新闻纸自动输送系统的信息化控制和管理

李照学 吕细文 欧阳东

（深圳报业集团）

[摘 要] 为适应企业现代化发展的需求，在综合应用多种先进技术手段的基础上，我们成功研发出一套“具备高度自动化水平”的新闻纸自动输送系统，实现了全系统的信息化控制和管理，目前在国内同行业处于领先地位。[关键词] 信息化 控制 新闻纸 自动输送 深圳报业集团为适应发展的需要，建设了现代化的印务中心，一次性引进了包括16个纸架、12个印刷塔的高度自动化的高斯纽斯兰90印报机以及配套的舒亚印后分发和装车系统。传统的供纸方式已明显不能适应新的需求。为此，我们联合上海富洋科技有限公司，以运载机器人为载体，自主研发了一套全过程自动化的新闻纸输送系统。整个系统由纸卷预处理系统、18部载纸机器人及新闻纸自动输送控制系统等组成。本文主要介绍该系统的信息化控制和管理的实现。 1 系统概述在报纸生产过程中，印报机是主体生产设备，但要完成整个印刷流程，需要其他辅助系统的支持和配合，比如供纸、供墨、供水、供气等，如图1所示。

图1 报纸生产流程简图

其中“供纸”也就是向印报机输送新闻纸，而新闻纸是整个报纸印刷过程中最主要、单体最重而且需求量最大的原材料。所以，新闻纸输送系统的自动化水平和配送能力也就成为印刷机生产能力的最重要的制约因素之一。

新闻纸自动输送系统工作流程平面示意图见图2。

图2 新闻纸自动输送系统工作流程平面示意图

系统的主要任务就是将在纸卷预处理区已经进行拆包装等处理并按照不同规格和开卷方向分类码放的新闻纸卷，按照印刷机纸架的实际要纸请求，准确、及时地送达目标纸架，并在完成面向印刷机纸架的自动上下纸后，将残纸芯带回、回收。系统的信息化控制和管理主要是指通过上位机组态、多层网络构建和编程开发等技术手段，相应于印刷机各纸架即时的、个性化的要纸请求，集中分析所需完成的送纸任务，并形成任务指令，实时与载纸机器人进行数据和信息交互，控制载纸机器人的运行，以达到合理调度、安全运行、准时准确送达的目的。在此基础上，通过对纸卷和残纸芯重量信息的采集和分析，记录用纸信息，形成一系列的生产报表，为生产任务安排、产量考核等提供数据支持，同时预留网络接口，连接公司ERP系统，为成本核算和经营决策等提供有力的数据参考。 2 系统的硬件配置和结构系统的硬件主要包括1台上位机、1组大功率无线路由AP、1个西门子S7-300 PLC（系统主控）、8个西门子S7-200 PLC（纸架现场控制和信号采集）和18部载纸机器人、8部船车、6个自动充电站、两台电子秤、1套纸芯自动回收装置等执行设备。由于使用的组态软件系统支持多种智能板卡，我们采用了研华生产的智能板卡。通过该板卡可以比较轻松准确的获取纸卷的数据，并提供给组态软件进行下一步的数据整理。系统的硬件结构见图3。

图3 新闻纸自动输送系统硬件结构示意图

3 系统有线网络的构建3.1 上位机与主站PLC之间的通讯控制系统上位机（戴尔PC）通过PCI接口的通讯适配卡CP 5611 A2，按照MPI/DP总线方式与主站PLC（西门子S7-300）进行通讯。建立物理连接后，进入PG/PC端口设置，正确设置端口参数及网络地址后，即可实现即时通讯。3.2 主站PLC与纸架PLC之间的通讯主站PLC S7-300与纸架PLC S7-200之间通过EM277模块完成PROFIBUS-DP总线结构中的主从站模式设置，并按“主/从令牌通信”方式来进行数据交换，以方便数据采集和关联设备的控制。3.3 上位机与称重仪之间的通讯称重仪通过RS232端口直接将称重信息传送到上位机。 4 系统无线群控网络的构建4.1 上位机与载纸机器人之间无线通讯的建立上位机和载纸机器人之间通过无线以太网络，遵循TCP/IP协议进行通信。采用RealCom协议并配合虚拟串口的使用，为Windows增加实际需要的多个虚拟的COM口，实现了串口转以太网TCP/IP的关键一步。基于符合IEEE 802.11g标准，上位机侧大功率宽带无线AP和18部机器人对应的18个MOXA无线网卡（串口联网设备）组成一个无线局域网。在上位机正确安装好各种驱动程序以及正确设置各种通讯参数，并对载纸机器人上的串口联网设备进行设置后，上位机和机器人之间即可实现即时通讯。4.2 上位机与载纸机器人之间数据交互的实现上位机通过虚拟端口向对应IP地址发送和接受数据指针及报文，相互访问彼此对应的数据储存区域，实现具体数据的交互传送。数据通过编码并打包的方式来进行发送和接收。每帧数据包含8个字节，首字节为奇偶校验，末字节为和校验，第2、3字节为当前位置和任务号信息。在机器人发送给上位机的数据中，第4字节为机器人的各种运行状态信息，其余字节可根据实际的需要进行编辑和设置（如纸卷的重量、类型、产地等）。通过上述数据包，上位机可以控制相应的载纸机器人执行任务指令，也可以了解对应机器人当前的位置、任务进程、运行状态、动力状况等，并根据所获得的信息来决定是否给相应机器人下达新的任务指令。在上位机和载纸机器人运行状态均设置为自动的情况下，它们之间按照每秒2-3次的频率进行数据收发，从而实现数据的实时共享。 5 信息化控制流程及软件实现控制系统的软件设计对上位机而言主要是基于微软的Windows XP professional、SQL 2000 server、VB、VC以及亚控科技的组态王技术平台进行开发，主控和纸架的控制则是基于西门子PLC系列开发软件以及西门子SIMATIC NET总线技术进行开发，载纸机器人主控制器主要是基于C/C++语言开发。各部分控制系统相对独立，但相互之间通过有线或无线通信保证数据实时共享，最终实现对载纸机器人输纸的无线集群控制。控制流程如图4。

5.1 要纸信号的确认纸架现场的PLC S7-200接收到对应纸架的要纸信号后，系统会根据同时从S7-200接收到的其他信号来进行纸型和开卷方向的判断。纸型的判断是通过对四位开关信号的编码来识别，如右表所示：表1 编辑：中国新闻技术工作者联合会