計算機系統(tǒng)遠程控制印刷開槽模切機的設計與研究

何靜濤，朱 程

（蚌埠學院 計算機科學與技術系，安徽 蚌埠 233030）

計算機系統(tǒng)遠程控制印刷開槽模切機的設計與研究

何靜濤，朱 程

（蚌埠學院 計算機科學與技術系，安徽 蚌埠 233030）

將RS-485串口應用于計算機自動化控制系統(tǒng)在高速全自動印刷開槽模切機上的控制方式設計與研究。為生產紙箱的企業(yè)節(jié)省人工和時間，提高生產效率，增加經濟效益提供了解決方案。在系統(tǒng)界面設計與實現中，采用了面向對象的高級語言VB為開發(fā)語言來快速開發(fā)出界面友好的自動控制系統(tǒng)。

RS-485；全自動高速印刷開槽模切機；遠程控制

近幾年，瓦愣紙板行業(yè)引進國外先進技術和設備，生產技術水平顯著提高，進而達到降低包裝成本以及減少運輸費用的目的，因此高強度、高精度、低克重成為其行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。如何進一步提高國產紙板印刷包裝機械的自動化程度、印刷精度和清晰度，趕超世界先進水平已成為行業(yè)內亟待解決的重大課題。將先進的計算機控制技術和遠程控制技術應用于高速印刷開槽模切機的使用中是突破技術瓶頸的重要途徑。

1 問題的提出

盡管先進的全自動高速印刷開槽模切機自身已經實現了相當程度的高速、精準和自動化，但存儲數據的功能還十分欠缺，所以對于諸如客戶資料、切割的紙板型號和切割道具類型等重要數據無法存儲，也就不能再利用。很顯然，這一缺點在日常生產中會直接導致兩個問題：第一，重復設置待切割的紙板的型號、切割刀類型等數據。瓦愣紙板公司的客戶往往是長期合作關系，也就是說同一個客戶，每次定做的紙板的規(guī)格及圖案是相同的，每次都要人工手動輸入一系列相同的數據必然增加工作量。第二，在人與人相互交流，尤其是口口相傳要輸入的一組紙板數據時，容易出現誤差，這將導致大量的浪費和返工。

如果可以利用計算機的存儲功能，將反復用到的數據、資料保存，在需要時直接調用，將解決業(yè)界面臨的這兩大問題。我們知道，印刷開槽模切機所在的生產車間環(huán)境嘈雜，切割粉塵污染嚴重，這樣的環(huán)境對計算機和操作員都有危害。所以在實現了計算機控制系統(tǒng)配合印刷開槽模切機工作的同時，我們追求更良好的工作環(huán)境，而遠程控制是解決計算機與印刷開槽模切機分離管理、使用的最佳方案。

2 設計方案

2.1 RS-232及RS-485串口簡介

RS-232與RS-485都是串行數據接口標準，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的。RS-232被定義為一種在最高速率為20 kb/s串行通訊中增加通訊距離（傳送距離最大約為15米）的單端標準，所以RS-232適合本地設備之間的通信。RS-485和RS-232的基本的通訊機理是一致的，RS-485的最大傳輸距離約為1 219米，最大傳輸速率為10 Mb/s，它的優(yōu)點在于彌補了RS-232通訊距離短、速率低、不能進行多臺設備同時聯(lián)網管理的缺點。所以，在一個企業(yè)內部實現計算機系統(tǒng)對印刷開槽模切機的遠程管理、控制，RS-485已經綽綽有余。更重要的是，與為點對點通訊而設計的RS-232相比，RS-485增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上。因此，通過RS-485串口，我們既可以使計算機自動化系統(tǒng)遠程控制印刷開槽模切機，也可以實現一臺計算機系統(tǒng)控制多臺印刷開槽模切機。

2.2 RS-232轉RS-485轉換設計

臺式機通常配1至2個RS-232串口，即COM1和COM2。RS-322轉RS-485轉換器主要由232電平轉換、485電路和電源三部分組成，其實物外形如圖1所示。

圖1 RS-232轉RS-485轉換器

在PC端連接好RS-232線，再連接好串口線與RS-232轉RS-485轉換器即可，RS-232轉RS-485通訊原理如圖2所示。我們采用的RS-232轉RS-485轉換器能夠將RS-232串行口的第3個引腳TXD和第2個引腳RXD信號轉換成RS-485信號，無需外接電源，整個電路的供電直接由PC機的RS-232串口中的第4個引腳DTR和第7個引腳RTS獲取[1]。安裝軟件和硬件使用非常簡單。

圖2 RS-232轉RS-485轉換器

2.3 計算機自動控制系統(tǒng)研究

數控系統(tǒng)模塊采用基于上位機和下位機的雙CPU開放式系統(tǒng)，其原理圖如圖3所示。

圖3 數控系統(tǒng)的構成框圖

在本系統(tǒng)中，上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的集中控制系統(tǒng)中的工業(yè)控制計算機，其屏幕上顯示各種信號變化。下位機是指現場的工控機。上位機主要用來發(fā)出操作指令、顯示結果數據以及完成數控編程和人機交互處理等非實時任務。下位機（工控機）由PMAC（可編程多軸控制器，ProgrammableMulti-AxisController）運動控制器來實現，主要用來監(jiān)測和執(zhí)行上位機的操作指令，并承擔伺服控制、可編程邏輯控制等實時性任務。上位機首先給下位機發(fā)出命令，下位機再根據此命令解釋成相應時序信號直接控制相應的模切機設備。下位機不時讀取設備狀態(tài)數據，轉化成數字信號反饋給上位機。操作員通過操作面板和人機界面獲取外部數據，控制內核將獲取的數據保存在存儲器的參數集合中[2]。上、下位機之間的通訊采用PC總線。借助簡潔靈活、誤碼率低、抗干擾能力強的RS485總線進行通訊，可使得硬件接口比較簡單，軟件也較易實現。所以上位機中的控制內核將參數集中更新的數據，經PC總線傳到下位機的參數?？熘?；而下位機也經PC總線將模切機實時工作狀態(tài)上傳至上位機，顯示在終端界面上。系統(tǒng)中的控制內核將圖形編程或網絡傳遞來的數控代碼經過編譯生成PMAC卡能識別的運動程序并傳給下位機，下位機通過軌跡生成模塊，將數控代碼翻譯成每個伺服軸運動所對應的指令代碼，然后由軸控制模塊實現伺服控制。

下位機通過I/O端口與外部的傳感器和執(zhí)行器相連，如按鈕開關、指示燈等。由于下位機具有強大的可編程離散邏輯控制能力，可實時地監(jiān)視外設的模擬和數字輸入信號、設置狀態(tài)輸出、傳遞信息、監(jiān)視運動參數等。對于實時性要求更強的任務則由下位機直接進行，上位機只接受處理后的完成信息，這樣可保持系統(tǒng)的運行安全性[3]。

2.4 編程語言的選擇

控制系統(tǒng)可以使用JAVA、VB、C++等高級語言編寫，在本研究中采用基于Basic的可視化程序設計語言Visual Basic 6.0，它采用面向對象、事件驅動的編程機制。Visual Basic非常易用，它可以讓資深的VB程序員或是剛入門者均可以快速開發(fā)自己的應用程序。而且VB的程序可以利用控件非常簡單的連接數據庫。也就是說，VB程序可以不用寫一行代碼就綁定數據庫的所有信息。

更難得的是，VB6.0中提供了MSComm.ocx串行通信控件，該通信控件可以建立串口連接，并設置了一組標準通信命令的接口，利用它可以編制開發(fā)通信控制程序代碼。該控件能連接到其它通信設備，通過RS-485串口發(fā)送命令、進行數據交換，傳輸和接收數據，以及監(jiān)聽并響應通信過程中發(fā)生的各類錯誤和事件，為應用程序提供串行通訊功能。有了MSComm控件，程序員不需要花精力去了解復雜的API函數，可用它編寫事件驅動的、高性能的全雙工通信程序，從而非常方便地完成串口編程[4]。

2.5 人機交互界面設計

根據人機交互的需求和系統(tǒng)功能的需要，為控制系統(tǒng)設計了簡單易用、界面友好的人機交互界面，如圖4所示。根據工作情況在對應的文本框中輸入客戶和產品名稱、瓦楞紙的類型、刀型、紙板的長寬高等數據后，單擊“保存”按鈕，以上數據即被保存。當同一客戶再次訂購相同產品時（可能只是訂購數量與前次不同），從系統(tǒng)中直接調出已存儲的數據，只需明確并輸入本次訂購的數量，然后印刷開槽模切機將自動完成設定的任務，無需人工的重復勞動。

圖4 系統(tǒng)人機交互界面

3 結束語

通過RS-232轉RS-485，使得自動化控制系統(tǒng)可以遠程控制高速全自動印刷開槽模切機。在實現生產紙箱訂單各項數據存儲并自動換單的基礎上，為一線工作人員和計算機創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。讓員工從大量的重復勞動中解脫出來，從有噪音污染和空氣污染的生產車間里解放出來。本系統(tǒng)使操作更方便，自動化程度更高，為企業(yè)節(jié)省各項成本，生產效率顯著提高，經濟效益大幅度提升。

[1] 苗世洪,王少榮,彭克柱. RS-232與RS-485接口轉換器的設計[J].電子技術,1998(10):22-25.

[2] 尹紅,唐煜.單片機RS-485多機通訊的實現[J].計算機應用,1999(1):34-36.

[3] 姜云柏,韓懷成,包文毅,孫衛(wèi)東 主從式RS485串行通訊在實際中的應用[J].信息技術,2001(3):14-15.

[4] 董紅政,王忠勇,史曉鵬. 基于MSComm控件實現串行通信的方法[J].微計算機信息,2007(27):24-26.

（責任編輯、校對：田敬軍）

The Design and Study of Automation Control System Based on Rs-485 Com for Printing Slotter and Die-cutter

HE Jing-tao, ZHU Cheng
(Department of Computer Science and Technology, Bengbu College, Bengbu 233030, China)

Automation Control System Based on RS-485 Com for Printing Slotter and Die-cutter is introduced in combination with its practical applications. Provide solutions for the companies producing carton to save cost and increase of efficiency. The object-oriented language VB as the development language is introduced to develop the friendly interface quickly for automatic control system.

RS-485; fully computerized high speed printing slotter and die-cutter; remote control

TP311

A

1009-9115(2014)02-0063-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2014.02.018

蚌埠學院自然科學重點項目（2013ZR04zd），蚌埠學院工程研究中心研究項目（BBXYGC2013C02）

2013-11-04

何靜濤（1978-），男，安徽蚌埠人，碩士，講師，研究方向為信息技術。