能显示图。当飞达操作面板上安全按钮置于安全位置时，显示屏显示纸张控制工作状态：①为纸张早到和纸张过头监测；②为齐纸控制；③为拉规控制；④为纸张歪斜控制。印刷机静止时可设定和调节检测装置，速度为3000～3500印张／小时之间时，可对进纸和检测装置进行检查；当速度超过3500印张／小时，只显示横线，不能进行控制。

图6所示为收纸MID显示器的特殊功能显示图。它可显示水斗辊速度和纸张制动速度。图中①为有关位置代码，②为速度图形显示，③为速度百分比。

3. 控制程序图

    (1)在控制台操作印刷机时按图7所示流程进行

    ①进行指令选择，如预置、换活儿、分色、清洗；

    ②状态显示，如选择实际值显示，则功能控制立即直接影响印刷机；如选择预置显示，则功能控制存储在控制台，并在操作、走纸或印刷中自动改善印刷机组；

    ③在整机、收纸、印刷单元及飞达中进行单元选择；

    ④组／印刷单元选择，如走纸、吸气印刷机组等；

    ⑤功能选择，如启／停走纸、润版等，然后可进行调整，如调节水斗辊速度、吸气辊速度、工作计数器和预置等；

    (2）控制台操作按图8所示流程进行

    ①启动印刷机后，控制台上3个故障信号灯哪个闪亮则对应哪个部位出现故障；

    ②选择故障显示方式；

    ③选择出现故障的组：如果红灯亮，整机按钮和印刷机故障按钮自动选择并发亮，如果黄灯亮，则选择印刷故障按钮；

    ④选择受故障影响的单元，此时受故障影响的单元在等离子显示屏上以闪亮方式显示，表明故障原因，如防护罩未关闭、紧急停机按钮被锁住等。

    印刷机出现故障时，只要按照上述流程进行操作，就能及时找出原因并处理。

    (3)印刷机启动后，控制台维修操作按图9所示流程进行

    ①选择维修显示；

    ②选择维修方式，其中有中央润滑系统、维护1和维护2，维护1是测试和变量，维护2是机器专有信息；

    ③选择测试、变量表、控制程序，如变量码、动态测试、当前输入／输出、软件版本代码、可调启动报警音调等；

    ④“＋”、“－”键选择功能；

    ⑤各种程序的测试在中央显示屏上的图形显示；

    ⑥手动操作、触发组或部件的功能测试。

    4. CP窗控制部件

    CP窗的计算机控制部件集中在一个开关柜即主电箱内，如图10所示。

    第一层REE是计算机插座单元。电源板NTK24负责向机器操作部位和信号灯、发光按钮和电磁阀提供24V电源。NTK5是控制整机用的。NTK24和NTK5电路板的设计相同，必要时可互换使用，缩写名称后的数字表明电路板的输出电压范围不同。REK1和REK2的处理器板，由基础处理器p.c.b.和EPROM组成，其中REK1控制主电机，REK2负责全面控制，具有最高控制级别。SAK是存储记录板，ESK1是输入／输出板。电源转换板SRK用来控制和调节主电机。

    第二层EHE是辅助驱动插座单元。电源板NTK5负责提供电压，此NTK5电路板可与其他单元的NTK电路板互换。辅助驱动板HAK是控制机上的辅助驱动装置。安全输入板SEK连接印刷机上各处安全防护装置的输入/输出信号。输入／输出板EAK连接着印刷机各处的传感器及调整元件和电气装置。图10中从右到左的EAK电路板分别控制飞达、收纸、中央控制台、1～4组印刷单元。各块EAK板可互换使用。

    第三层LTE是电源部件插座单元。电压板LTK500是带酒精润版系统的印刷机用来控制4个印刷机组水斗电机用的。图10中的LTK50电路板是控制水斗转动的。纸堆控制板STK1负责向飞达和收纸部分的主纸堆提供电源。

    第四层是SSE伺服驱动插座单元。电源板NTK24向伺服装置提供电源。SSK是伺服驱动控制板，用于控制吸气头的高度调节、歪张校正、拉规调节等伺服电机。电压板LTK500负责向伺服电机提供电压。BAK是制动器控制电路板。

    图11所示为CP窗中央控制台的内部结构，图中：①为显示控制板DSK，由基础显示板DGP和EPROM模块EPM4组成。②为键盘分布电路板TVK，连接着中央控制台上所有的信号灯、发光按钮、紧急停机按钮和数字键盘上的输入键。③为显示单元，由显示电源板DNK、显示支持板和中央控制台显示屏ZID组成。④处A是变压器、B是插座、C是接头、D是电箱连接模块FVM。

        三、光电编码器

    海德堡印刷机采用光电编码器HWI来确定主电机的速度、角度值以及旋转方向。光电编码器位于印刷机第一印刷机组的操作侧，装在叼牙递纸滚筒的轴上，是保证印刷机正常运转的重要部件之一。

    光电编码器主要由光源、光电接收器和转盘构成。转盘被分成2048份，其中1024份光可穿过，另1024份则不透光，两两间隔，将编码器一周（360°）分成1024个点，印刷机运转一周，光源发出1024个光脉冲（0脉冲），光电接收器接收到透过转盘的脉冲为“1”信号，反之为“0”信号，然后将它们转换成电子脉冲。CP窗处理器插座单元REE的输入／输出ESK1接收到来自HWI的脉冲，经过HDM总线传送到处理器REK1和REK2，REK1通过电源转换器SLT用以控制主电机，REK2则将数据传送到中央控制台显示屏ZID和印刷显示器MID上，根据ZID和MID运转方式（如点动、低速等）的不同将显示速度或角度。光电编码器通过输出两个脉冲信号的相差来判断印刷机的旋转方向，从而确定机器是正转还是反转。

    综上所述，CPC1-04供墨、套准遥控系统和CP窗相结合的电气控制系统使得海德堡速霸CD102印刷机生产率更高、更方便、更可靠，为现代印刷设备树立了新的标准。以上仅是本人凭借数年来在印刷设备电气维修工作中积累的经验，对海德堡速霸CD102四色印刷机的电气控制系统做的浅显分析。要全面解析海德堡速霸CD102印刷机功能强大而复杂的电气控制系统，还需要不断摸索和钻研。

信息来源：印刷技术