DE3907584A1 - METHOD FOR HUMIDITY CONTROL IN AN OFFSET PRINTING MACHINE - Google Patents
METHOD FOR HUMIDITY CONTROL IN AN OFFSET PRINTING MACHINEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Feucht mittelmenge bzw. Feuchtmittel-Schichtdicke auf der Druckplat te einer Offsetdruckmaschine, wobei die Feuchtmittelmenge auf der Druckplatte erfaßt und durch Verstellen der Feucht duktordrehzahl und/oder dergleichen auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt wird.The invention relates to a method for controlling the moisture amount of medium or dampening solution layer thickness on the printing plate te an offset printing machine, the amount of dampening solution captured on the printing plate and by adjusting the humidity duct speed and / or the like to a predetermined Setpoint is regulated.
In der Offsetdrucktechnik hängt die Qualität des Druckes entscheidend von der Feuchtmittelzufuhr ab. Dabei besteht das Problem, die Feuchtmittelmenge den wechselnden Produkti onsbedingungen anzupassen. Die Feuchtmittelmenge hat u.a. einen sehr hohen Einfluß auf die Tonwertzunahme, so daß ihrer optimalen, dem jeweiligen Betriebszustand entsprechen den Einstellung große Bedeutung zukommt.In offset printing technology, the quality of the print depends decisively on the dampening solution supply. There is the problem, the amount of dampening solution the changing products ons conditions. The amount of dampening solution has a very high influence on the dot gain, so that correspond to their optimal, the respective operating state Attitudes are very important.
Aus der Literaturstelle "Deutscher Drucker" Nr. 13, 1986 w 235 ff. ist ein Feuchtmittelregelungsverfahren im Offset druck bekannt, bei dem die Feuchtmittelmenge auf der Druck platte erfaßt und auf einen vorgegebenen Sollwert durch Verstellen der Feuchtduktordrehzahl geregelt wird. Der Soll wert für die Feuchte wird aus einer empirisch ermittelten Sollwerttabelle entnommen, die auf Erfahrungswerten für verschiedene Platten-Papier-Kombinationen, insbesondere aus früher gedruckten Auflagen, beruht. Dieses bekannte Regelver fahren ist im Hinblick auf die Prozeßführung und das Arbeits ergebnis noch nicht optimal.From the reference "German printer" No. 13, 1986 w 235 ff. Is a dampening solution control process in offset pressure known, in which the amount of dampening solution on the pressure plate detected and to a predetermined setpoint Adjusting the dampener speed is regulated. The target value for the moisture is determined empirically Setpoint table taken based on empirical values for different plate-paper combinations, especially from previously printed editions. This well-known Regelver driving is in terms of litigation and work result not yet optimal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren der eingangs genannten Art anzugeben, das zu ausgezeich netem Regelverhalten, insbesondere zu optimaler Schnellig keit ohne Instabilitätsprobleme führt. Überdies soll die Feuchtmittelmenge auch beim Angreifen starker Störgrößen weitgehend konstant gehalten werden. The invention is therefore based on the object of a method of the type mentioned at the beginning, net control behavior, especially at optimal speed leads without instability problems. In addition, the Amount of dampening solution also when attacking strong disturbances be kept largely constant.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Regelabweichungen, bei denen der Sollwert größer als der Istwert ist, der Regler mit einem größeren Verstärkungsfak tor betrieben wird, als bei Regelabweichungen, bei denen der Sollwert kleiner als der Istwert ist. Aufgrund des erfin dungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, den Sollwert für die Feuchtmittelmenge relativ nahe an der sogenannten Schmier grenze zu wählen. Unter Schmiergrenze versteht man den Zu stand bei einer Feuchtmittelmenge, bei der gerade farbfreie Stellen der Druckplatte beginnen, Farbe anzunehmen, was zur Produktion von Makulatur führt. Trotz der Sollwerteinstel lung nahe der Schmiergrenze wird aufgrund des erfindungsgemä ßen Regelungsverfahrens kein unerwünschter Zustand angefah ren. Es ist die Gefahr von Wassernasen nicht gegeben, das heißt, von einem Zustand, bei dem die Feuchtmittelmenge zu groß ist. Durch die erfindungsgemäße Veränderung des Verstär kungsfaktors wird einerseits eine starke Reaktion des Reg lers auf den kritischen Zustand zu geringer Feuchtmittelmen ge erreicht, was die oben genannte Schmiergefahr mindert. Andererseits wird durch die Verwendung des geringeren Ver stärkungsfaktors bei zuviel Feuchtmittelmenge die Gefahr der Instabilität des Regelkreises ebenfalls vermieden. Versuche mit dem erfindungsgemäßen Regelverfahrens haben gezeigt, daß bei einer Störgrößenaufschaltung die Regelung eine ausge zeichnete Qualität aufweist. Eine sich durch die Störgrößen aufschaltung verringernde Wasserfilmdicke führt aufgrund der durch den relativ hohen Verstärkungsfaktor bewirkten sehr schnellen Reaktion des Reglers nicht dazu, daß Prozeß-Grenz- Parameter überschritten werden. Sobald die Störgrößenauf schaltung entfällt, ist - aufgrund des nunmehr erfindungsge mäß kleineren Verstärkungsfaktors - ein etwas längerer Zu standsübergang unkritisch, da hierbei keine Gefahr des Schmierens bzw. von Wassernasen besteht. Gleichzeitig ist damit aber auch eine Überreaktion (Überschwinger) des Reg lers vermieden, ebenso ist die Gefahr von Dauerschwingungen gebannt. Auch das Führungsverhalten der Regelung bei sprung artigen Änderungen des Sollwertes (auf- oder abwärts) ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung außerordentlich gut. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Regelung die Einstellung des Sollwertes auf einen für die Druckqualität günstigen Sollwert und gleichzeitig wird die Regelung in kritischen Bereichen mit außerordentlich schneller Reaktion und dabei dennoch so gefahren, daß sich stabile Zustände einstellen. Die aufgrund des kleineren Verstärkungsfaktors (Grundverstärkungsfaktor) - für den Fall, daß der Sollwert kleiner als der Istwert ist - entsprechend langsamere Regler reaktion führt ebenfalls zu einer stabilen unkritischen Situation.This object is achieved in that in the case of control deviations in which the setpoint is greater than the actual value, the controller is operated with a larger amplification factor than in the case of control deviations in which the setpoint is less than the actual value. Due to the inventive method, it is possible to choose the setpoint for the amount of dampening solution relatively close to the so-called lubrication limit. The smear limit means the state of a dampening solution quantity, at which just ink-free areas of the printing plate begin to take on color, which leads to the production of waste. Despite the setpoint adjustment close to the lubrication limit, no undesirable condition is approached due to the control method according to the invention. There is no danger of water noses, that is, of a condition in which the amount of dampening solution is too large. By changing the amplification factor according to the invention, on the one hand, a strong reaction of the controller to the critical state of insufficient amounts of dampening solution is achieved, which reduces the risk of lubrication mentioned above. On the other hand, the risk of instability of the control circuit is also avoided by using the lower amplification factor in the case of too much dampening solution. Experiments with the control method according to the invention have shown that the control has an excellent quality when a disturbance variable is applied. A water film thickness that decreases due to the disturbance variables does not result in the process limit parameters being exceeded due to the very fast response of the controller caused by the relatively high amplification factor. Once the Störgrößenauf omitted circuit is - a somewhat longer to state transition critical, since in this case there is no danger of greasing or water noses - because of the now erfindungsge Mäss smaller gain. At the same time, however, an overreaction (overshoot) of the controller is avoided, and the risk of continuous vibrations is also eliminated. The control behavior of the control in the event of sudden changes in the setpoint (up or down) is extraordinarily good owing to the configuration according to the invention. Overall, the control according to the invention enables the setpoint to be set to a setpoint which is favorable for the print quality, and at the same time the control is carried out in critical areas with an extraordinarily rapid reaction and yet is operated in such a way that stable conditions are established. The correspondingly slower controller response due to the smaller gain factor (basic gain factor) - in the event that the setpoint is smaller than the actual value - also leads to a stable, uncritical situation.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der größere Verstärkungsfaktor ca. 1,3- bis 2-, vorzugsweise 1,5mal so groß wie der Grundverstärkungsfaktor gewählt ist. Diese Werte haben sich als besonders günstig herausgestellt.According to a development of the invention, the arrangement is like this hit that the larger gain factor is about 1.3 to 2, preferably 1.5 times the basic gain factor is selected. These values have proven to be particularly favorable exposed.
Vorzugsweise kann so vorgegangen werden, daß ein eine Stell größenänderung bewirkender Regelvorgang nur dann erfolgt, wenn die Soll-Istwert-Differenz innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt. Aufgrund dieser Ausgestaltung gibt der Regler nur dann eine Steuerspannungsänderung ab, wenn das vorgegebene Toleranzband überschritten wird. Der Regler arbeitet quasi mit einer Hysterese. Diese Betriebsweise hat den Vorteil, daß stochastische Schwankungen des Meßsignals (Istwert bzw. ein von diesem abhängiger Wert) unberücksich tigt bleiben, so daß kein unnützes Reglereingreifen erfolgt und überdies die Verstelleinrichtungen durch die geringere Beanspruchung geschont werden. Aufgrund der vorerwähnten, vorzeichenabhängigen Wahl des Verstärkungsfaktors (Sollwert größer als Istwert: Verstärkungsfaktor groß; Sollwert klei ner als Istwert: Verstärkungsfaktor klein) ist trotz der beschriebenen Toleranzband-Regelung ein rechtzeitiges und wohldosiertes Reagieren des Reglers erzielbar, ohne daß es zu einem unzulässigen Abdriften der relevanten Werte kommt.Preferably, one can proceed so that a one position control process causing a change in size only takes place if the target actual value difference within a predetermined Tolerance band lies. Because of this configuration, the Regulator only from a control voltage change if that specified tolerance band is exceeded. The regulator works with a kind of hysteresis. This mode of operation has the advantage that stochastic fluctuations in the measurement signal (Actual value or a value dependent on this) remain so that there is no unnecessary intervention by the controller and moreover the adjustment devices by the smaller Stress. Because of the aforementioned Sign-dependent selection of the gain factor (setpoint greater than actual value: amplification factor large; Small setpoint ner as actual value: gain factor is small) despite the described tolerance band regulation a timely and well-dosed reaction of the controller can be achieved without it the relevant values drift inadmissibly.
Die Prozeßführung kann noch dadurch verbessert werden, daß der Regelung eine Steuerung für die Kompensation von Störgrö ßen bekannter Wirkung überlagert wird. Diese Vorgehensweise hat zur Folge, daß Störgrößenauswirkungen bekannter Art nicht über den Regelkreis in voller Größe ausgeglichen wer den müssen, vielmehr sorgt die vorgenommene Kompensation der Störgröße bzw. Störgrößen dafür, daß sich alle wesentlichen Parameter auf einen neuen Betriebszustand einstellen. Dabei wird so vorgegangen, daß auch während des Kompensationsvor ganges die Regelung stets aktiv bleibt. Durch die beschriebe ne Kompensation ausgeglichene Störgrößen können beispielswei se Änderungen der Druckgeschwindigkeit, der Farbführung, der Temperatur oder auch Luftströmung sein. Vorzugsweise wird die genannte Störgrößenkompensation dadurch realisiert, daß der Reglerausgangsgröße Kompensationsgrößen überlagert wer den, die aus der Messung von Störgrößen mit bekannter Auswir kung auf die Feuchtmittelführung ermittelt werden.The process control can be further improved in that the control a controller for the compensation of interference ß known effect is superimposed. This approach has the consequence that disturbance effects of known kind not compensated for by the control loop in full size the need to compensate for the Disturbance or disturbances for the fact that all essential Set parameters to a new operating state. Here is proceeded so that even during the compensation the control always remains active. By the description ne compensation of balanced disturbance variables can, for example se changes in print speed, color, the Temperature or air flow. Preferably realizes said disturbance compensation in that who overlays the controller output variable those resulting from the measurement of disturbance variables with known effects on dampening solution management.
Es kann so vorgegangen werden, daß der Reglerausgangsgröße eine Kompensationsgröße überlagert wird, die aus der Messung nur einer Störgröße resultiert. Sofern mehrere Störgrößen kompensiert werden sollen, wird eine entsprechende Anzahl von Messungen vorgenommen und es erfolgt eine entsprechende Anzahl von Kompensationsgrößenüberlagerungen.It can be done that the controller output variable a compensation variable is overlaid from the measurement only one disturbance variable results. Provided several disturbance variables a corresponding number will be compensated made of measurements and there is a corresponding Number of compensation size overlays.
Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, die Kompensationsgröße zu berechnen oder aus abgespeicherten Tabellen bzw. aus Kennlinien zu ermitteln. Derartige Tabel len oder Kennlinien können beispielsweise in entsprechenden Prozeßführungsrechnern abgespeichert werden. Auch die Berech nung der Kompensationsgröße läßt sich durch einen Rechner vornehmen.Additionally or alternatively, however, it is also possible to use the Compensation size to calculate or from stored To determine tables or from characteristic curves. Such a table len or characteristic curves can, for example, in corresponding Process control computers can be saved. The calc The compensation size can be determined by a computer make.
Zur Erzielung ausgezeichneter Druckqualitäten wird die Pro zeßführung mit einer Sollwerteinstellung vorgenommen, die nahe der Schmiergrenze liegt.To achieve excellent print quality, the Pro zeßführung made with a setpoint adjustment is close to the smear limit.
Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz eines PI- Reglers bewährt.The use of a PI controller has proven to be particularly advantageous.
Für die Ermittlung des Istwertes hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser auf optischem Wege durch Licht reflektionsmessung erfaßt wird. Der Istwert stellt ein Maß für die Feuchtmittelmenge bzw. Feuchtmittelschichtdicke dar.It has proven to be advantageous for determining the actual value exposed if this is optically through light reflection measurement is detected. The actual value is a measure for the amount of dampening solution or the thickness of the dampening solution layer.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:The invention is illustrated by the following drawings explained in more detail; it shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Regelanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic illustration of the control arrangement for implementing the method according to the invention,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Regelkreises, Fig. 2 is a block diagram of the control circuit,
Fig. 3 ein Diagramm, das den zeitlichen Soll- und Istwert verlauf in Relation zur Schmiergrenze zeigt, Fig. 3 shows a diagram showing the time course of target and actual value in relation to the smear limit,
Fig. 4 ein Diagramm des zeitlichen Soll- und Istwertver laufes bei Störgrößenaufschaltung, Fig. 5 ein Diagramm des Führungsverhaltens bei einem Sollwertsprung, Fig. 4 is a diagram of the time desired and Istwertver run at feedforward control, Fig. 5 is a diagram of the control behavior at a setpoint step change,
Fig. 6 ein Diagramm von Soll- und Istwert bei Störgrößen aufschaltung und Berücksichtigung eines Soll- Istwert-Toleranzbandes, Figure 6 barge-in. A diagram of target and actual value in consideration of a disturbance variables and setpoint-actual value tolerance band,
Fig. 7 ein Blockschaltbild und ein Diagramm zur Ausgestal tung mit Soll-Istwert-Toleranzband, Fig. 7 is a block diagram and a diagram for Ausgestal tung with desired-actual value tolerance band,
Fig. 8 ein Diagramm betreffend das Führungsverhalten bei einem Sollwertsprung unter Berücksichtigung des Soll-Istwert-Toleranzbandes und Fig. 8 is a diagram relating to the control response to a setpoint step change, taking into account the target actual value and the tolerance band
Fig. 9 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufes von Soll und Istwert bei durch überlagerte Steuerung erfol gende Kompensation einer bekannten Störgröße. Fig. 9 is a diagram of the time course of the target and actual value when compensation by a superimposed control compensation of a known disturbance variable.
Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren wird anhand des Aufbaues gemäß Fig. 1 im nachfolgenden näher erläutert. Dargestellt ist eine Offsetdruckmaschine 1, welche ein Druck werk 2 und ein weiteres Druckwerk 3 aufweist. Im nachfolgen den wird nur auf das Druckwerk 2 eingegangen und auch nur hier die Regelungsanordnung beschrieben. Das Druckwerk 3 ist jedoch ebenfalls mit einer entsprechenden Regelungseinrich tung versehen.The control method according to the invention is explained in more detail below with reference to the structure according to FIG. 1. An offset printing press 1 is shown , which has a printing unit 2 and a further printing unit 3 . In the following, only the printing unit 2 is discussed and the control arrangement is also only described here. However, the printing unit 3 is also provided with a corresponding Regelungseinrich device.
Dem die Druckplatte aufweisenden Plattenzylinder 4 des Druck werks 2 sind eine nicht dargestellte Anzahl von Farbwalzen und überdies mehrere Feuchtwalzen 5 zugeordnet. Die Feucht walze 5′ wirkt mit einem Feuchtmittelreservoir 6 zusammen. Die somit als Tauchwalze ausgebildete Feuchtwalze 5′ kann in ihrer Drehzahl verändert werden. Dieses ist durch den auf sie weisenden Pfeil angedeutet. Von dem Druckzylinder 7 wird über eine Wirkverbindung 8 die Drehzahl abgenommen und zu einem Tachogenerator 9 übertragen. Der Druckzylinder 7 ist mit einem Drehgeber 10 versehen, der die Winkelstellung erfaßt. The plate cylinder 4 of the printing unit 2 which has the printing plate is assigned a number of inking rollers ( not shown) and, moreover, a plurality of dampening rollers 5 . The dampening roller 5 'cooperates with a dampening solution reservoir 6 . The dampening roller 5 'thus formed as an immersion roller can be changed in its speed. This is indicated by the arrow pointing to it. The speed is taken from the pressure cylinder 7 via an active connection 8 and transmitted to a tachometer generator 9 . The pressure cylinder 7 is provided with a rotary encoder 10 which detects the angular position.
In der Fig. 1 sind ferner folgende Peripheriegeräte vorgese hen: eine Auswerteschaltung 11, ein Diskettenlaufwerk 12, ein Rechner 13 und eine Meßdatenerfassungseinheit 14. Zur Ermittlung der Feuchtmittel-Schichtdicke wird die Oberfläche der auf dem Plattenzylinder 4 angeordneten Druckplatte op tisch von einem Sensor 15 abgetastet, der über eine Leitung 16 mit der Auswerteschaltung 11 in Verbindung steht. Die Auswerteschaltung ist über eine Verbindung 17 mit dem Rech ner verbunden. Dieser steht über Leitungen 18 und 19 mit dem Diskettenlaufwerk und der Meßdatenerfassungseinheit in Ver bindung. Der Drehgeber 10 ist über eine Leitung 20 mit der Meßdatenerfassungseinheit 14 verbunden und der Tachogenera tor 9 steht über eine Leitung 21 ebenfalls mit der Meßdaten erfassungseinheit 14 in Verbindung. Schließlich führt die Leitung 22 von der Meßdatenerfassungseinheit 14 zu dem nicht dargestellten Antrieb für die Feuchtwalze 5′.The following peripheral devices are also provided in FIG. 1: an evaluation circuit 11 , a floppy disk drive 12 , a computer 13 and a measurement data acquisition unit 14 . To determine the dampening solution layer thickness, the surface of the printing plate arranged on the plate cylinder 4 is optically scanned by a sensor 15 , which is connected via a line 16 to the evaluation circuit 11 . The evaluation circuit is connected via a connection 17 to the computer. This is connected via lines 18 and 19 to the floppy disk drive and the measurement data acquisition unit. The rotary encoder 10 is connected via a line 20 to the measurement data acquisition unit 14 and the tachogenerator 9 is also connected via a line 21 to the measurement data acquisition unit 14 . Finally, the line 22 leads from the measurement data acquisition unit 14 to the drive, not shown, for the dampening roller 5 '.
Grob betrachtet ergibt sich folgender Funktionsablauf: Der Sensor 5 ermittelt die Schichtdicke des Feuchtmittels auf der Druckplatte und führt diese der Auswerteschaltung 11 zu, die eine entsprechende Datenverarbeitung vornimmt. Der Istwert der Feuchtmittel-Schichtdicke wird mit einem vorgege benen Sollwert verglichen, der derart gewählt ist, daß er relativ nahe an der sogenannten Schmiergrenze liegt. Diese Schmiergrenze bezeichnet denjenigen Feuchtmittelmengenwert bzw. Feuchtmittel-Schichtdickenwert, bei dem gerade farb freie Stellen der Druckplatte beginnen Farbe anzunehmen. Eine Vorgabe eines derartigen Sollwertes hat den Vorteil, daß ausgezeichnete Druckergebnisse erzielt werden. Die Peri pheriegeräte der Offsetdruckmaschine 1 bilden nun einen im nachfolgenden noch näher beschriebenen Regelkreis derart, daß eine Abweichung der vom Sensor 5 erfaßten Feuchtmittel- Schichtdicke (Istwert) gegenüber dem vorgegebenen Sollwert zu einer Verstellung der Drehzahl der Feuchtwalze 5′ führt (Regelung der Tauchwalzendrehzahl nT). Erfindungsgemäß wird bei dem Regelverfahren dabei so vorgegangen, daß der Regler - je nach Zustand - mit unterschiedlichen Verstärkungsfakto ren arbeitet. Überdies ist - wie auch aus der Fig. 1 ersicht lich - eine von der Druckgeschwindigkeit abhängige Einfluß nahme vorgesehen; dieses erfolgt z.B. durch die Zuführung der Tachospannung des Tachogenerators 9 über die Leitung 21 zur Meßdatenerfassungseinheit 14. Die Details hierzu werden im nachfolgenden noch erläutert. Die Meßanforderung wird bei Erreichen einer bestimmten Maschinenstellung (gezählt in Grad bzw. Impulsen) gesendet, so daß der Meßkopf an der dafür vorgesehenen Stelle auf der Druckplatte mißt. Der Nullimpuls dient nur zur Rücksetzung des Zählers f, die Impulszählung zur Bestimmung der momentanen Maschinenstel lung.Roughly speaking, the following functional sequence results: The sensor 5 determines the layer thickness of the dampening solution on the printing plate and feeds it to the evaluation circuit 11 , which carries out appropriate data processing. The actual value of the dampening solution layer thickness is compared with a predetermined target value, which is selected such that it is relatively close to the so-called lubrication limit. This smear limit denotes that dampening solution quantity value or dampening solution layer thickness value at which ink-free areas of the printing plate are beginning to take on color. Specifying such a target value has the advantage that excellent printing results are achieved. The Peri pheriegeräte of the offset printing machine 1 now form a control loop described in more detail below such that a deviation of the dampening solution layer thickness (actual value) detected by the sensor 5 compared to the predetermined setpoint leads to an adjustment of the speed of the dampening roller 5 '(regulation of the plunger roller speed nT ) . According to the invention, the control method is such that the controller - depending on the state - works with different amplification factors. In addition - as can be seen from FIG. 1 - an influence dependent on the printing speed is provided; This is done, for example, by supplying the tachometer voltage to the tachometer generator 9 via the line 21 to the measurement data acquisition unit 14 . The details of this are explained below. The measurement request is sent when a certain machine position is reached (counted in degrees or pulses), so that the measuring head measures at the location provided on the printing plate. The zero pulse is only used to reset the counter f , the pulse count to determine the current machine position.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des zuvor beschriebenen Regelkreises. Der Sollwert der Feuchtmittelmenge (bzw. Feuchtmittel-Schichtdicke) Sw soll wird einer Summierstelle 23 zugeführt. Gleichzeitig wird der Istwert der Feuchtmittel menge (bzw. Feuchtmittel-Schichtdicke) Sw ist mit negativem Vorzeichen ebenfalls der Summierstelle 23 zugeleitet. Die aus diesen beiden Werten resultierende Differenz (Regelabweichung Xd) Sw soll - Sw ist wird einem Regler 24 zugeleitet. Der Reglerausgang steht über eine Summierstelle 25 mit dem Feuchtwerk 26 der Offsetdruckmaschine 1 in Verbin dung. Je nach Ausgangsgröße des Reglers 24 wird die Tauchwal zendrehzahl nT des Feuchtwerkes 26 eingestellt. Der neben dem Feuchtwerk 26 dargestellte Block stellt die Druckplatte 27 dar, die sich auf dem Plattenzylinder 4 der Offsetdruckma schine 1 befindet. Es schließt sich eine weitere Summierstel le 28 an, deren Ausgangsgröße die reale Feuchtmittel-Schicht dicke auf der Druckplatte verkörpert. Der zur Summierstelle 28 weisende Pfeil 29 deutet die Feuchtmittel-Schichtdicke beeinflussende Störgrößen an. Diese Störgrößen können bei spielsweise durch Luftbewegungen, Farbnachführungen oder Temperaturänderungen auftreten. Fig. 2 shows a block diagram of the control circuit described above. The setpoint value of the dampening solution quantity (or dampening solution layer thickness) Sw soll is fed to a summing point 23 . At the same time, the actual value of the dampening solution quantity (or dampening solution layer thickness) Sw is also fed to the summing point 23 with a negative sign. The difference (control deviation Xd) Sw soll - Sw ist resulting from these two values is fed to a controller 24 . The controller output is connected via a summing point 25 to the dampening unit 26 of the offset printing press 1 . Depending on the output variable of the controller 24 , the dip roller speed nT of the dampening unit 26 is set. The block shown next to the dampening unit 26 represents the printing plate 27 , which is located on the plate cylinder 4 of the offset printing machine 1 . This is followed by a further summing point 28 , the output of which embodies the real dampening solution layer thickness on the printing plate. The arrow 29 pointing to the summing point 28 indicates disturbance variables influencing the dampening solution layer thickness. These disturbances can occur, for example, due to air movements, color tracking or temperature changes.
Die Feuchtmittel-Schichtdicke auf der Druckplatte 27 wird von dem Sensor 15 erfaßt, der seine Daten der Auswerteschal tung 11 zuführt, die unter anderem in der Fig. 2 durch den Block 30 (Meßwertverarbeitung, Mittelung) dargestellt ist. Der Ausgangswert der Meßwertverarbeitung ist der zur Summier stelle 23 geleitete Istwert Sw ist.The dampening solution layer thickness on the pressure plate 27 is detected by the sensor 15 , which feeds its data to the evaluation circuit 11 , which is shown in FIG. 2 by block 30 (measured value processing, averaging). The output value of the measured value processing is the actual value Sw is passed to the summing point 23 .
Die Regelabweichung Xd wird einem Block 32 zugeführt, dessen Schaltung Einfluß auf den Regler 24 nimmt, indem der Verstär kungsfaktor KR beinflußt wird. Erfindungsgemäß ist vorgese hen, daß im Falle eines größeren Sollwertes Sw soll gegen über dem Istwert Sw ist ein größerer Verstärkungsfaktor verwendet wird, als bei Regelabweichungen, bei denen der Sollwert Sw soll kleiner als der Istwert Sw ist ist. Vor zugsweise ist der höhere Verstärkungsfaktor etwa 1,5mal so groß wie der niedrigere Verstärkungsfaktor (Grundverstär kungsfaktor). Der Regler 24 ist vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet.The control deviation Xd is fed to a block 32 , the circuit of which influences the controller 24 by influencing the gain factor KR . According to the invention it is hen that, in the case of a larger setpoint Sw target compared to the actual value Sw, a larger amplification factor is used than in the case of control deviations in which the target value Sw target is smaller than the actual value Sw . Preferably, the higher gain factor is about 1.5 times the lower gain factor (basic gain factor). The controller 24 is preferably designed as a PI controller.
Ferner zeigt die Fig. 2 eine Kompensationsschaltung 33. Beispielsweise kann diese eine Geschwindigkeitskompensation vornehmen, das heißt, eine Beeinflussung der Druckprozeßpara meter, hervorgerufen durch Veränderung der Druckgeschwindig keit. Es können jedoch auch andere als Störgrößen auftreten de Größen kompensationsmäßig berücksichtigt werden. Möglich sind alle die Störgrößen, deren Wirkung bekannt ist, so daß sie sich mittels Messung, Berechnung oder Entnahme aus Tabel len bzw. Kennlinien wirkungsmäßig erfassen lassen. Zurückkom mend auf das Beispiel gemäß Fig. 2 wird der Kompensations schaltung 33 eine gegebenenfalls erfolgende Geschwindigkeits änderung des Druckprozesses zugeleitet. Diese ist mit Delta UM bezeichnet. Über eine Feuchtwerkskompensations-Kennlinie wird die Größe Uk ermittelt, die eine Spannung zur Geschwin digkeitskompensation darstellt. Diese Spannung wird der Summierstelle 25 zugeführt. Eine derartige Anordnung führt dazu, daß Änderungen in der Druckgeschwindigkeit nicht durch den Regelkreis ausgeregelt werden müssen, vielmehr ist diese Geschwindigkeitskompensation dem Regelkreis als Steuerung überlagert. Durch diese Kombination der Regelung durch die genannte Kompensationseinrichtung (Kompensationsschaltung 33) wird eine wesentlich konstantere Feuchtmittelführung erreicht, als für den Fall, daß man nicht steuernd eingrei fen sondern derartige Störgrößen regelnd ausgleichen würde. Erfindungsgemäß wird demgemäß eine Abweichung vom Sollwert erheblich schneller ausgeregelt. Aus dem Stand der Technik bekannte Kompensationseinrichtungen, die als reine Steuerung arbeiten, haben den Nachteil, daß zusätzliche Störgrößen durch die fehlende Regelung nicht ausgeregelt werden. Dieses kommt bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch die Überlage rung mit der Regelung nicht zum Tragen.Furthermore, the Fig. 2 shows a compensation circuit 33. For example, this can make a speed compensation, that is, an influence on the printing process parameters, caused by changing the printing speed. However, other variables that occur as disturbance variables can also be taken into account in terms of compensation. All the disturbance variables, the effect of which is known, are possible, so that they can be measured effectively by means of measurement, calculation or extraction from tables. Coming back to the example according to FIG. 2, the compensation circuit 33 is supplied with a possible change in speed of the printing process. This is called Delta UM . The quantity Uk , which represents a voltage for speed compensation, is determined via a dampening system compensation characteristic. This voltage is fed to the summing point 25 . Such an arrangement means that changes in the printing speed do not have to be corrected by the control loop; rather, this speed compensation is superimposed on the control loop as a control. This combination of regulation by the compensation device (compensation circuit 33 ) achieves a substantially more constant dampening solution guidance than in the event that one would not intervene in a controlling manner but would compensate for such disturbances in a regulating manner. According to the invention, a deviation from the target value is corrected considerably faster. Compensation devices known from the prior art, which operate as a pure control, have the disadvantage that additional disturbance variables are not compensated for by the lack of regulation. This does not come into play in the arrangement according to the invention due to the overlay with the control system.
Erfindungsgemäß ist also gemäß obiger Ausführungen eine unterschiedliche Regelcharakteristik für Regelabweichungen größer bzw. kleiner 0 durch Verwendung unterschiedlicher Verstärkungsfaktoren KR vorgesehen. Einer derartigen Rege lung kann vorzugsweise das beschriebene Kompensationsverfah ren für Störgrößen mit bekannter Wirkung als Steuerung über lagert sein. Vorzugsweise wird der größere Verstärkungsfak tor 1,5mal so groß wie der Grundverstärkungsfaktor gewählt.According to the present invention, a different control characteristic for control deviations greater or less than 0 is provided by using different gain factors KR . Such Rege treatment can preferably the described Kompensationsverfah ren for disturbances with known effect as a control overlay. The larger amplification factor is preferably chosen to be 1.5 times the size of the basic amplification factor.
Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Sensors 15 ist als Beispiel folgendes anzumerken:With regard to the design of the sensor 15 , the following should be noted as an example:
Dieser weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche über eine Beleuchtungsoptik gerichtetes Licht auf die Oberfläche der Druckplatte wirft. Das von der Druckplatte reflektierte Licht wird über eine Photodiodenzeile erfaßt. Durch Verwen dung der Photodiodenzeile besteht die Möglichkeit, den gesam ten Streulichtverlauf über die Länge der Zeile zu messen. Aus den an den einzelnen Dioden der Diodenzeile ermittelten Strahlungsintensitäten wird in der nachgeschalteten Auswerte schaltung 11 eine der Feuchtmittelmenge bzw. Feuchtmittel- Schichtdicke entsprechende Kenngröße Sw berechnet.This has an illumination device which throws light directed onto the surface of the printing plate via an illumination optics. The light reflected from the printing plate is detected via a line of photodiodes. By using the photodiode line, it is possible to measure the entire scattered light path over the length of the line. From the radiation intensities determined on the individual diodes of the diode row, a characteristic variable Sw corresponding to the amount of dampening solution or dampening solution layer thickness is calculated in the downstream evaluation circuit 11 .
Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Zeit t und auf dessen Ordinate die Feuchtmittel-Schichtdicke Sw dargestellt ist. Strichpunktiert ist die Schmiergrenze ge zeigt. Oberhalb dieser Schmiergrenze verläuft - wie erfin dungsgemäß gewollt - der Sollwert für die Feuchtmittel- Schichtdicke Sw soll. Der Istwert der Feuchtmittel-Schicht dicke Sw ist schwankt in seinem zeitlichen Verlauf um den Sollwert Sw soll herum, wobei erkennbar ist, daß beispiels weise aufgrund von Störgrößeneinflüssen Regelabweichungen größer und kleiner 0 auftreten, das heißt, dort, wo der Sollwert größer als der Istwert ist, liegt eine Regelabwei chung größer 0 vor, was zur Anwendung eines erhöhten Verstär kungsfaktors führt und dort, wo der Sollwert kleiner als der Istwert ist, nimmt die Regelabweichung einen Wert kleiner 0 an, wobei ein Verstärkungsfaktor zur Anwendung gelangt, der kleiner als im zuvor beschriebenen Fall ist. Diese unter schiedlichen Zustände sind in der Fig. 3 gekennzeichnet. Ferner ist der Fig. 3 zu entnehmen, daß zwischen dem Soll wert Sw soll und der Schmiergrenze der kritische Bereich ausgebildet ist, das heißt, daß in diesem Abschnitt liegende Reglerschwingungen Gefahr laufen, das Druckerzeugnis durch Schmieren zu verderben. Oberhalb des Sollwertes Sw soll liegt der sogenannte unkritische Bereich. Liegt der Istwert in dieser Zone, so ist zwar mehr Wasser als erforderlich auf der Druckplatte vorhanden, jedoch ist dieser Zustand für eine Verschlechterung des Druckerzeugnisses nicht so kri tisch. Um möglichst schnell den kritischen Bereich zu verlas sen, ist erfindungsgemäß in der kritischen Zone ein gegen über dem Grundverstärkungsfaktor erhöhter Verstärkungsfaktor des Reglers vorgesehen. Wird der unkritische Bereich angefah ren, so ist es für die Prozeßführung zulässig, hier einen geringeren Verstärkungsfaktor einzusetzen, so daß zwar das Verlassen des unkritischen Bereiches langsamer erfolgt, was jedoch - wie bereits beschrieben - keine schädigenden Auswir kungen für den Druck mit sich bringt. FIG. 3 shows a diagram on the abscissa the time t and on the ordinate the dampening solution layer thickness Sw is shown. The lubrication limit is shown in dash-dotted lines. Above this lubrication limit runs - as intended according to the invention - the setpoint for the dampening solution layer thickness Sw soll . The actual value of the dampening layer thick Sw is fluctuating in time over the target value Sw target, whereby it can be seen that, for example, control deviations greater and less than 0 occur due to interference factors, that is, where the target value is greater than the actual value is, there is a control deviation greater than 0, which leads to the application of an increased amplification factor, and where the setpoint is less than the actual value, the control deviation takes on a value less than 0, with an amplification factor being used that is smaller than im previously described case. These under different conditions are marked in FIG. 3. It can also be seen from FIG. 3 that the critical range is formed between the target value Sw setpoint and the lubrication limit, that is to say that regulator vibrations located in this section run the risk of spoiling the printed product by lubrication. The so-called uncritical range lies above the setpoint Sw soll . If the actual value lies in this zone, there is more water than required on the printing plate, but this condition is not so critical for a deterioration of the printed product. In order to leave the critical area as quickly as possible, according to the invention a gain factor of the controller that is higher than the basic gain factor is provided in the critical zone. If the uncritical area is approached, it is permissible for the process control to use a lower amplification factor, so that leaving the uncritical area takes place more slowly, which, however - as already described - has no damaging effects on the pressure.
Die Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf von Sollwert Sw soll und Istwert Sw ist bei einer Störgrößenaufschaltung. Zum Zeitpunkt t 1 wird zur Durchführung des Versuches beispiels weise ein von einem Ventilator erzeugter Luftstrom auf die Oberfläche der Druckplatte geleitet, das heißt, die Verdun stung des Feuchtmittels wird beschleunigt. Demzufolge sinkt die Wasserfilmdicke mit der Gefahr, in den Schmierbereich zu fahren. Aufgrund des erhöhten Verstärkungsfaktors wird erfin dungsgemäß jedoch dieser Tendenz reaktionsschnell entgegenge wirkt, so daß sich innerhalb kürzester Zeit der Istwert Sw ist wieder auf den Sollwert Sw soll zubewegt und im weite ren Verlauf etwa parallel angrenzend zu diesem verläuft. Im Zeitpunkt t 2 wird die Störgröße ausgeschaltet; das heißt, in dem beschriebenen Versuch: es wird der Luftstrom unterbro chen. Demgemäß wird sich die Schichtdicke des Feuchtmittel filmes auf der Druckplatte zunächst vergrößern, so daß der Istwert Sw ist den Sollwert Sw soll übersteigt. Der Regler arbeitet demgemäß im unkritischen Bereich (vgl. Fig. 3), wobei lediglich der Grundverstärkungsfaktor KR zum Einsatz gelangt. Mit entsprechender Zeitkonstante bewegt sich demge mäß im weiteren Verlauf der Istwert Sw ist wieder in Rich tung auf den Sollwert Sw soll zu. FIG. 4 shows the time course of target value and actual value Sw to Sw is in a feedforward control. At time t 1 , for example, an air flow generated by a fan is conducted to the surface of the pressure plate, that is, the evaporation of the dampening solution is accelerated. As a result, the water film thickness decreases with the risk of driving into the lubrication area. Due to the increased amplification factor, however, this tendency is counteracted according to the invention, so that the actual value Sw is moved back to the desired value Sw target within a very short time and runs approximately parallel to it in the further course. At time t 2 , the disturbance variable is switched off; that is, in the experiment described: the air flow is interrupted. Accordingly, the layer thickness of the dampening solution film on the printing plate will initially increase, so that the actual value Sw actual exceeds the target value Sw target. The controller accordingly operates in the non-critical range (cf. FIG. 3), only the basic gain factor KR being used. With a corresponding time constant, the actual value Sw actual moves towards the setpoint Sw target in the further course.
Die Fig. 5 zeigt den zeitlichen Ist- und Sollwertverlauf für die Darstellung des Führungsverhaltens der Regelung. Hier wird eine sprungartige Änderung des Sollwertes vorgegeben. Bei dem Sprung des Sollwertes Sw soll 1 auf den größeren Wert SW soll 2 folgt die Nachführung des Reglers sehr rasch, da hier mit dem größeren Verstärkungsfaktor operiert wird. Kritisch ist jedoch der Bereich, in dem der Sollwert Sw soll 2 wieder auf den Sollwert Sw soll 1 zurückspringt. Hier liegt dann kurzzeitig der Fall vor, daß der Sollwert kleiner als der Istwert ist, das heißt, es wird mit einem Verstär kungsfaktor KR operiert, der dem Grundverstärkungsfaktor entspricht. Demgemäß laufen die Vorgänge entsprechend langsa mer ab, wobei es dennoch aufgrund der Wahl der Größe des Grundverstärkungsfaktors möglich ist, daß das nicht zu ver meidende Überschwingen (welches in Fig. 5 als gestrichelter Bereich gekennzeichnet ist) nicht derart weit geht, daß die Schmiergrenze überschritten wird. In der Praxis läßt sich die Gefahr eines Schmierens noch weiter verringern, indem man derartige Sollwertänderungen nicht sofort in voller Höhe, sondern erst nach und nach wirksam werden läßt. Die geeigneten Mittel hierzu sind dem Regelungstechniker bekannt. FIG. 5 shows the time course of actual and desired values for the representation of the control behavior of the control. A sudden change in the setpoint is specified here. When the setpoint Sw setpoint 1 jumps to the larger value SW setpoint 2 , the controller is tracked very quickly, since the larger gain factor is used here. What is critical, however, is the range in which the setpoint Sw set 2 jumps back to the set value Sw set 1 . Here is then briefly the case that the target value is smaller than the actual value, that is, it is operated with a gain factor KR , which corresponds to the basic gain factor. Accordingly, the processes take a correspondingly slow course, but it is nevertheless possible due to the choice of the size of the basic gain factor that the unavoidable overshoot (which is marked in FIG. 5 as a dashed area) does not go so far that the lubrication limit is exceeded becomes. In practice, the risk of lubrication can be reduced even further by not allowing such setpoint changes to become effective immediately, but only gradually. The suitable means for this are known to the control engineer.
Die Fig. 6 bis 8 entsprechen einer Betriebsweise der erfin dungsgemäßen Regelung unter Verwendung eines Soll-Istwert- Toleranzbandes. Dieses bedeutet, daß der Regler mit einer Art Hysterese arbeitet, denn seine Steuerspannung ändert sich nur dann, wenn die Soll-Istwert-Differenz außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt. Dieses bedeutet, daß der Regler erst beim Überschreiten der vorgegebenen Toleranz der Regelabweichung mit Stellgrößenänderungen rea giert. Insbesondere bleiben dabei stochastische Schwankungen des Meßsignales unberücksichtigt, was zu einer Vergleichmäßi gung des Gesamtprozesses führt. FIGS. 6 to 8 correspond to an operation of the OF INVENTION to the invention control using a target actual value tolerance band. This means that the controller works with a kind of hysteresis, because its control voltage only changes when the setpoint-actual value difference lies outside a predetermined tolerance band. This means that the controller only reacts with manipulated variable changes when the specified tolerance of the control deviation is exceeded. In particular, stochastic fluctuations in the measurement signal are disregarded, which leads to a more uniformization of the overall process.
Gemäß Fig. 7 ist dabei so vorgegangen, daß zwischen den Regler 24 und die Summierstelle 23 ein Hystereseglied 34 geschaltet ist. Als Eingangswert wird dem Hystereseglied 34 die Regelabweichung Xd zugeführt und als Ausgangsspannung verläßt eine modifizierte Regelgröße Xd* die Anordnung. Der funktionelle Zusammenhang zwischen Xd und Xd* ist im Dia gramm der Fig. 7 erkennbar. Ausgehend von dem Koordinatenur sprungspunkt verbleibt - bei größer werdendem positivem Wert Xd - die modifizierte Regelabweichung Xd* bei 0. Erst wenn der Schwellenwert S 1 überschritten wird, springt die modifi zierte Regelabweichung Xd* auf einen bestimmten Wert und vergrößert sich anschließend von dort aus linear mit Xd. Wird die Regelabweichung von dort aus verkleinert, so geht auch die modifizierte Regelabweichung Xd* linear auf 0 zu rück. Überschreitet die Regelabweichung Xd den Wert 0, das heißt, wird sie negativ, so ergibt sich ein entsprechend spiegelbildliches Verhalten. Hierbei nimmt der Wert -Xd* sprungartig erst bei Überschreiten eines Schwellenwertes S 2 zu.According to Fig. 7, the procedure is such that, between the regulator 24 and the summing junction 23 is a hysteresis element 34 is connected. The control deviation Xd is supplied to the hysteresis element 34 as input value and a modified control variable Xd * leaves the arrangement as the output voltage. The functional relationship between Xd and Xd * can be seen in the diagram of FIG. 7. Starting remains jump point of the Koordinatenur - wherein becomes larger positive value Xd - the modified control deviation Xd * at 0. Only when the threshold S is exceeded 1, skips the modifi ed deviation Xd * to a certain value and then increases from there linear with Xd . If the control deviation is reduced from there, the modified control deviation Xd * also decreases linearly to 0. If the control deviation Xd exceeds the value 0, that is, if it becomes negative, there is a corresponding mirror image behavior. The value -Xd * increases suddenly only when a threshold value S 2 is exceeded.
Insgesamt ergibt sich aufgrund dieser Ausgestaltung die Wirkung, daß nicht schon geringfügige Abweichungen zwischen Soll- und Istwert zu einem Reglereingriff führen, sondern daß letzteres nur im Falle des Uberschreitens der entspre chenden Schwellwerte S 1 bzw. S 2 erfolgt. Dieses wirkt sich positiv auf das Gesamtsystem aus.Overall, this design results in the effect that not even slight deviations between the setpoint and actual value lead to a controller intervention, but that the latter only takes place if the corresponding threshold values S 1 or S 2 are exceeded. This has a positive effect on the overall system.
Die Fig. 6 und 8 entsprechen den Fig. 4 und 5, wobei jedoch der Regler mit dem vorbeschriebenen Hysterese-Verhalten arbeitet. Aufgrund dieses Hysterese-Betriebes läßt sich im Vergleich der jeweiligen Figuren zwar erkennen, daß sich grundsätzlich größere Regelabweichungen einstellen, jedoch wird der Prozeß dennoch mit hinreichender Schnelligkeit und Stabilität durchgeführt, mit dem Vorteil, daß der Regler weniger häufig eingreift und demzufolge die Verstelleinrich tungen weniger in Anspruch genommen werden. FIGS. 6 and 8 correspond to Figs. 4 and 5, except that the regulator with the above-described working hysteresis behavior. Due to this hysteresis operation, it can be seen in the comparison of the respective figures that fundamentally larger control deviations occur, but the process is nevertheless carried out with sufficient speed and stability, with the advantage that the controller intervenes less frequently and, consequently, the adjusting devices are less to be entitled to.
Die Fig. 9 zeigt die zuvor beschriebene Auswirkung von Ist- und Sollwert aufgrund der der Reglerstruktur überlagerten Kompensationssteuerung. Zum Zeitpunkt t 1 wird beispielsweise die Druckgeschwindigkeit von 4000 Blatt pro Stunde auf 6000 Blatt erhöht, während zum Zeitpunkt t 2 eine Verringe rung der Druckleistung von 6000 Druck pro Stunde auf 4000 Druck pro Stunde erfolgt. Durch die Geschwindigkeitkompen sation kommt es - wie vorstehend beschrieben - nur zu einem relativ kurzen gedämpften Schwingen des Istwertes Sw ist um den Sollwert Sw soll herum, wobei der Regler nur geringfü gig einzugreifen braucht, da die wesentlichen Parameterverän derungen bereits durch die überlagerte Steuerung abgefangen werden. Insgesamt läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren eine optimale Prozeßführung erreichen. FIG. 9 shows the previously described effect of the actual and setpoint values due to the compensation control superimposed on the controller structure. At time t 1 , for example, the printing speed is increased from 4000 sheets per hour to 6000 sheets, while at time t 2 the printing capacity is reduced from 6000 prints per hour to 4000 prints per hour. As described above, the speed compensation only results in a relatively short, damped oscillation of the actual value Sw is around the setpoint Sw target, with the controller needing to intervene only slightly, since the essential parameter changes are already intercepted by the higher-level control . Overall, optimal process control can be achieved with the method according to the invention.
Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.All mentioned in the description and in the drawing New features presented are essential to the invention, too unless it is expressly claimed in the claims are.
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