计算机系统远程控制印刷开槽模切机的设计与研究

何静涛，朱 程

（蚌埠学院 计算机科学与技术系，安徽 蚌埠 233030）

计算机系统远程控制印刷开槽模切机的设计与研究

何静涛，朱 程

（蚌埠学院 计算机科学与技术系，安徽 蚌埠 233030）

将RS-485串口应用于计算机自动化控制系统在高速全自动印刷开槽模切机上的控制方式设计与研究。为生产纸箱的企业节省人工和时间，提高生产效率，增加经济效益提供了解决方案。在系统界面设计与实现中，采用了面向对象的高级语言VB为开发语言来快速开发出界面友好的自动控制系统。

RS-485；全自动高速印刷开槽模切机；远程控制

近几年，瓦愣纸板行业引进国外先进技术和设备，生产技术水平显著提高，进而达到降低包装成本以及减少运输费用的目的，因此高强度、高精度、低克重成为其行业的主流发展趋势。如何进一步提高国产纸板印刷包装机械的自动化程度、印刷精度和清晰度，赶超世界先进水平已成为行业内亟待解决的重大课题。将先进的计算机控制技术和远程控制技术应用于高速印刷开槽模切机的使用中是突破技术瓶颈的重要途径。

1 问题的提出

尽管先进的全自动高速印刷开槽模切机自身已经实现了相当程度的高速、精准和自动化，但存储数据的功能还十分欠缺，所以对于诸如客户资料、切割的纸板型号和切割道具类型等重要数据无法存储，也就不能再利用。很显然，这一缺点在日常生产中会直接导致两个问题：第一，重复设置待切割的纸板的型号、切割刀类型等数据。瓦愣纸板公司的客户往往是长期合作关系，也就是说同一个客户，每次定做的纸板的规格及图案是相同的，每次都要人工手动输入一系列相同的数据必然增加工作量。第二，在人与人相互交流，尤其是口口相传要输入的一组纸板数据时，容易出现误差，这将导致大量的浪费和返工。

如果可以利用计算机的存储功能，将反复用到的数据、资料保存，在需要时直接调用，将解决业界面临的这两大问题。我们知道，印刷开槽模切机所在的生产车间环境嘈杂，切割粉尘污染严重，这样的环境对计算机和操作员都有危害。所以在实现了计算机控制系统配合印刷开槽模切机工作的同时，我们追求更良好的工作环境，而远程控制是解决计算机与印刷开槽模切机分离管理、使用的最佳方案。

2 设计方案

2.1 RS-232及RS-485串口简介

RS-232与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232被定义为一种在最高速率为20 kb/s串行通讯中增加通讯距离（传送距离最大约为15米）的单端标准，所以RS-232适合本地设备之间的通信。RS-485和RS-232的基本的通讯机理是一致的，RS-485的最大传输距离约为1 219米，最大传输速率为10 Mb/s，它的优点在于弥补了RS-232通讯距离短、速率低、不能进行多台设备同时联网管理的缺点。所以，在一个企业内部实现计算机系统对印刷开槽模切机的远程管理、控制，RS-485已经绰绰有余。更重要的是，与为点对点通讯而设计的RS-232相比，RS-485增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上。因此，通过RS-485串口，我们既可以使计算机自动化系统远程控制印刷开槽模切机，也可以实现一台计算机系统控制多台印刷开槽模切机。

2.2 RS-232转RS-485转换设计

台式机通常配1至2个RS-232串口，即COM1和COM2。RS-322转RS-485转换器主要由232电平转换、485电路和电源三部分组成，其实物外形如图1所示。

图1 RS-232转RS-485转换器

在PC端连接好RS-232线，再连接好串口线与RS-232转RS-485转换器即可，RS-232转RS-485通讯原理如图2所示。我们采用的RS-232转RS-485转换器能够将RS-232串行口的第3个引脚TXD和第2个引脚RXD信号转换成RS-485信号，无需外接电源，整个电路的供电直接由PC机的RS-232串口中的第4个引脚DTR和第7个引脚RTS获取[1]。安装软件和硬件使用非常简单。

图2 RS-232转RS-485转换器

2.3 计算机自动控制系统研究

数控系统模块采用基于上位机和下位机的双CPU开放式系统，其原理图如图3所示。

图3 数控系统的构成框图

在本系统中，上位机是指人可以直接发出操控命令的集中控制系统中的工业控制计算机，其屏幕上显示各种信号变化。下位机是指现场的工控机。上位机主要用来发出操作指令、显示结果数据以及完成数控编程和人机交互处理等非实时任务。下位机（工控机）由PMAC（可编程多轴控制器，ProgrammableMulti-AxisController）运动控制器来实现，主要用来监测和执行上位机的操作指令，并承担伺服控制、可编程逻辑控制等实时性任务。上位机首先给下位机发出命令，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应的模切机设备。下位机不时读取设备状态数据，转化成数字信号反馈给上位机。操作员通过操作面板和人机界面获取外部数据，控制内核将获取的数据保存在存储器的参数集合中[2]。上、下位机之间的通讯采用PC总线。借助简洁灵活、误码率低、抗干扰能力强的RS485总线进行通讯，可使得硬件接口比较简单，软件也较易实现。所以上位机中的控制内核将参数集中更新的数据，经PC总线传到下位机的参数模快中；而下位机也经PC总线将模切机实时工作状态上传至上位机，显示在终端界面上。系统中的控制内核将图形编程或网络传递来的数控代码经过编译生成PMAC卡能识别的运动程序并传给下位机，下位机通过轨迹生成模块，将数控代码翻译成每个伺服轴运动所对应的指令代码，然后由轴控制模块实现伺服控制。

下位机通过I/O端口与外部的传感器和执行器相连，如按钮开关、指示灯等。由于下位机具有强大的可编程离散逻辑控制能力，可实时地监视外设的模拟和数字输入信号、设置状态输出、传递信息、监视运动参数等。对于实时性要求更强的任务则由下位机直接进行，上位机只接受处理后的完成信息，这样可保持系统的运行安全性[3]。

2.4 编程语言的选择

控制系统可以使用JAVA、VB、C++等高级语言编写，在本研究中采用基于Basic的可视化程序设计语言Visual Basic 6.0，它采用面向对象、事件驱动的编程机制。Visual Basic非常易用，它可以让资深的VB程序员或是刚入门者均可以快速开发自己的应用程序。而且VB的程序可以利用控件非常简单的连接数据库。也就是说，VB程序可以不用写一行代码就绑定数据库的所有信息。

更难得的是，VB6.0中提供了MSComm.ocx串行通信控件，该通信控件可以建立串口连接，并设置了一组标准通信命令的接口，利用它可以编制开发通信控制程序代码。该控件能连接到其它通信设备，通过RS-485串口发送命令、进行数据交换，传输和接收数据，以及监听并响应通信过程中发生的各类错误和事件，为应用程序提供串行通讯功能。有了MSComm控件，程序员不需要花精力去了解复杂的API函数，可用它编写事件驱动的、高性能的全双工通信程序，从而非常方便地完成串口编程[4]。

2.5 人机交互界面设计

根据人机交互的需求和系统功能的需要，为控制系统设计了简单易用、界面友好的人机交互界面，如图4所示。根据工作情况在对应的文本框中输入客户和产品名称、瓦楞纸的类型、刀型、纸板的长宽高等数据后，单击“保存”按钮，以上数据即被保存。当同一客户再次订购相同产品时（可能只是订购数量与前次不同），从系统中直接调出已存储的数据，只需明确并输入本次订购的数量，然后印刷开槽模切机将自动完成设定的任务，无需人工的重复劳动。

图4 系统人机交互界面

3 结束语

通过RS-232转RS-485，使得自动化控制系统可以远程控制高速全自动印刷开槽模切机。在实现生产纸箱订单各项数据存储并自动换单的基础上，为一线工作人员和计算机创造了良好的工作环境。让员工从大量的重复劳动中解脱出来，从有噪音污染和空气污染的生产车间里解放出来。本系统使操作更方便，自动化程度更高，为企业节省各项成本，生产效率显著提高，经济效益大幅度提升。

[1] 苗世洪,王少荣,彭克柱. RS-232与RS-485接口转换器的设计[J].电子技术,1998(10):22-25.

[2] 尹红,唐煜.单片机RS-485多机通讯的实现[J].计算机应用,1999(1):34-36.

[3] 姜云柏,韩怀成,包文毅,孙卫东 主从式RS485串行通讯在实际中的应用[J].信息技术,2001(3):14-15.

[4] 董红政,王忠勇,史晓鹏. 基于MSComm控件实现串行通信的方法[J].微计算机信息,2007(27):24-26.

（责任编辑、校对：田敬军）

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

蚌埠学院自然科学重点项目（2013ZR04zd），蚌埠学院工程研究中心研究项目（BBXYGC2013C02）

2013-11-04

何静涛（1978-），男，安徽蚌埠人，硕士，讲师，研究方向为信息技术。