开物组态软件在印刷厂集中供墨计算机监控系统的设计与实现
| 摘要：随着经济的发展，媒体信息业近年来得到迅猛发展，报纸、杂志的发行量不断扩大，人们对知识、信息的渴望也越来越强烈，对印刷品日益增长的需求给印刷行业带来很大的发展，为印刷机的供墨环节急需解决自动化问题，同时对用墨量希望能有准确的计量，以便进行成本核算，提高工作效率和经济效益。本文介绍了为太原高氏劳瑞油墨化学有限公司开发的面向大型印刷厂的集中供墨系统的计算机监控部分。该系统具有自动上墨、罐体容量检测、油墨消耗量的日报和月报、油墨消耗的历史趋势以及油墨存量的上下限报警等功能。 关键词：集中供墨，计算机监控，油墨消耗报表，油墨增加报表 随着二十一世纪的到来，整个社会步入了一个飞速发展的阶段，人们对各种知识、信息的需求也日益迫切。尽管从网络上获取信息快捷、方便，但还有更多的人们从报纸、书刊上获取信息和知识。社会对印刷品需求量的骤然增加，必然需要印刷厂投入更多的人力物力，随着竞争的不断加剧，如何提高劳动生产率，降低消耗，提高经济效益已成为各大印刷厂关注的焦点。在传统的印刷过程中，单就油墨供应环节而言，大部分是由人工来完成，工作人员不仅要随时检查印刷机里油墨是否充足，而且，当需要对印刷机填充油墨时，使用的方法还是桶装油墨全手工注入，显而易见，这样的方法不仅需要投入大量的人力，高负荷的劳动强度，而且桶装油墨的成本高、价格贵。近年来，太原高氏劳瑞油墨化学有限公司率先在全国范围内推广集中供墨的理念，即将大量的油墨用墨罐车运送至印刷厂，并存储在一个容量较大的墨罐中，墨罐又与印刷机通过管道相连接，需加墨的时候只需对管道闸门进行操作，通过压力泵将油墨送到印刷机。并在集中供墨系统中加入了计算机监控系统，墨罐中的油墨剩余量、每个班组对各种油墨的消耗量等都可以通过网线在办公室的计算机上进行显示，并生成日报表和月报表。不但使印刷厂的油墨使用成本大大降低，而且减轻了劳动强度，节约了人力，成本效益核算更加容易，因而受到大多数印刷厂的欢迎，本文就是对该系统计算机监控部分的介绍。 1．系统功能与结构设计 印刷厂的集中供墨系统应该能够对印刷过程中的油墨用量进行计量，生成日报表、月报表，并能对各油墨储罐中的余墨存量进行检测，对其液位和重量进行显示，对油墨的储量进行上下位报警，以便及时向储罐中补充油墨，并在向罐中补充油墨时以防冲顶。 1.1 系统功能 (1) 通过称重控制仪，重量传感器， RS232/485转换接口，将油罐中数据采集到计算机内，对数据进行整理，计算出单位时间油耗量并保存到数据库； (2) 当日的油墨耗量进行整理，生成日报表，以数据和曲线两种格式显示； (3) 对当月的油墨耗量进行整理，生成月报表，以数据和曲线两种格式显示； (4) 能对各油墨储罐中的余墨存量进行检测，对其液位和重量进行显示。对油墨的储量设置上下位报警，当油墨储量低于下限时，显示警报，提醒操作员及时给墨罐补充油墨，当向墨罐补充油墨时，当达到上限时，及时报警，以防冲顶。 (5) 当油耗量变化超出历史标准的一定范围时，显示警报，提醒操作员对其进行检查； (6) 系统可以被连接到Internet，所有数据均可以被远程查询，对导出的数据资料进行加密，使其不能被修改，增加了数据的准确性； (7) 系统管理员具有用户权限管理功能，使不同的用户具有对数据访问的不同权限。 1.2 系统结构 系统中包含6个储罐，分别有金红、黄、蓝、桃红和2个黑墨罐，墨罐中油墨的重量由重量传感器传送至重量显示仪表，再由重量显示仪表输出至上位计算机，通过上位计算机中集中供墨监控软件，实现对现场数据的采集，并通过对采集的数据进行分析、整理、存储，以报表、棒图和曲线等形式显示给操作人员，并可实现历史数据的查询与分析。 由于在数据采集时要对多个储罐进行轮询，再加上办公室与印刷车间储墨房距离较远，因此，传输总线采用485总线，为此须在各显示仪表和计算机端连接RS232/485转换接口。 2. 硬件设备选型 对硬件设备选择的整体原则如下：1）读数准确不易出现误差；2）传输数据时确保不易受干扰；3）安装过程简便；4）价格便宜，以降低整个系统的初期投入成本。 2.1 称重传感器与称重设备（天津华北衡器厂的SCS-5） 称重器的选择对整个系统至关重要，必须要求称重数据准确，并且经久耐用，天津华北衡器厂生产的SCS-5型称重传感器具有以上特点，经过多家用户反馈，有着良好的口碑，并且具有安装过程简便、价格便宜等优点，减少了初期投入的成本。 2.2 控制仪表（上海快捷cb-100） 上海快捷cb-100型号的称重控制器采用双排显示器，使读数更加容易；全不锈钢防腐屏蔽外壳，增加了仪表使用寿命，符合降低系统投入成倍的原则。并且具有日期、时间、永久走时；自动打印、手动打印选择、累计打印；可置微打机、宽打机、标签打印机等优点，可接入Rs232等多种接口设备（接口）。 2.3 Rs232/485接口（光电分离） Rs232接口是最早应用于逻辑信号转换为数字信号的接口之一，具有良好的稳定性、准确性，但其缺点是传输距离相对较短，只有50英尺左右，不能完成由油墨罐到计算机之间的数据传输。而Rs485接口恰恰克服了这个困难，它的传输距离可达4000英尺（折合3000米左右），因此，选择Rs232/485转换接口，将数字信号转换为逻辑信号进行长距离传输，在终端将再进行一次由Rs232/485接口对逻辑信号到数字信号的转换，最终通过Rs232接口将数字信号输入到计算机当中。光电分离的优点是信号不容易被外界因素所干扰，确保了数据传输过程中的准确性。 2.4 计算机选型 （联想启天系列） 整个系统在数据采集过程中，如无特殊情况，将保持长时间连续工作状态，这就要求对计算机的选择必须具备可以长时间稳定运行的特点。联想启天系列商用计算机在经过大量测试之后，理论上具有连续运行50000小时的特点，并且具有独特的硬盘保护措施，使得数据库中的资料更加不容易丢失，确保了数据库的安全。故本系统选择联想启天系列计算机。 3. 软件系统的开发 3.1 开发平台的选择 本系统的开发着重于对功能的实现和日后对本系统的日常维护以及功能升级。因此要求开发平台具有强大的组态功能。能在大众化的Windows98/2000/NT/XP环境下运行，能在网络环境操作。 3.2 关于开物2000( controX2000) controX2000北京图灵开物技术有限公司开发的通用工业监控软件开发平台，具有组态软件的功能，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows 98、Windows 2000、Windows NT操作系统，内部采用真正的Client/Sever体系结构，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息，无论是在控制现场还是在办公室内，都可以进行交互式的操作，让操作者和管理人员作出快捷有效的决策。采用controX2000通用监控软件做工业监控工程，可以极大地增强用户生产线能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构的分布式大型集中监控管理系统的开发。 开物2000体系结构由开发环境、数据服务、驱动程序[库]、运行环境构成。 开发环境（STUDIO）：是一个工程开发设计工具。用于创建监控虚拟现实场景（图页），监控设备及相关变量，动画连接，设定运行系统配置等的系统组态。 数据服务（iCORE）：作为数据处理的核心，用于根据开发环境的设计进行与硬件设备通讯的调度和数据的加工处理以及网络间数据的传输。 驱动程序库（DRIVER）：负责与外部设备的数据信息交换，每一种通讯驱动程序支持相应类型的外部硬件设备。 运行环境（VIEW）：运行界面。从数据服务获得通讯数据并显示，并依据由开发环境的动画设计显示动画画面，现实人与控制设备的交互操作。 3.3基于开物2000的系统实现 利用开物2000开发平台开发控制系统时的步骤如下：第一步：构建硬件系统的逻辑结构；第二步：定义标签变量；第三步：规划和绘制控制应用系统中的每个操作页面，确定各控制操作页面间的切换操作顺序；第四步：为各个操作页面中的相应操作按钮编写程序，完成所要求的操作。 1．构建硬件系统的逻辑结构。开物2000提供给开发人员提供了控制系统逻辑组态功能，开发人员根据控制系统的要求，选择上位机和控制器的种类、型号以及数量，以便选择适当的驱动程序，对现场数据进行采集。根据控制系统对上位机、控制器、传感器的需要以及它们之间的关系，进行增加、减少，并对其进行适当的逻辑组织。 2．定义标签变量。为控制系统中的数据采集定义编程所需的变量、中间变量、控制变量，显示变量等。 3．规划和绘制控制应用系统的每个操作界面，确定各控制操作页面间的切换操作顺序。对油墨监控系统，主界面中包括了进入控制系统和用户管理系统 在用户管理界面，可实现用的登陆和注销，也可通过系统管理员实现对用的管理，例如增加和删除用户、改变用户的权限等。 在主控制界面，用户可通过按钮“加墨数据报表”、“耗墨数据报表”、“油墨重量实时曲线”、“重量数据报表”、“油墨消耗历史趋势图”、“查看系统报警”和“返回首页”切换到相应的操作界面。 4．编写程序，完成相应操作。系统的主要功能就是采集数据，并记录两次数据采集数据间的差值作为这一阶段的油墨消耗值。这一消耗值按照事件记录在日报表中，当一天结束进入第二天时，累计当天的消耗量，把该消耗量按日写入月报表中。日报表和月报表如图6所示，用户也可以选择以前的日期来查看历史数据。历史数据保留的时间长短（现设置为一年），可由用户在系统环境界面中设置。 5．程序实现中的关键。 系统程序主要有三部分构成：系统初始化、日期变更处理、数据采集与滤波数据，各部分之间的关系如图7所示。在程序初始化部分主要考虑在机器开始时要等待一定时间，待系统稳定后再开始采集数据，尽管系统要求连续24小时开机，但如果由于停电等其他原因导致关机的话，数据如何处理也是该部分要考虑的内容；日期变更处理部分主要是考虑当日期发生变化时，对上一天的油墨用量或增加量进行累计求和，写入月报表中；数据的采集和滤波部分主要考虑的在油墨数据采集过程中，由于墨泵房内人在称量器上踩踏或其他原因导致的用墨量突然变化很大的情况，将其视为噪声数据滤除掉。另外，由于所采用的控制仪表经常会出现高位数据丢失的现象，因而所采集进入计算机的数据也有很大的跳变，这些都要采用一定的策略进行过滤。 系统采用Delphi编程语言实现，数据库采用Access，通过开物2000提供ODBC接口将数据自动存入数据库中。 4. 系统的应用与维护 系统已经在重庆、西安、南京等多家报社印刷成应用，效果比较理想，用户比较满意。集中供模系统的应用不但减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率，而且是各个班组的生产成本能够很快由计算机统计出来，对于降低报纸和印刷品的成本很有意义，因而受到大多数印刷厂的欢迎。 当然，任何系统在投入使用时，由于操作人员的不熟悉或者由于开发人员在编写程序时针对具体的用户要求考虑的不全面，在初始运行的一段时间内要根据用户的要求对软件进行修改，但该系统的用户分散在全国各地，如果由开发人员去现场维护，必定在路上浪费时间且要花费较多费用，为了降低成本，我们通过网络实现了远程调式与维护，效果非常理想。 远程维护主要通过三种途径实现，一种是应用远程控制软件Pcanywhere来实现，第二种通过Windows的通讯功能中的“远程桌面”来实现，第三种是通过QQ即时通讯软件中的远程控制来实现。这三种软件我们在远程调试中都采用过，感觉最方便的还是QQ即时通讯软件。 |
