李沖，孫洪斌，周茂軍，王學(xué)俊，初嘉鵬

（1.大連工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.大連工業(yè)大學(xué) 校務(wù)辦公室，遼寧 大連 116034）

0 引言

壁紙作為裝修材料應(yīng)用已越來越廣泛。壁紙企業(yè)為了宣傳自己的產(chǎn)品需要印刷樣本宣傳冊(cè)，并把種類繁多的小方塊壁紙貼在樣本宣傳冊(cè)上，使用戶方便地了解壁紙的材料及樣式。一般中小型印刷企業(yè)多采用手工配頁的方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，不適合批量生產(chǎn)。為了滿足壁紙宣傳冊(cè)批量生產(chǎn)的需求，作者為大連某企業(yè)開發(fā)了專用的配頁機(jī)。本系統(tǒng)以VB 6.0作為開發(fā)工具開發(fā)了上位機(jī)管理軟件，主要使用工控機(jī)、ADLINK ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡等硬件構(gòu)建了控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)樣本宣傳冊(cè)的自動(dòng)配頁工作。

1 硬件系統(tǒng)

1.1 工控機(jī)

工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，可以手動(dòng)控制各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使各機(jī)構(gòu)滿足自動(dòng)模式的要求，是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。為了適應(yīng)企業(yè)車間的環(huán)境，所以選擇工控機(jī)運(yùn)行配頁機(jī)控制系統(tǒng)。

1.2 ADLINK ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡

ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡可以實(shí)現(xiàn)各類電信號(hào)的采集、控制和輸出，具有l(wèi)6路繼電器輸出和l6路數(shù)字量輸入。ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡地址空間范圍從200H到3FFH，為了避免雙板卡地址沖突，需要在板卡上完成硬件跳線，本系統(tǒng)的2個(gè)板卡的地址分別選擇了200H和300H。ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡提供了動(dòng)態(tài)鏈接庫ACLS-DLL1。在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下編程比較容易，并且支持高級(jí)語言編程如VB、VC++等［1］。

1.3 光電傳感器

光電傳感器采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)物的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器主要由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。在本系統(tǒng)中選擇OMRON E3Z-D62光電傳感器，用來檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)是否在零點(diǎn)，其具有檢測(cè)精度高、響應(yīng)速度快、非接觸檢測(cè)、檢測(cè)模式豐富、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)［2］。

2 上位機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)

2.1 配頁機(jī)控制管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

圖1是配頁機(jī)控制管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。從圖1可知，軟件管理系統(tǒng)的使用者分為兩類，即數(shù)據(jù)庫管理員和操作員。數(shù)據(jù)庫管理員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)和操作員數(shù)據(jù)庫的管理，但不能進(jìn)入操作界面，不能控制配頁機(jī)工作。操作員從數(shù)據(jù)庫管理員處獲得用戶名和密碼，配頁機(jī)控制管理系統(tǒng)根據(jù)用戶名和密碼自動(dòng)判斷是否是操作員，如是操作員，則彈出手動(dòng)控制界面。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of the system

2.2 上位機(jī)管理軟件的功能

上位機(jī)管理軟件的功能可劃分為4個(gè)部分：

（1）數(shù)據(jù)采集：定時(shí)循環(huán)監(jiān)測(cè)下位機(jī)的工作狀態(tài)并采集下位機(jī)的數(shù)據(jù)，包括控制單元電機(jī)的開關(guān)狀態(tài)、真空閥開關(guān)狀態(tài)、吸紙氣缸是否復(fù)位等。

（2）可視化操作：采集到下位機(jī)的數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析、整理，在監(jiān)控屏幕上顯示整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，顯示數(shù)據(jù)隨時(shí)刷新；各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)畫顯示；在上位機(jī)屏幕上遠(yuǎn)程手動(dòng)操作各機(jī)構(gòu)動(dòng)作，并可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)／自動(dòng)工作方式的切換［3］。

（3）數(shù)據(jù)庫管理：所有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)如分紙型號(hào)、加工篇數(shù)、加工數(shù)量等，隨時(shí)存入數(shù)據(jù)庫，并可進(jìn)行定期統(tǒng)計(jì)處理。

（4）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：通過上位機(jī)可設(shè)置伺服電機(jī)速度、帶傳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)速度等參數(shù)。

2.3 上位機(jī)管理軟件開發(fā)方案

Visual Basic 6.0以其易學(xué)、高效及功能強(qiáng)大等特點(diǎn)受到了廣大用戶的歡迎，在數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡支持高級(jí)編程語言Visual Basic 6.0?？梢灾苯诱{(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫ACLS-DLL1，并且可以使用ADO控件方便靈活地調(diào)用數(shù)據(jù)庫，所以本系統(tǒng)采用了Visual Basic 6.0作為開發(fā)編程語言。

軟件控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫管理主要涉及兩類主要數(shù)據(jù)，即操作員數(shù)據(jù)和配頁機(jī)工作數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫只在本地計(jì)算機(jī)運(yùn)行，不需要網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)庫，由于微軟的Access數(shù)據(jù)庫能夠滿足系統(tǒng)要求。所以采用Access數(shù)據(jù)庫來管理操作員數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)。

2.3.1 手動(dòng)控制模塊的開發(fā)

因?yàn)楸诩埛N類繁多，有織物壁紙、天然材料壁紙、玻纖壁紙、塑料壁紙等，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)，在進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)前設(shè)置了手動(dòng)控制模塊，該模塊主要完成系統(tǒng)硬件的初始化，并檢測(cè)各個(gè)硬件的工作狀態(tài)。如圖2所示，操作員進(jìn)入手動(dòng)控制界面后，可以設(shè)置樣本壁紙型號(hào)、加工篇數(shù)、加工數(shù)量等參數(shù)，并根據(jù)壁紙種類不同可用手動(dòng)模式調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的左移和右移長(zhǎng)度確保吸紙的準(zhǔn)確性，并設(shè)置了3種速度控制伺服電機(jī)準(zhǔn)確回零。同時(shí)，在軟件界面上仿真了真空閥、吸紙氣缸、電機(jī)等的控制按鈕，可以手動(dòng)控制各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使各機(jī)構(gòu)滿足自動(dòng)模式的要求，然后切換到自動(dòng)模式完成配頁工作。

在手動(dòng)控制界面中，操作員還可以按操作員的姓名來查詢每天配頁或一段時(shí)間內(nèi)配頁的相關(guān)信息，也可以根據(jù)分紙型號(hào)來查詢每天加工或一段時(shí)間內(nèi)加工該型號(hào)的相關(guān)信息，并可依據(jù)查詢得到的結(jié)果生成Excel報(bào)表，有利于操作員和管理者之間溝通和交流，便于企業(yè)的管理。

圖2 系統(tǒng)的手動(dòng)控制界面Fig.2 Manual control interface of the system

2.3.2 自動(dòng)控制模塊的開發(fā)

如圖3所示，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配頁，必須完成左擺、氣缸伸出、吸真空、氣缸復(fù)位、回零點(diǎn)等動(dòng)作，系統(tǒng)利用工控機(jī)控制ACL-7225數(shù)據(jù)采集卡，由于輸入信號(hào)較多，一塊數(shù)據(jù)采集卡只有16路輸入信號(hào)，為解決這個(gè)問題，采用了雙板卡的結(jié)構(gòu)，然后通過采集卡控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作。

圖3 系統(tǒng)的自動(dòng)控制工作循環(huán)圖Fig.3 Cycle diagram of automatic work of the system

為了保證自動(dòng)控制的穩(wěn)定運(yùn)行，程序運(yùn)行中不斷檢測(cè)板卡的輸入信號(hào)，只有條件滿足時(shí)才進(jìn)行下一步操作，避免了各個(gè)動(dòng)作之間的干涉。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)以VB 6.0作為開發(fā)工具，調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡動(dòng)態(tài)鏈接庫開發(fā)的配頁機(jī)控制管理系統(tǒng)，通過手動(dòng)模式和自動(dòng)模式的相互切換，實(shí)現(xiàn)了壁紙樣本宣傳冊(cè)配頁工作的自動(dòng)控制，已經(jīng)應(yīng)用于大連某企業(yè)，改變了壁紙樣本宣傳冊(cè)手工配頁效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易出錯(cuò)的現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。