李冲，孙洪斌，周茂军，王学俊，初嘉鹏

（1.大连工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 大连 116034；2.大连工业大学 校务办公室，辽宁 大连 116034）

0 引言

壁纸作为装修材料应用已越来越广泛。壁纸企业为了宣传自己的产品需要印刷样本宣传册，并把种类繁多的小方块壁纸贴在样本宣传册上，使用户方便地了解壁纸的材料及样式。一般中小型印刷企业多采用手工配页的方式，劳动强度大、效率低，不适合批量生产。为了满足壁纸宣传册批量生产的需求，作者为大连某企业开发了专用的配页机。本系统以VB 6.0作为开发工具开发了上位机管理软件，主要使用工控机、ADLINK ACL-7225数据采集卡等硬件构建了控制系统，以实现样本宣传册的自动配页工作。

1 硬件系统

1.1 工控机

工控机即工业控制计算机，可以手动控制各机构的动作，使各机构满足自动模式的要求，是专门为工业现场而设计的计算机。工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。为了适应企业车间的环境，所以选择工控机运行配页机控制系统。

1.2 ADLINK ACL-7225数据采集卡

ACL-7225数据采集卡可以实现各类电信号的采集、控制和输出，具有l6路继电器输出和l6路数字量输入。ACL-7225数据采集卡地址空间范围从200H到3FFH，为了避免双板卡地址冲突，需要在板卡上完成硬件跳线，本系统的2个板卡的地址分别选择了200H和300H。ACL-7225数据采集卡提供了动态链接库ACLS-DLL1。在Windows操作系统环境下编程比较容易，并且支持高级语言编程如VB、VC++等［1］。

1.3 光电传感器

光电传感器采用光电元件作为检测元件，首先把被测物的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器主要由光源、光学通路和光电元件三部分组成。在本系统中选择OMRON E3Z-D62光电传感器，用来检测步进电机是否在零点，其具有检测精度高、响应速度快、非接触检测、检测模式丰富、体积小巧等优点［2］。

2 上位机管理软件设计

2.1 配页机控制管理系统的总体结构

图1是配页机控制管理系统的总体结构图。从图1可知，软件管理系统的使用者分为两类，即数据库管理员和操作员。数据库管理员负责数据库的维护和操作员数据库的管理，但不能进入操作界面，不能控制配页机工作。操作员从数据库管理员处获得用户名和密码，配页机控制管理系统根据用户名和密码自动判断是否是操作员，如是操作员，则弹出手动控制界面。

图1 系统的总体结构Fig.1 Overall structure of the system

2.2 上位机管理软件的功能

上位机管理软件的功能可划分为4个部分：

（1）数据采集：定时循环监测下位机的工作状态并采集下位机的数据，包括控制单元电机的开关状态、真空阀开关状态、吸纸气缸是否复位等。

（2）可视化操作：采集到下位机的数据后进行分析、整理，在监控屏幕上显示整个系统的状态，显示数据随时刷新；各机构的动作可以实现实时动画显示；在上位机屏幕上远程手动操作各机构动作，并可实现手动／自动工作方式的切换［3］。

（3）数据库管理：所有现场数据如分纸型号、加工篇数、加工数量等，随时存入数据库，并可进行定期统计处理。

（4）系统参数设置：通过上位机可设置伺服电机速度、带传动步进电机速度等参数。

2.3 上位机管理软件开发方案

Visual Basic 6.0以其易学、高效及功能强大等特点受到了广大用户的欢迎，在数据采集和工业控制等领域得到了广泛应用，同时ACL-7225数据采集卡支持高级编程语言Visual Basic 6.0。可以直接调用动态链接库ACLS-DLL1，并且可以使用ADO控件方便灵活地调用数据库，所以本系统采用了Visual Basic 6.0作为开发编程语言。

软件控制系统中数据库管理主要涉及两类主要数据，即操作员数据和配页机工作数据，数据库只在本地计算机运行，不需要网络管理数据库，由于微软的Access数据库能够满足系统要求。所以采用Access数据库来管理操作员数据和加工数据。

2.3.1 手动控制模块的开发

因为壁纸种类繁多，有织物壁纸、天然材料壁纸、玻纤壁纸、塑料壁纸等，为了实现自动连续生产，在进入自动循环前设置了手动控制模块，该模块主要完成系统硬件的初始化，并检测各个硬件的工作状态。如图2所示，操作员进入手动控制界面后，可以设置样本壁纸型号、加工篇数、加工数量等参数，并根据壁纸种类不同可用手动模式调节伺服电机的左移和右移长度确保吸纸的准确性，并设置了3种速度控制伺服电机准确回零。同时，在软件界面上仿真了真空阀、吸纸气缸、电机等的控制按钮，可以手动控制各机构的动作，使各机构满足自动模式的要求，然后切换到自动模式完成配页工作。

在手动控制界面中，操作员还可以按操作员的姓名来查询每天配页或一段时间内配页的相关信息，也可以根据分纸型号来查询每天加工或一段时间内加工该型号的相关信息，并可依据查询得到的结果生成Excel报表，有利于操作员和管理者之间沟通和交流，便于企业的管理。

图2 系统的手动控制界面Fig.2 Manual control interface of the system

2.3.2 自动控制模块的开发

如图3所示，要实现自动配页，必须完成左摆、气缸伸出、吸真空、气缸复位、回零点等动作，系统利用工控机控制ACL-7225数据采集卡，由于输入信号较多，一块数据采集卡只有16路输入信号，为解决这个问题，采用了双板卡的结构，然后通过采集卡控制执行机构完成相应的动作。

图3 系统的自动控制工作循环图Fig.3 Cycle diagram of automatic work of the system

为了保证自动控制的稳定运行，程序运行中不断检测板卡的输入信号，只有条件满足时才进行下一步操作，避免了各个动作之间的干涉。

3 结论

本系统以VB 6.0作为开发工具，调用数据采集卡动态链接库开发的配页机控制管理系统，通过手动模式和自动模式的相互切换，实现了壁纸样本宣传册配页工作的自动控制，已经应用于大连某企业，改变了壁纸样本宣传册手工配页效率低、劳动强度大、容易出错的现象，提高了生产效率，取得良好的经济效益。