ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ УВЛАЖНЯЮЩЕГО РАСТВОРА В СИСТЕМАХ ОФСЕТНОЙ ПЕЧАТИ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена разработке программно-аппаратного комплекса (ПАК) для непрерывного мониторинга ключевых параметров увлажняющего раствора в системах офсетной печати. Предложено решение на базе микроконтроллера ESP32 с набором датчиков температуры, электропроводности и уровня жидкости. Приведён сравнительный анализ существующих аналогов и обоснован выбор компонентов. Показано, что разрабатываемый ПАК обеспечивает функциональность промышленных систем при стоимости в 20–60 раз ниже.

Ключевые слова: офсетная печать, увлажняющий раствор, мониторинг, ESP32, IoT, датчики.

Офсетная печать остаётся ведущей технологией полиграфической отрасли: мировой рынок офсетной продукции оценивается в 170–180 млрд долларов США, что превышает объём производства любой другой отдельной технологии. Ключевым параметром, определяющим качество печатного процесса, является состояние увлажняющего раствора. Его задача обеспечить избирательное смачивание печатной формы, сохраняя гидрофильные свойства пробельных элементов и предотвращая нежелательное восприятие краски этими участками (принципиальная схема офстеной печатной машины приведена на рисунке 1). Это позволяет добиться стабильного печатного процесса и высокого качества оттисков. Отклонение его характеристик — температуры, электропроводности и уровня — приводит к возникновению дефектов оттиска, повышенному износу цилиндров и увеличению доли брака, ведь задача

Рисунок 1. Принципиальная схема офсетной печатной машины

На большинстве полиграфических предприятий контроль параметров раствора осуществляется вручную, что сопряжено с высокой трудоёмкостью и риском человеческих ошибок. Создание доступного автоматизированного средства непрерывного мониторинга является, таким образом, актуальной производственно-технической задачей.

На рынке представлены четыре класса систем контроля увлажняющего раствора. Встроенные системы производителей оборудования (Heidelberg, Komori) обеспечивают комплексный мониторинг, однако стоимость таких решений составляет 15 000–50 000 евро, а закрытая архитектура исключает самостоятельную доработку. Модульные системы Technotrans и Baldwin (8 000–25 000 евро) могут устанавливаться на оборудование различных марок, но, как правило, не поддерживают беспроводной передачи данных. Отдельные измерительные приборы (500–3 000 евро) не обеспечивают автоматизированного непрерывного контроля. Экспериментальные разработки на базе Arduino и Raspberry Pi отличаются гибкостью, но уступают промышленным решениям по надёжности.

Сравнительный анализ по ключевым критериям представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительный анализ систем мониторинга увлажняющего раствора

Анализ выявляет нишу для решения, сочетающего функциональность промышленных систем (мониторинг 4 параметров, непрерывность, удалённый доступ) с доступностью экспериментальных платформ.

Центральным элементом аппаратной части является микроконтроллер ESP32 (Xtensa LX6, 240 МГц, FreeRTOS) со встроенными модулями Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.2, а также 12-битным АЦП с 18 каналами. По совокупности характеристик ESP32 превосходит Arduino Uno (отсутствие встроенного Wi-Fi, 10-битный АЦП) и избыточный для задач встроенной системы Raspberry Pi (600–1200 мА потребления, нет встроенного АЦП).

Для измерения параметров раствора применяются:

• температура — DS18B20 (1-Wire, −55…+125 °C, ±0,5 °C, нержавеющий корпус);
• уровень — HC-SR04 (ультразвук, 2–400 см, ≈3 мм, бесконтактный);
• электропроводность — TDS/EC-зонд (0–5 000 мкСм/см, рабочий диапазон 800–1 500 мкСм/см).

Серверная часть реализована на Python с фреймворком Flask: приём данных от ESP32 через REST API, хранение в базе данных, формирование интерфейса для клиентской части. Flask выбран как оптимальный баланс простоты и функциональности; Django признан избыточным, Node.js — менее уместным в контексте инженерных вычислений.

Клиентский интерфейс построен на HTML5/CSS3/JavaScript с библиотекой Chart.js для визуализации временных рядов. Встроенное ПО микроконтроллера разработано в PlatformIO (VS Code) с использованием многозадачности FreeRTOS: один поток — опрос датчиков, второй — сетевое взаимодействие.

Комплекс обеспечивает: измерение 3 параметров с периодом 2–5 с; ведение журнала с временными метками; визуализацию трендов; автоматические предупреждения при выходе параметров за допустимые пределы; настройку порогов оператором.

Разработанный программно-аппаратный комплекс на базе ESP32 реализует непрерывный мониторинг температуры,электропроводности и уровня увлажняющего раствора в системах офсетной печати. Стоимость аппаратных компонентов (300–800 евро) в 10–60 раз ниже промышленных аналогов при сопоставимой функциональности. Беспроводная передача данных по Wi-Fi и открытая архитектура создают основу для дальнейшего развития системы в направлении предиктивной аналитики и интеграции с производственными информационными системами. Практическая значимость разработки определяется её доступностью для предприятий малого и среднего полиграфического бизнеса.

Список литературы:

1. Стефанов С. И. Полиграфия: технологические процессы. — М.: Репроцентр М, 2006. — 392 с.
2. DFRobot. Analog TDS Sensor / Meter for Arduino: Product Wiki. — 2021. — 8 p.
3. Э.И. Альмухаметова, Автоматизация процессов в электроэнергетике с помощью SCADA-систем / Э.И. Альмухаметова, В.Р. Сидоров // Наука. Технология. Производство – 2025: материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию Победы в ВеликойОтечественной войне / редкол.: Н.Г. Евдокимова и др. – Уфа: УНПЦ«Издательство УГНТУ», 2025. – C. 222-224.
4. Ю.А. Жаринов, Применение технологий ближней бесконтактной связи для оптимизации производственных процессов / Э.А. Сидорова, Ю.А. Жаринов, С.С. Сергеев // Наука. Технология. Производство – 2025: материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию Победы в Великой Отечественной войне / редкол.: Н.Г. Евдокимова и др. – Уфа: УНПЦ«Издательство УГНТУ», 2025. – C. 281-282.